＆amp; nbsp;在单自旋量子控制的实验研究中，响应于单光子检测的需求而开发了所谓的门光子计数器。

单旋量子控制是为了控制晶体中的缺陷，例如量子点和钻石色心。

通常通过检测自旋产生的单个光子来实现信号读取。

在此类实验中，共有三种常用技术：栅极光子计数，时序计数和相关函数测量。

本文中描述的系统建立了可扩展的通信和控制体系结构，可以以不同的方式添加计数功能。

1系统结构设计整个系统结构图如图1所示。

通过PC的以太网端口实现与计数系统的数据通信和命令传输。

PC通过网口向系统发送工作模式选择等命令，系统将通过网口将不同模式下的计数值，计数状态等数据发送给PC，并由PC处理。

个人电脑。

系统主芯片采用Xilinx的SPARTAN 3E系列的XC3S500E。

系统的光子计数输入由两个BNC接口引入，可以通过FPGA对其进行配置，以使光子计数器以不同的模式工作。

系统固件在FLASH芯片中编程，SDRAM提供了大容量存储空间，可用于加载Microblaze软核代码，对应用程序代码进行计数并在运行期间存储计数数据。

在＆放大器; NBSP;该系统以FPGA为处理中心，实现各种工作模式，其功能框图如图2所示。

功能模块主要包括软核Microblaze，与外部存储器的MPMC接口以及需要设计和实施。

在Counterpulse IP核和处理器软核之间，使用FSL总线进行连接，以通过Microbalze实现Counterpu-lse核的配置以及从Counterpulse核到Microblaze的数据传输。

＆amp; Nbsp;系统工作时，Microblaze软核通过网络端口接收PC发送的命令，并根据该命令通过FSL总线选择和配置光子计数IP核的工作模式。

计数IP内核对外部计数源进行计数。

计数结果和状态数据通过另一个FSL总线发送到Microblaze软核。

Microblaze软核将数据缓冲在DDRRAM中，最后通过网络端口将数据发送到PC。

PC用于分析和处理。

系统具有三种工作模式：模式1：启用计数，当启用信号有效时（高电平有效），对通过光子计数输入的计数脉冲信号进行计数；模式2：恒周期计数，根据设定的计数周期，对通过光子计数输入的计数脉冲信号进行计数；模式3：具有单独的启动和停止信号的时序，根据输入的计数启动信号和计数停止信号（在上升沿均有效），该时序基于系统基准频率，以实现功能测量。