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【普及篇】FPGA是啥啊?太难了

2023-04-10 10:51
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菇凉问:FPGA是啥?


1、FPGA是啥?

听说FPGA多年,每次都会问,什么是FPGA,我,我,我,不知道如何说起,难以回答。

集网络之所成:

FPGA是一种器件。

其英文名 feild programable gate array 。
通俗来说,是一种功能强大似乎无所不能的器件。通常用于通信、网络、图像处理、工业控制等不同领域的器件。
一直强调,逻辑设计不是程序员,因为在设计人员来看,写逻辑只是FPGA开发中最不重要的工作。所以不需要有什么代码(姑且这么称呼)优劣之争。

2、FPGA是一个做不完的梦

FPGA开发的流程,就是通过verilog/VHDL等硬件描述语言,经过EDA工具编译、综合、布局布线成为下载文件,最终加载到FPGA器件中去,完成所实现的功能。
依旧如故:
二三十年来,FPGA的结构基本上就没还是那个样子:
小小的芯片里面有非常多的查找表,这些查找表的组合,完成了或与非等数字逻辑的实现,再加上时钟模块实现时序,寄存器模块存储电路状态,RAM模块存储大量数据,IO与外部进行通信,一个最基础的FPGA芯片架设完毕。

新生产的FPGA,也只是在这个基础上加一些高速接口、专用运算模块DSP、嵌一个CPU或者arm。


3、FPGA的优缺点

FPGA优点:
(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)。
FPGA缺点:
(1) 功耗大,价格贵。
(2) 开发门槛高。


4、FPGA与MCU的区别是什么?

以你每天的晚餐为例,MCU就像一个能力非常强的超人,它一个人就能很好的完成的任务,比如买菜、洗菜、切菜、做饭。而FPGA则像很多普通人的一个集合,买菜由配菜员负责,洗菜由洗菜工负责,切菜由切菜工负责,做饭由大厨师负责。
虽然结果都是你按时享受到了丰盛的晚餐,但MCU和FPGA的处理方法确有不同。


以上就是来自小白们的提问



图文来源:网络(如有侵权,联系我方删除)

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