EDN China > 设计实例 > 嵌入式系统 > 开发工具 > 正文
? 2016博客大赛-不限主题,寻找电子导师,大奖升级??

(多图) 基于ARM的空间光通信APT控制系统设计

现代电子技术 尹朝亮 艾勇?? 2009年12月02日 ?? 收藏0

  空间光通信是以光波作为载波,在空间中进行信息无线传输的一种新型通信技术,其具有保密性高,抗干扰性强,通信速率高等优点,将会在卫星与卫星、卫星与地面控制站的无线通信领域发挥重要的作用,具有广阔的应用前景。但是由于光波波束窄,空间环境又比较复杂,而给通信链路的建立造成了极大的困难,所以对于空间光通信,必须先使用一套捕获、瞄准与跟踪(Acquisition,Pointing and Tracking,APT)系统来建立和维持光通信链路。嵌入式系统具有高性能、低功耗、低成本的优点,使其在运动控制上的应用具有很大优势,以ARM嵌入式处理器为基础的控制系统现在已经得到了广泛应用。针对目前卫星通信终端必须具有高实时性、高集成度、低功耗、体积小和重量轻等一系列特点,提出一种基于ARM 7嵌入式处理器为核心的APT控制系统。

  1 APT控制系统组成

  APT控制系统由PWM脉冲控制和产生模块、RS 232串行通信接口模块、光电编码接口模块及人机交互模块组成,系统框图如图1所示。

系统框图

  核心控制芯片选用Philips公司生产的专用工业控制ARM芯片LPC2124。先由串口接收到由信标光图像处理部分得到的光斑坐标值,通过位置跟踪算法计算出输出,PWM的控制量值,再由PWM产生模块送出PWM脉冲到电机驱动器驱动电机,最终带动转台指向目标位置。光电编码器反馈回电机的速度信息到处理器,运用相应的控制算法可以将转台的运行速度稳定在设定值,防止电机因速度不稳定而扰动。在控制过程中,转台的运行状态、速度和位置等信息皆可由LCD显示,转台的运行速度、扫描步长等由键盘输入设定。

  2 硬件设计

  2.1 LPC2124处理器简介

  LPC2124是基于一个支持实时仿真和跟踪的32位ARM7TDMI-S CPU,是世界首款可加密的ARM芯片,并带有256 KWord嵌入的高速FLASH存储器和16 KB的SRAM,完全能满足系统存储空间的要求,故不需要外加存储扩展,使系统更为简单、可靠。内部具有UART,硬件I2C,SPI,PWM,ADC,定时器和比较捕获单元等众多应用部件,功能十分强大,远远能满足APT控制系统的功能设计要求。3.3 V和1.8 V供电电压可使系统保持低功耗,128位宽度的存储器接口和独特的加速结构可使32位代码在最大时钟速率下运行,提高了代码运行速度,独特的16位Thumb模式可使代码规模的降低超过30%,而系统的性能损失却很小,提高了代码的运行效率,大大降低了程序的优化难度。特别适用于工业控制、医疗系统和访问控制系统。

  2.2 电源电路

  LPC2124的内核及片内外设供电电压为1.8 V,I/O口所需电压为3.3 V,而整个数字电路的供电电源为5 V,且通过78M05将电源5 V稳压,故选用了LDO芯片LM1117MPX-3.3和LM1117MPX-1.8稳压输出3.3 V及1.8 V电压,其电路如图2所示。

电源电路

  2.3 RS 232接口模块

  通过串口获取光斑的坐标值,由于系统芯片是3.3 V系统,所以使用MAX 3232进行RS 232电平转换,其电路原理图如图3所示。

电路原理图

  通过设置LPC2124控制寄存器U0LCR,UODLM和U0DLL来设置工作模式及波特率。

  2.4 JTAG接口电路设计

  采用ARM公司提出的标准20脚JTAG作为仿真调试接口,JTAG信号的定义及与LPC2124的连接如图4所示。图中,JTAG接口上的信号nRST,nTRST与整个系统的复位电路连接,以达到与控制系统共同复位的目的。

JTAG信号的定义及与LPC2124的连接

  2.5 电机控制及驱动设计

  通过设置LPC2124的PWMMR0,PWMMR6寄存器来设置输出PWM的周期及占空比,从而控制转台的运行速度。电机驱动采用DMD402型二相步进电机驱动器,该驱动器可提供整步、半步、8-16档细分共三种运行模式。另外,通过比较捕获单元接收通过光电编码器反馈产生的正交编码信号,经程序处理后得到电机的当前运行速度,再对速度进行调节。

  2.6 LCD显示器及键盘设计

  利用点阵式液晶显示器实现中文提示界面,增强了人机交互性。设计中采用128×64的点阵LCD,使用内藏T6963C作为控制器。另外,使用4×4矩阵键盘作为用户输入。

  3 软件设计

  APT控制系统主要由扫描、捕获和跟踪三部分组成,下面是这几部分程序设计的介绍。


上一页12下一页
?? ?? ??


打开微信“扫一扫”,打开网页后点击屏幕右上角分享按钮

1.扫描左侧二维码
2.点击右上角的分享按钮
3.选择分享给朋友
?? ??

ARM? 光通信? APT控制? LPC2124?

相关文章

我来评论
美国的游客
美国的游客 ??? (您将以游客身份发表,请登录 | 注册)
?
有问题请反馈