FPGA全稱為(wei)Field-Programmable Gate Array，中(zhong)文含義為(wei)現場(chang)可(ke)編(bian)(bian)程門陣(zhen)列(lie)。FPGA是(shi)作為(wei)專用集成電(dian)(dian)路（ASIC）領域中(zhong)的(de)半(ban)定(ding)(ding)制(zhi)電(dian)(dian)路而(er)出現的(de)，它克服(fu)了定(ding)(ding)制(zhi)電(dian)(dian)路的(de)不足，也解決(jue)了PAL、GAL、CPLD等可(ke)編(bian)(bian)程器(qi)件門電(dian)(dian)路的(de)缺(que)點。由于FPGA具有布線資源豐富，可(ke)重復(fu)編(bian)(bian)程和集成度高，投資較(jiao)低的(de)特(te)點，在(zai)數字電(dian)(dian)路設(she)計(ji)領域得到(dao)了廣泛的(de)應用。

買 購小(xiao)編了解到，fpga主要有Verilog、VHDL和C語(yu)言(yan)進(jin)(jin)行編程(cheng)(cheng)，常(chang)用的還是(shi)前面兩種，雖(sui)然有些國外(wai)公(gong)司試圖C語(yu)言(yan)替代VHDL語(yu)言(yan)的目的，但是(shi)一(yi)般情(qing)況不使(shi)用C語(yu)言(yan)進(jin)(jin)行編程(cheng)(cheng)。

包括(kuo)算法設(she)(she)計(ji)、代碼(ma)仿真以(yi)及設(she)(she)計(ji)、板機(ji)調(diao)試，設(she)(she)計(ji)者以(yi)及實際(ji)(ji)需(xu)求建(jian)立(li)算法架(jia)構，利用(yong)EDA建(jian)立(li)設(she)(she)計(ji)方案(an)或(huo)HD編寫(xie)設(she)(she)計(ji)代碼(ma)，通過代碼(ma)仿真保證(zheng)設(she)(she)計(ji)方案(an)符合(he)實際(ji)(ji)要求，最后(hou)進行板級(ji)調(diao)試，利用(yong)配置電路將相關文件下載(zai)至FPGA芯片中，驗(yan)證(zheng)實際(ji)(ji)運行效果。

1、可編程輸入/輸出單元：簡稱I/O單元，是芯片(pian)與外界電路的(de)接(jie)口(kou)部分，完(wan)成不同電氣特性下對輸(shu)(shu)入/輸(shu)(shu)出信號的(de)驅動(dong)與匹配需求。

2、基本可編程邏輯單元：它是可(ke)(ke)編(bian)程(cheng)邏(luo)輯(ji)的(de)主體，可(ke)(ke)以根據(ju)設計靈活地改變其(qi)內部連接與配置(zhi)，完成不同的(de)邏(luo)輯(ji)功能(neng)。FPGA的(de)基本可(ke)(ke)編(bian)程(cheng)邏(luo)輯(ji)單元(yuan)幾乎都(dou)是由查找表LUT和寄存(cun)器(qi)Reg組成的(de)。

3、嵌入式塊RAM：據MA Igoo編(bian)輯了解，FPGA內部嵌入可編(bian)程RAM模塊(kuai)，大大拓(tuo)展了FPGA的應用(yong)范圍和使用(yong)的靈活(huo)性。

4、豐富的布線資源：布(bu)線資源連通(tong)FPGA內(nei)部所(suo)有單元，連線的(de)長度和(he)工藝(yi)決(jue)定(ding)著信號(hao)在連線上的(de)驅動能(neng)力(li)和(he)傳(chuan)輸速度。

5、底層嵌入功能單元：底層嵌入(ru)功能單元的(de)概念比較籠統(tong)，這(zhe)里指那些通用程度較高的(de)嵌入(ru)式功能模塊、入(ru)PLL、DSP、CPU等(deng)。

6、內嵌專用硬核：這里說的硬核(he)主要(yao)指那些通用(yong)性較(jiao)弱，不是所(suo)有FPGA器(qi)件都包含硬核(he)（Hard Core）。

FPGA采用了邏輯單元陣列LCA（Logic Cell Array）這(zhe)樣一個概念，內部(bu)包括可配置(zhi)邏輯模(mo)(mo)塊CLB（Configurable Logic Block）、輸入輸出模(mo)(mo)塊IOB（Input Output Block）和內部(bu)連線(xian)（Interconnect）三個部(bu)分(fen)。

現(xian)(xian)場可(ke)(ke)編(bian)(bian)程(cheng)門陣列（FPGA）是可(ke)(ke)編(bian)(bian)程(cheng)器件，與傳統邏輯(ji)電(dian)路(lu)和門陣列（如(ru)PAL，GAL及CPLD器件）相比，FPGA具(ju)有不同(tong)的結構。FPGA利(li)用(yong)小型查(cha)找(zhao)(zhao)表(biao)（16×1RAM）來(lai)實(shi)現(xian)(xian)組合(he)邏輯(ji)，每個查(cha)找(zhao)(zhao)表(biao)連(lian)接到(dao)一個D觸(chu)發器的輸入端(duan)，觸(chu)發器再來(lai)驅動(dong)其他邏輯(ji)電(dian)路(lu)或驅動(dong)I/O，由此構成了既可(ke)(ke)實(shi)現(xian)(xian)組合(he)邏輯(ji)功能(neng)又可(ke)(ke)實(shi)現(xian)(xian)時(shi)序邏輯(ji)功能(neng)的基本(ben)邏輯(ji)單元模塊，這些模塊間利(li)用(yong)金屬連(lian)線互相連(lian)接或連(lian)接到(dao)I/O模塊。

FPGA的(de)(de)(de)邏輯(ji)是通過(guo)向內部靜態存儲單(dan)元加載(zai)編(bian)程數(shu)據來實現(xian)的(de)(de)(de)，存儲在存儲器單(dan)元中的(de)(de)(de)值決定(ding)了(le)邏輯(ji)單(dan)元的(de)(de)(de)邏輯(ji)功能以及各模(mo)塊(kuai)之間或模(mo)塊(kuai)與(yu)I/O間的(de)(de)(de)聯接方式(shi)，并最終決定(ding)了(le)FPGA所(suo)能實現(xian)的(de)(de)(de)功能，FPGA允許無限次(ci)的(de)(de)(de)編(bian)程。

1、結構上的區別

單片(pian)機(ji)是(shi)微處理器(qi)結(jie)(jie)構(gou)，采(cai)用的是(shi)哈佛總線結(jie)(jie)構(gou)或(huo)馮(feng)諾依曼結(jie)(jie)構(gou)，單片(pian)機(ji)結(jie)(jie)構(gou)簡(jian)單體(ti)積(ji)小，價(jia)格(ge)便宜(yi)，應用廣泛。FPGA是(shi)查找表結(jie)(jie)構(gou)，它的程序不用考慮芯(xin)片(pian)的結(jie)(jie)構(gou)，偏重于時序上的問題，FPGA結(jie)(jie)構(gou)復雜，功(gong)能強(qiang)大，通常應用在通信領(ling)域等畢(bi)竟高(gao)端的場合，價(jia)格(ge)比單片(pian)機(ji)貴。

2、速度上的區別

單片(pian)(pian)機(ji)(ji)是單線(xian)程(cheng)(cheng)執(zhi)行(xing)，程(cheng)(cheng)序語句需要等待單片(pian)(pian)機(ji)(ji)周期才能執(zhi)行(xing)，時間長速(su)度慢。FPGA是硬件電路，是并(bing)行(xing)結構，這導致(zhi)FPGA系統穩定(ding)性高，適合高速(su)接口(kou)電路，一次性執(zhi)行(xing)多種操作，速(su)度上快(kuai)于(yu)單片(pian)(pian)機(ji)(ji)。

3、本質上的區別

FPGA偏重(zhong)于硬(ying)件(jian)(jian)電路，屬于硬(ying)件(jian)(jian)范(fan)疇，是一個通(tong)過(guo)硬(ying)件(jian)(jian)描述語言在FPGA芯(xin)片上自定義集成電路的(de)過(guo)程。單片機(ji)偏重(zhong)于軟件(jian)(jian)，單片機(ji)設(she)計屬于軟件(jian)(jian)范(fan)疇，它的(de)硬(ying)件(jian)(jian)（單片機(ji)芯(xin)片）是固定的(de)，通(tong)過(guo)軟件(jian)(jian)編程語言描述軟件(jian)(jian)指令在硬(ying)件(jian)(jian)芯(xin)片上的(de)執行。

4、應用上的區別

M aigoo小編(bian)了解到，單(dan)片(pian)機是單(dan)線程，所有指令是在控(kong)制(zhi)器按順序(xu)執行。FPGA是邏(luo)輯單(dan)元，可做到并(bing)行執行，一次性執行多種(zhong)操作。

5、入門難易程度區別

單(dan)片機結構簡單(dan)，功能強，價格低，入(ru)門難度不高。FPGA結構復雜，價格昂貴(gui)，入(ru)門難度不適合小白。

1、FPGA由邏輯單元(yuan)、RAM、乘法器等硬(ying)件資源組(zu)成(cheng)，通過將這些硬(ying)件資源合理組(zu)織，可實現乘法器、寄存器、地址發(fa)生器等硬(ying)件電路。

2、FPGA可通過使用(yong)框圖或(huo)者(zhe)Verilog HDL來設計，從(cong)簡單的門(men)電路到FIR或(huo)者(zhe)FFT電路。

3、FPGA可無(wu)限地(di)重新(xin)編(bian)程，加(jia)載一個新(xin)的(de)設計方(fang)案只需幾百毫秒(miao)，利用重配(pei)置可以減少硬(ying)件的(de)開(kai)銷(xiao)。

4、FPGA的(de)(de)工作頻率(lv)由FPGA芯(xin)片以(yi)及(ji)設計(ji)決定，可(ke)以(yi)通過(guo)修改設計(ji)或者(zhe)更(geng)換更(geng)快的(de)(de)芯(xin)片來達到某些(xie)苛刻(ke)的(de)(de)要求（當然，工作頻率(lv)也(ye)不是(shi)無限(xian)制(zhi)的(de)(de)可(ke)以(yi)提高，而是(shi)受當前的(de)(de)IC工藝(yi)等因素制(zhi)約(yue)）。

1、FPGA的所(suo)有功能均(jun)依靠硬件實現，無法實現分(fen)支(zhi)條件跳轉等操作(zuo)。

2、FPGA只能實(shi)現定點運算。

MAI goo小(xiao)編總(zong)結：FPGA依(yi)靠硬件(jian)來實現所(suo)有的功能(neng)，速(su)度上可(ke)以和專(zhuan)用(yong)芯片(pian)相(xiang)比，但設計的靈活度與通用(yong)處(chu)理器相(xiang)比有很大的差距。

FPGA 在(zai)通信領(ling)域的應用可以說(shuo)是無所不能(neng)。在(zai)終(zhong)端(duan)設備(bei)數量比(bi)較(jiao)(jiao)(jiao)多的位置(zhi)，FPGA的用量比(bi)較(jiao)(jiao)(jiao)大，基站最適合使用FPGA，基站幾(ji)乎(hu)每一塊板子都(dou)需要使用FPGA芯片，而(er)且型號比(bi)較(jiao)(jiao)(jiao)高端(duan)，可以處理(li)復雜的物理(li)協議(yi)，實現邏輯控制。

FPGA 最大(da)優勢是其并(bing)行(xing)處(chu)理(li)(li)(li)機制，即(ji)利用(yong)并(bing)行(xing)架構(gou)實現數(shu)(shu)字信號處(chu)理(li)(li)(li)的(de)(de)功能。對(dui)于高速并(bing)行(xing)的(de)(de)數(shu)(shu)字信號處(chu)理(li)(li)(li)任務來說(shuo)，FPGA 性(xing)能遠遠超過(guo)通用(yong) DSP 處(chu)理(li)(li)(li)器(qi)的(de)(de)串行(xing)執行(xing)架構(gou)，所以在數(shu)(shu)字信號處(chu)理(li)(li)(li)領域 FPGA 的(de)(de)應(ying)用(yong)也是十分廣泛的(de)(de)。

人們對圖(tu)(tu)像(xiang)(xiang)的穩定性、清晰度(du)、亮(liang)度(du)和顏色的追求越(yue)(yue)來越(yue)(yue)高， 像(xiang)(xiang)以(yi)(yi)前的標清（SD）慢慢演變(bian)成(cheng)高清（HD），到(dao)現在(zai)人們更是(shi)(shi)追求藍光品質(zhi)的圖(tu)(tu)像(xiang)(xiang)。這使得處(chu)理(li)(li)芯片(pian)需要實時(shi)處(chu)理(li)(li)的數(shu)據量(liang)越(yue)(yue)來越(yue)(yue)大(da)，并且圖(tu)(tu)像(xiang)(xiang)的壓縮(suo)算法也(ye)是(shi)(shi)越(yue)(yue)來越(yue)(yue)復雜， FPGA可以(yi)(yi)更加(jia)高效的處(chu)理(li)(li)數(shu)據，所以(yi)(yi)在(zai)圖(tu)(tu)像(xiang)(xiang)處(chu)理(li)(li)領(ling)域在(zai)綜合考慮(lv)成(cheng)本后，FPGA 也(ye)越(yue)(yue)來越(yue)(yue)受到(dao)市場的歡(huan)迎。

FPGA的(de)(de)(de)(de)高(gao)速(su)處理(li)能力和多達成百上千個的(de)(de)(de)(de) IO 決定(ding)了(le)它(ta)在高(gao)速(su)接(jie)口設計領域的(de)(de)(de)(de)獨特優勢。不(bu)同的(de)(de)(de)(de)接(jie)口邏(luo)輯都可以在 FPGA 內部(bu)去實現，完全沒必要那么多的(de)(de)(de)(de)接(jie)口芯片，在配(pei)合 DDR 存儲器的(de)(de)(de)(de)使用(yong)，將使接(jie)口數據的(de)(de)(de)(de)處理(li)變得更加得心應手。

FPGA 在人工智(zhi)能系統的前端部分也是(shi)得到(dao)了廣(guang)泛的應用，例如自動(dong)駕駛(shi)，需要對行(xing)(xing)(xing)駛(shi)路(lu)線(xian)、紅綠燈(deng)、路(lu)障和行(xing)(xing)(xing)駛(shi)速(su)度等各種交通信(xin)號(hao)進行(xing)(xing)(xing)采集，需要用到(dao)多種傳感器(qi)，對這些傳感器(qi)進行(xing)(xing)(xing)綜合驅動(dong)和融(rong)合處理(li)就可以使用 FPGA。

IC設計都要強調一(yi)(yi)版成功，保證(zheng)IC一(yi)(yi)版成功就要進行充(chong)分的(de)(de)仿真(zhen)(zhen)測(ce)試和FPGA驗證(zheng)，仿真(zhen)(zhen)驗證(zheng)是(shi)在服務器上(shang)面跑仿真(zhen)(zhen)軟(ruan)件進行測(ce)試，類(lei)似(si)ModelSim/VCS軟(ruan)件，FPGA生成的(de)(de)電(dian)路非常接近真(zhen)(zhen)實的(de)(de)IC芯片(pian)，這樣極(ji)大的(de)(de)方便IC設計人員去驗證(zheng)自己的(de)(de)IC設計。

1、選(xuan)擇有(you)設(she)計軟件支持的(de)廠(chang)家(jia)的(de)芯片，這樣(yang)可減少(shao)資本(ben)(ben)投入，降低成本(ben)(ben)。

2、選擇(ze)產品設(she)計性能(neng)改進有余量的。如果所選擇(ze)的芯片是(shi)某一廠(chang)家產品中容量:最(zui)大，或是(shi)速度最(zui)高的，那么，一但設(she)計需要改進，則有可能(neng)在該廠(chang)家的芯片中再選不出合適的來了(le)。

3、設(she)計應用的延續性(xing)和(he)可(ke)擴展性(xing)。如(ru)果所選廠家的產(chan)品具有(you)很大的局限性(xing)，則有(you)可(ke)能僅(jin)僅(jin)適用于很少一部分(fen)設(she)計，從而造成(cheng)設(she)計軟(ruan)件投(tou)入上的浪費(fei)。

4、選擇(ze)性能(neng)價(jia)(jia)格(ge)比(bi)最優的(de)(de)。盡管(guan)象Xilinx、Altera這樣的(de)(de)器件(jian)生產廠家都(dou)在通過降價(jia)(jia)來作市場宣傳，大多數FPGA芯片的(de)(de)價(jia)(jia)格(ge)還是(shi)比(bi)較(jiao)高的(de)(de)，所有在滿(man)足上(shang)述準則(ze)的(de)(de)情況下適(shi)當考(kao)慮價(jia)(jia)格(ge)也是(shi)有必要的(de)(de)。

5、盡量選(xuan)擇成熟的(de)產(chan)品系(xi)列。FPGA芯(xin)(xin)片(pian)更(geng)新換代(dai)速度(du)非常快，最(zui)新推出的(de)FPGA系(xi)列產(chan)品一般都(dou)沒有經過大(da)批量應用的(de)驗(yan)證，會增加設計風險，且供(gong)貨量少價格(ge)相對高(gao)，如果成熟的(de)產(chan)品能滿足設計指標要(yao)求，那么最(zui)好選(xuan)這樣的(de)芯(xin)(xin)片(pian)來完成設計。

6、盡量選擇兼容(rong)性好的(de)封裝。目(mu)前，同系列(lie)的(de)FPGA芯片(pian)一般可(ke)以做(zuo)到(dao)相同物理封裝兼容(rong)不同規模的(de)器件(jian)。例如，Xilinx的(de)Spartan3系列(lie)FPGA，在BGA456封裝下(xia)，可(ke)以選擇3S200、2S400、3S1000、3S1500這4種型號的(de)FPGA。

7、如果在整個電(dian)子(zi)系統中需要多個FPGA器件，那(nei)么(me)盡(jin)量選擇一(yi)個公司的產(chan)品。這樣的好處不(bu)僅可以降(jiang)低(di)成本，而且降(jiang)低(di)開發(fa)難度。因為開發(fa)環境(jing)和(he)(he)工具是(shi)一(yi)致(zhi)的，芯片接口電(dian)平和(he)(he)特性也一(yi)致(zhi)，便于互聯互通。

1、每逢節日活(huo)動，就(jiu)到了(le)網購達人(ren)們(men)大展身手的時候了(le)，然而面對五花八(ba)門(men)的商(shang)品(pin)、參差(cha)不齊的價格卻不知如何下手？

2、每逢節日活動，就到了(le)網購達人們大展(zhan)身手的(de)時候了(le)，然(ran)而(er)面對五花八門(men)的(de)商(shang)品、參差不齊的(de)價格卻不知如何下手？