(2)該功能模塊在FPGA內(nèi)部組成原理如圖4所示。被測信號的頻率輸入范圍為20～200 kHz，基準時鐘為FPGA的時鐘頻率100 MHz。因為基準時鐘的頻率為100 MHz并遠大于被測信號的頻率，所以以被測信號的一個周期作為閘門時間即T1=10 ns，在T1內(nèi)對100 MHz的基準時鐘進行計數(shù)，被測周期的個數(shù)為N1，則被測信號的周期Tw=T1·N1。FPGA根據(jù)被測信號的頻率，產(chǎn)生與其對應的同步脈沖信號，并加載到聲光調(diào)制器的輸入端。

(3)實驗結(jié)果如圖5所示，在不同的輸入頻率下示波器顯示的輸出波形。圖5(a)為在輸入重復頻率為200 kHz，輸出同步脈沖寬度為700 ns。圖5(b)為輸入重復頻率為58．8 kHz，輸出同步脈沖寬度為800 ns。從實驗結(jié)果可以看出，利用FPGA可以成功地實現(xiàn)隨輸入頻率的不同，而產(chǎn)生不同的同步脈沖信號，實現(xiàn)了設(shè)計要求。

3．2 狀態(tài)機模塊
在整個控制系統(tǒng)中存在大量的時序關(guān)系，為實現(xiàn)對時序高效、可靠的邏輯控制，采用有限狀態(tài)機的方怯來實現(xiàn)。有限狀態(tài)機有兩種基本類型：米利(Mealy)機和摩爾(Moore)機，米利機的下一狀態(tài)和輸出取決于當前狀態(tài)和當前輸入；摩爾機的下一狀態(tài)取決于當前的狀態(tài)和當前的輸入，但其輸出僅取決于當前狀態(tài)。這兩類有限狀態(tài)機的下一狀態(tài)和輸出都是由組合邏輯電路形成，其原理框圖如圖6所示。

FPGA根據(jù)狀態(tài)機的不同狀態(tài)，有序地實現(xiàn)相應的功能控制，例如對激光器電源加電的軟啟動控制、平均輸出光功率的反饋控制、半導體激光器的開啟與關(guān)斷時間控制和數(shù)據(jù)處理與顯示等功能。如圖7中(a)所示為半導體激光器由上電軟啟動過程，首先由0電壓逐漸上升到工作電壓值，最后以脈沖輸出電壓的方式控制半導體激光器的工作狀態(tài)。圖7(b)所示為利用狀態(tài)機實現(xiàn)的部分時序控制仿真圖。圖中輸入信號pin19 _1為脈沖光纖激光器的出光和不出光控制信號，當pin19_1為高電平時，經(jīng)過FPGA數(shù)據(jù)處理后，將產(chǎn)生3路控制信號mo、pa1、pa2，分別用于控制主振蕩級半導體激光器LD1和功率放大級的半導體激光器LD2及LD3開啟與關(guān)斷狀態(tài)。