引言
光传输发展到今天，密集波分复用/解复用(DWDM)技术已经成为一种增大通信信息容量的有效手段，它可以有效利用现有光纤资源而彻底解决带宽危机。而阵列波导阵列光栅（Arrayed Waveguide Grating，简称AWG）型波分复用器具有信道间隔小、易于同其它器件集成、体积小、性能稳定、易于批量生产以及成本低的特点，从而在大容量密集波分（DWDM）系统中得到了快速的发展。
对于AWG而言，由于存在玻璃材料反射系数的原因，AWG的各个相应信道中心波长会随着温度的不同有所变化，温度每变化1摄氏度，AWG的信道将会漂移11pm。在标准的AWG中，这种温漂是靠有源温度控制系统来抑制的，以保证AWG的信道与ITU标准相符。为了不影响系统的性能，AWG芯片的温度变化必须保持在±0.5℃之内．针对此要求，本文设计了基于ARM处理器的恒温控制系统．可以适用于AWG温度稳定和采集，在常温（25℃）下可以达到设定温度±0.1℃内，并可持续恒温数年之久．
1 系统总体工作原理
本设计采用ARM7作为控制核心，对温度进行采集。通过集成温度传感器将温度值转换为电压值输出，再实现模拟信号的数字化。
整套系统可以分为恒温控制模块，数据传输及处理模块和上位机控制模块．恒温控制模块以ADI公司的新一代ARM处理器AD7020为核心，利用具有负温度系数的热敏电阻作为温度传感器，高精度的12位A/D作为温度数据采集器和依靠自适应PID算法的D/A转换器来对陶瓷加热片／TEC进行加热控制，从而让AWG信道温飘在可控范围内，稳定其输出波长。利用RS232串行接口总线进行上下模块的实时通信和在应用中升级(IAP)。上位机控制模块采用Lab view进行设计，负责对数据接收/存储以及显示温度曲线．系统结构图1如所示：
图1 系统结构图
2 恒温控制模块设计
恒温控制模块作为从设备，受主机控制，是整个系统的核心．AD7020是ＡＤ公司最新一款基于32位ARM7TDMI-S，支持实时仿真和跟踪的ＭＣＵ；自带有62KB FLASH和8KB SDRAM，独特的加速结构让32位代码能够在最大时钟速率为45Mhz下运行，芯片内集成了高精度的12位A/D和12位D/A，并且可以在－40℃和125℃的环境范围内工作，而它独特的6mm×6mm LFCSP（引脚架构芯片级封装）超小型封装则非常适合本项目。
2.1 恒温控制模块硬件设计
恒温控制模块电路原理图如图2所示：
图2 恒温控制模块原理图
2.2温度控制模块软件设计
2.2.1 PID软件控制算法
软件算法则是依靠工业中常用的PID控制算法（如图3），系统可以在没有任何控制干预下根据实际响应情况自动控制和优化输出ＰＷＭ信号，合理的控制升温电压，从而让ＡＷＧ工作环境温度按照目标温度逐渐逼近．运用算法中的系统动态品质校正可以让输出电压具有自适应性而维持ＡＷＧ环境工作温度恒定。
图3 PID控制算法
在本系统中采用的是位置式ＰＩＤ算法，为了提高升温速度和效率，我们对整个温度控制逻辑划分为２段进行操作，前一段逻辑控制为线性升温过程，后一段逼近设置温度时交给PID算法控制，其代码流程如下所示．
Void main(void)
{计算当前温度和初始化相关变量；
if(到达目标温度标志位不为1)
{设置加温电压 = 1650 + iSub * 30; /*设置升温方式为一斜率为30的直线升温*/
清标志位及递增iSub；
SampleTemp = SampleAnalog();
PIDCalc(SampleTemp); /*根据PID算法计算当前温度在PID算法中值*/
DAConvert(设置加温电压); /*DA输出直线升温时的电压*/
If(温度到达设置温度附近或者当前温度超过设置温度)
{ 将标志位置1；}
}
else { SampleTemp = SampleAnalog();
设置加温电压 = PIDCalc(SampleTemp); /*将加温电压转交给PID算法自动控制*/
DAConvert(设置加温电压);
清标志； }
3结论
本文作者创新点：采用ARM处理器做恒温系统控制核心，通过PID算法，使温度系统真正达到了恒定状态。当温度为25℃时，上位机程序读取数据后显示的温度控制曲线。为了保证升温速度不太快，我们调节相应参数让其在２００Ｓ内上升到设置温度。实验证明，该温度控制系统具有很好的动态品质，上升时间快，超调较小，且在工作数月内，即可将控温精度控制在±0.1℃，经测定，ＡＷＧ输出波长完全在该环境下满足要求。
