fpga芯片是什么意思 FPGA和单片机有什么区别

FPGA全称为Field-Programmable Gate Array，中文含义为现场可编程门阵列。FPGA是作为专用集成电路（ASIC）领域中的半定制电路而出现的，它克服了定制电路的不足，也解决了PAL、GAL、CPLD等可编程器件门电路的缺点。由于FPGA具有布线资源丰富，可重复编程和集成度高，投资较低的特点，在数字电路设计领域得到了广泛的应用。

买 购小编了解到，fpga主要有Verilog、VHDL和C语言进行编程，常用的还是前面两种，虽然有些国外公司试图C语言替代VHDL语言的目的，但是一般情况不使用C语言进行编程。

包括算法设计、代码仿真以及设计、板机调试，设计者以及实际需求建立算法架构，利用EDA建立设计方案或HD编写设计代码，通过代码仿真保证设计方案符合实际要求，最后进行板级调试，利用配置电路将相关文件下载至FPGA芯片中，验证实际运行效果。

1、可编程输入/输出单元：简称I/O单元，是芯片与外界电路的接口部分，完成不同电气特性下对输入/输出信号的驱动与匹配需求。

2、基本可编程逻辑单元：它是可编程逻辑的主体，可以根据设计灵活地改变其内部连接与配置，完成不同的逻辑功能。FPGA的基本可编程逻辑单元几乎都是由查找表LUT和寄存器Reg组成的。

3、嵌入式块RAM：据MA Igoo编辑了解，FPGA内部嵌入可编程RAM模块，大大拓展了FPGA的应用范围和使用的灵活性。

4、丰富的布线资源：布线资源连通FPGA内部所有单元，连线的长度和工艺决定着信号在连线上的驱动能力和传输速度。

5、底层嵌入功能单元：底层嵌入功能单元的概念比较笼统，这里指那些通用程度较高的嵌入式功能模块、入PLL、DSP、CPU等。

6、内嵌专用硬核：这里说的硬核主要指那些通用性较弱，不是所有FPGA器件都包含硬核（Hard Core）。

FPGA采用了逻辑单元阵列LCA（Logic Cell Array）这样一个概念，内部包括可配置逻辑模块CLB（Configurable Logic Block）、输入输出模块IOB（Input Output Block）和内部连线（Interconnect）三个部分。

现场可编程门阵列（FPGA）是可编程器件，与传统逻辑电路和门阵列（如PAL，GAL及CPLD器件）相比，FPGA具有不同的结构。FPGA利用小型查找表（16×1RAM）来实现组合逻辑，每个查找表连接到一个D触发器的输入端，触发器再来驱动其他逻辑电路或驱动I/O，由此构成了既可实现组合逻辑功能又可实现时序逻辑功能的基本逻辑单元模块，这些模块间利用金属连线互相连接或连接到I/O模块。

FPGA的逻辑是通过向内部静态存储单元加载编程数据来实现的，存储在存储器单元中的值决定了逻辑单元的逻辑功能以及各模块之间或模块与I/O间的联接方式，并最终决定了FPGA所能实现的功能，FPGA允许无限次的编程。

1、结构上的区别

单片机是微处理器结构，采用的是哈佛总线结构或冯诺依曼结构，单片机结构简单体积小，价格便宜，应用广泛。FPGA是查找表结构，它的程序不用考虑芯片的结构，偏重于时序上的问题，FPGA结构复杂，功能强大，通常应用在通信领域等毕竟高端的场合，价格比单片机贵。

2、速度上的区别

单片机是单线程执行，程序语句需要等待单片机周期才能执行，时间长速度慢。FPGA是硬件电路，是并行结构，这导致FPGA系统稳定性高，适合高速接口电路，一次性执行多种操作，速度上快于单片机。

3、本质上的区别

FPGA偏重于硬件电路，属于硬件范畴，是一个通过硬件描述语言在FPGA芯片上自定义集成电路的过程。单片机偏重于软件，单片机设计属于软件范畴，它的硬件（单片机芯片）是固定的，通过软件编程语言描述软件指令在硬件芯片上的执行。

4、应用上的区别

M aigoo小编了解到，单片机是单线程，所有指令是在控制器按顺序执行。FPGA是逻辑单元，可做到并行执行，一次性执行多种操作。

5、入门难易程度区别

单片机结构简单，功能强，价格低，入门难度不高。FPGA结构复杂，价格昂贵，入门难度不适合小白。

1、FPGA由逻辑单元、RAM、乘法器等硬件资源组成，通过将这些硬件资源合理组织，可实现乘法器、寄存器、地址发生器等硬件电路。

2、FPGA可通过使用框图或者Verilog HDL来设计，从简单的门电路到FIR或者FFT电路。

3、FPGA可无限地重新编程，加载一个新的设计方案只需几百毫秒，利用重配置可以减少硬件的开销。

4、FPGA的工作频率由FPGA芯片以及设计决定，可以通过修改设计或者更换更快的芯片来达到某些苛刻的要求（当然，工作频率也不是无限制的可以提高，而是受当前的IC工艺等因素制约）。

1、FPGA的所有功能均依靠硬件实现，无法实现分支条件跳转等操作。

2、FPGA只能实现定点运算。

MAI goo小编总结：FPGA依靠硬件来实现所有的功能，速度上可以和专用芯片相比，但设计的灵活度与通用处理器相比有很大的差距。

FPGA 在通信领域的应用可以说是无所不能。在终端设备数量比较多的位置，FPGA的用量比较大，基站最适合使用FPGA，基站几乎每一块板子都需要使用FPGA芯片，而且型号比较高端，可以处理复杂的物理协议，实现逻辑控制。

FPGA 最大优势是其并行处理机制，即利用并行架构实现数字信号处理的功能。对于高速并行的数字信号处理任务来说，FPGA 性能远远超过通用 DSP 处理器的串行执行架构，所以在数字信号处理领域 FPGA 的应用也是十分广泛的。

人们对图像的稳定性、清晰度、亮度和颜色的追求越来越高， 像以前的标清（SD）慢慢演变成高清（HD），到现在人们更是追求蓝光品质的图像。这使得处理芯片需要实时处理的数据量越来越大，并且图像的压缩算法也是越来越复杂， FPGA可以更加高效的处理数据，所以在图像处理领域在综合考虑成本后，FPGA 也越来越受到市场的欢迎。

FPGA的高速处理能力和多达成百上千个的 IO 决定了它在高速接口设计领域的独特优势。不同的接口逻辑都可以在 FPGA 内部去实现，完全没必要那么多的接口芯片，在配合 DDR 存储器的使用，将使接口数据的处理变得更加得心应手。

FPGA 在人工智能系统的前端部分也是得到了广泛的应用，例如自动驾驶，需要对行驶路线、红绿灯、路障和行驶速度等各种交通信号进行采集，需要用到多种传感器，对这些传感器进行综合驱动和融合处理就可以使用 FPGA。

IC设计都要强调一版成功，保证IC一版成功就要进行充分的仿真测试和FPGA验证，仿真验证是在服务器上面跑仿真软件进行测试，类似ModelSim/VCS软件，FPGA生成的电路非常接近真实的IC芯片，这样极大的方便IC设计人员去验证自己的IC设计。

1、选择有设计软件支持的厂家的芯片，这样可减少资本投入，降低成本。

2、选择产品设计性能改进有余量的。如果所选择的芯片是某一厂家产品中容量:最大，或是速度最高的，那么，一但设计需要改进，则有可能在该厂家的芯片中再选不出合适的来了。

3、设计应用的延续性和可扩展性。如果所选厂家的产品具有很大的局限性，则有可能仅仅适用于很少一部分设计，从而造成设计软件投入上的浪费。

4、选择性能价格比最优的。尽管象Xilinx、Altera这样的器件生产厂家都在通过降价来作市场宣传，大多数FPGA芯片的价格还是比较高的，所有在满足上述准则的情况下适当考虑价格也是有必要的。

5、尽量选择成熟的产品系列。FPGA芯片更新换代速度非常快，最新推出的FPGA系列产品一般都没有经过大批量应用的验证，会增加设计风险，且供货量少价格相对高，如果成熟的产品能满足设计指标要求，那么最好选这样的芯片来完成设计。

6、尽量选择兼容性好的封装。目前，同系列的FPGA芯片一般可以做到相同物理封装兼容不同规模的器件。例如，Xilinx的Spartan3系列FPGA，在BGA456封装下，可以选择3S200、2S400、3S1000、3S1500这4种型号的FPGA。

7、如果在整个电子系统中需要多个FPGA器件，那么尽量选择一个公司的产品。这样的好处不仅可以降低成本，而且降低开发难度。因为开发环境和工具是一致的，芯片接口电平和特性也一致，便于互联互通。

1、每逢节日活动，就到了网购达人们大展身手的时候了，然而面对五花八门的商品、参差不齐的价格却不知如何下手？

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