FPGA是本系統的另一個核心處理器，與ARM微處理器相比具有同步性好、精確度高、可靠性好等特點，更加適合用于最終產生驅動微鏡進行快速翻轉的驅動波形，本文所選用FPGA的時鐘為100 MHz，滿足了驅動波形的編輯需求，并且波形的編輯簡單、操作容易，便于開發者方便快捷地確定微鏡的最佳驅動波形。

　　3.2 電壓轉換器的硬件實現

　　電壓轉換器用于將FPGA輸出的3.3 V的CMOS驅動信號轉換成電壓幅度，滿足微鏡陣列驅動要求的驅動波形，圖4所示為電壓轉換器的電壓轉換原理圖。在本電路中，選用IR2105作為MOS管的驅動芯片。這是一款高電壓、高速度的MOS管驅動芯片，其輸入的邏輯電平與CMOS電平以及TTL電平相兼容。因此，FPGA的輸出信號可直接作為IR2105的輸入信號，其輸出信號HO與輸入信號的相位一致，LO與輸入信號的相位相反。當輸入信號為高電平時，HO為高電平，LO為低電平，此時，Q1導通，Q2截止，輸出高電平（VCC）；當輸入信號為低電平時，HO為低電平，LO為高電平，此時，Q1截止，Q2導通，輸出低電平（0 V）。因此輸出端得到高電平為VCC，低電平為0，與輸入信號同相的驅動波形。其中VCC可以通過外加電源直接進行調節，高電平的調節范圍取決于所選擇的MOS管漏極能承受的最大電壓，因此10 V~60 V的電壓幅度范圍可以輕松實現。當輸出電壓為VCC時，根據式（3）可知，負載電流只與負載有關，具有很強的電流驅動能力。

　　4 軟件設計方案

　　4.1 ARM微處理器的控制功能

　　ARM微處理器作為控制的核心，其控制流程主要包括：光源的控制與檢測、負載電流的檢測、控制菜單的顯示、觸摸屏的控制以及驅動波形主要參數的編輯與傳遞。

　　在主函數執行的操作：對控制界面以及數字微鏡的狀態進行初始化；啟動光源并檢測其工作狀態，一旦發現異常，即關閉光源；系統進入循環工作和檢測狀態，主要包括控制界面的檢測、負載電流的檢測以及光源的檢測。根據控制界面的檢測結果，執行相關的指令（改變參數、控制微鏡開關等）；分析負載電流的反饋大小調整驅動波形；光源工作異常時，及時退出循環，關閉光源。

　　4.2 FPGA的工作流程

　　在波形發生器的工作過程中，FPGA主要用于根據驅動波形的相關參數產生對應的驅動波形，其工作流程如下：置數字微鏡于“關”的狀態，當ARM微處理器有指令或參數傳遞時，執行相關指令。其中，ARM微處理器傳遞給FPGA的指令與參數包括驅動波形的基本信息與參數、波形的產生與停止控制等。

　　整個實驗平臺充分利用了ARM微處理器強大的驅動和通信能力，以及FPGA準確、快速的優勢。在保證了驅動波形的準確性與多變性的同時，更加方便和人性化。

　　5 測試結果

　　在實驗過程中，根據實驗平臺實現的功能，設計了如圖5所示的操作界面，實現了驅動波形相關參數（頻率和占空比）的編輯與更改、負載電流以及光源控制器工作情況的顯示、系統工作狀態的控制等。

　　圖6給出了通過實驗平臺產生的驅動波形，其中波形的占空比以及電壓幅度都是可以改變的，進而得到形態各異的驅動波形。

　　本文提出了一種數字微鏡驅動波形實驗平臺的設計。該系統將ARM微處理器與FPGA相結合，充分利用兩者的優點，并通過電壓轉換器對電平進行變換。最終實現了一個波形準確可變、界面友好便捷、適用廣泛的數字微鏡驅動波形實驗平臺，為數字微鏡驅動的開發提供了很好的實驗平臺。