FPGA全稱(cheng)為Field-Programmable Gate Array，中(zhong)文含義(yi)為現(xian)場(chang)可編程門(men)陣列。FPGA是(shi)作為專(zhuan)用集(ji)成電(dian)路(lu)（ASIC）領域(yu)中(zhong)的半定制(zhi)電(dian)路(lu)而出現(xian)的，它克服了(le)(le)定制(zhi)電(dian)路(lu)的不足，也解決了(le)(le)PAL、GAL、CPLD等(deng)可編程器件門(men)電(dian)路(lu)的缺(que)點。由于(yu)FPGA具有布線資(zi)(zi)源(yuan)豐富，可重復編程和集(ji)成度(du)高，投資(zi)(zi)較(jiao)低的特點，在(zai)數字(zi)電(dian)路(lu)設計領域(yu)得(de)到了(le)(le)廣泛的應用。

買(mai) 購小編了解到，fpga主要有Verilog、VHDL和C語(yu)言(yan)(yan)進行編程，常用的(de)還是(shi)前面(mian)兩(liang)種，雖然有些國(guo)外公司試圖C語(yu)言(yan)(yan)替代VHDL語(yu)言(yan)(yan)的(de)目的(de)，但是(shi)一般(ban)情(qing)況不使用C語(yu)言(yan)(yan)進行編程。

包(bao)括算法設(she)(she)計、代碼仿(fang)真以及設(she)(she)計、板機調試(shi)，設(she)(she)計者以及實(shi)際(ji)需求(qiu)建(jian)立算法架構，利(li)用EDA建(jian)立設(she)(she)計方案或(huo)HD編寫(xie)設(she)(she)計代碼，通過代碼仿(fang)真保證設(she)(she)計方案符合實(shi)際(ji)要求(qiu)，最后(hou)進行板級調試(shi)，利(li)用配(pei)置電路將相關文件下載至FPGA芯片中，驗證實(shi)際(ji)運行效果。

1、可編程輸入/輸出單元：簡(jian)稱I/O單元，是芯片(pian)與外界電路(lu)的接口部分，完(wan)成不同電氣特性下對輸(shu)入/輸(shu)出信號(hao)的驅動與匹配需求。

2、基本可編程邏輯單元：它(ta)是(shi)可(ke)編程(cheng)邏輯的主體，可(ke)以根(gen)據設計(ji)靈活地改變其(qi)內部連接與配(pei)置，完成(cheng)不同(tong)的邏輯功(gong)能。FPGA的基(ji)本可(ke)編程(cheng)邏輯單(dan)元(yuan)幾乎都(dou)是(shi)由(you)查找表(biao)LUT和寄存器Reg組(zu)成(cheng)的。

3、嵌入式塊RAM：據MA Igoo編(bian)輯(ji)了(le)解，FPGA內(nei)部嵌入可編(bian)程(cheng)RAM模塊(kuai)，大大拓(tuo)展了(le)FPGA的應用范圍和使用的靈活性。

4、豐富的布線資源：布線資源連(lian)通FPGA內(nei)部所(suo)有單元，連(lian)線的(de)長度和工藝決定著信號在連(lian)線上的(de)驅動(dong)能(neng)力和傳輸速度。

5、底層嵌入功能單元：底(di)層嵌入(ru)功能(neng)單元的(de)概念比較籠統(tong)，這里指那些通用程度較高(gao)的(de)嵌入(ru)式(shi)功能(neng)模(mo)塊、入(ru)PLL、DSP、CPU等。

6、內嵌專用硬核：這里說的硬(ying)(ying)核主要指(zhi)那些通用(yong)性(xing)較弱，不(bu)是(shi)所有FPGA器(qi)件都包含硬(ying)(ying)核（Hard Core）。

FPGA采用了(le)邏(luo)輯(ji)單(dan)元陣列LCA（Logic Cell Array）這樣一個概念，內部(bu)包(bao)括可配置邏(luo)輯(ji)模(mo)塊(kuai)CLB（Configurable Logic Block）、輸入輸出模(mo)塊(kuai)IOB（Input Output Block）和內部(bu)連線（Interconnect）三個部(bu)分。

現場(chang)可(ke)編程門(men)陣列（FPGA）是(shi)可(ke)編程器件，與傳統邏(luo)(luo)輯電路和門(men)陣列（如PAL，GAL及CPLD器件）相比(bi)，FPGA具有(you)不同(tong)的結構(gou)。FPGA利用小型查找(zhao)表（16×1RAM）來實(shi)現組(zu)合邏(luo)(luo)輯，每個(ge)查找(zhao)表連接到一(yi)個(ge)D觸(chu)發(fa)器的輸入端，觸(chu)發(fa)器再(zai)來驅(qu)動其(qi)他邏(luo)(luo)輯電路或驅(qu)動I/O，由此構(gou)成(cheng)了既可(ke)實(shi)現組(zu)合邏(luo)(luo)輯功能(neng)(neng)又可(ke)實(shi)現時(shi)序(xu)邏(luo)(luo)輯功能(neng)(neng)的基本(ben)邏(luo)(luo)輯單元(yuan)模(mo)塊，這些模(mo)塊間利用金屬(shu)連線(xian)互相連接或連接到I/O模(mo)塊。

FPGA的(de)(de)邏(luo)輯(ji)是(shi)通過向內(nei)部靜態存儲(chu)單元(yuan)(yuan)加(jia)載(zai)編(bian)程數據來(lai)實現的(de)(de)，存儲(chu)在存儲(chu)器單元(yuan)(yuan)中(zhong)的(de)(de)值決定了(le)邏(luo)輯(ji)單元(yuan)(yuan)的(de)(de)邏(luo)輯(ji)功能以及各模塊之間或模塊與I/O間的(de)(de)聯接方式(shi)，并最終決定了(le)FPGA所(suo)能實現的(de)(de)功能，FPGA允許無限次的(de)(de)編(bian)程。

1、結構上的區別

單(dan)片機(ji)(ji)是微處(chu)理器(qi)結(jie)構(gou)(gou)，采(cai)用的(de)(de)是哈佛總線(xian)結(jie)構(gou)(gou)或馮(feng)諾依曼結(jie)構(gou)(gou)，單(dan)片機(ji)(ji)結(jie)構(gou)(gou)簡(jian)單(dan)體積(ji)小，價格便宜，應(ying)用廣(guang)泛(fan)。FPGA是查(cha)找表(biao)結(jie)構(gou)(gou)，它的(de)(de)程(cheng)序不用考慮芯片的(de)(de)結(jie)構(gou)(gou)，偏重于時序上(shang)的(de)(de)問題，FPGA結(jie)構(gou)(gou)復雜，功能強大，通常(chang)應(ying)用在通信領(ling)域等畢(bi)竟高端的(de)(de)場合(he)，價格比單(dan)片機(ji)(ji)貴(gui)。

2、速度上的區別

單(dan)片機(ji)是(shi)(shi)單(dan)線程執(zhi)行，程序語句需要等待單(dan)片機(ji)周(zhou)期才(cai)能(neng)執(zhi)行，時間長(chang)速(su)(su)度(du)(du)慢。FPGA是(shi)(shi)硬(ying)件(jian)電(dian)路，是(shi)(shi)并行結(jie)構，這導致FPGA系統穩定(ding)性(xing)高，適合高速(su)(su)接口電(dian)路，一次性(xing)執(zhi)行多種(zhong)操作，速(su)(su)度(du)(du)上(shang)快于(yu)單(dan)片機(ji)。

3、本質上的區別

FPGA偏重于(yu)硬件電路，屬(shu)于(yu)硬件范(fan)疇，是一個通(tong)過硬件描(miao)述(shu)語言在FPGA芯片(pian)(pian)上自定義集成電路的(de)過程。單片(pian)(pian)機偏重于(yu)軟(ruan)(ruan)(ruan)件，單片(pian)(pian)機設計屬(shu)于(yu)軟(ruan)(ruan)(ruan)件范(fan)疇，它的(de)硬件（單片(pian)(pian)機芯片(pian)(pian)）是固定的(de)，通(tong)過軟(ruan)(ruan)(ruan)件編程語言描(miao)述(shu)軟(ruan)(ruan)(ruan)件指令在硬件芯片(pian)(pian)上的(de)執行。

4、應用上的區別

M aigoo小編了(le)解到(dao)(dao)，單(dan)片機是單(dan)線程，所有指令是在控制器按順序執行(xing)(xing)。FPGA是邏輯(ji)單(dan)元，可(ke)做到(dao)(dao)并行(xing)(xing)執行(xing)(xing)，一次性執行(xing)(xing)多種操作。

5、入門難易程度區別

單片機(ji)結(jie)構(gou)簡單，功能強，價格低，入(ru)(ru)門難度(du)不高。FPGA結(jie)構(gou)復雜，價格昂貴，入(ru)(ru)門難度(du)不適(shi)合小白。

1、FPGA由邏輯(ji)單元(yuan)、RAM、乘(cheng)法器等硬件資(zi)(zi)源組成，通過(guo)將這(zhe)些硬件資(zi)(zi)源合理(li)組織，可實現乘(cheng)法器、寄存器、地址發生器等硬件電路。

2、FPGA可通(tong)過使用(yong)框圖或者Verilog HDL來(lai)設計，從簡單(dan)的門電(dian)(dian)路(lu)到FIR或者FFT電(dian)(dian)路(lu)。

3、FPGA可(ke)無限地重新編程(cheng)，加載一個新的設計(ji)方案只(zhi)需(xu)幾百毫(hao)秒，利用重配置可(ke)以減少(shao)硬件的開銷(xiao)。

4、FPGA的(de)工作頻率(lv)由FPGA芯(xin)片以及設(she)計決(jue)定(ding)，可以通(tong)過修改設(she)計或者(zhe)更換(huan)更快的(de)芯(xin)片來達到某些苛刻(ke)的(de)要求（當然(ran)，工作頻率(lv)也不是(shi)(shi)無(wu)限制的(de)可以提高，而是(shi)(shi)受(shou)當前的(de)IC工藝(yi)等因素制約）。

1、FPGA的所有(you)功能均依靠硬件(jian)實現(xian)，無法實現(xian)分支條件(jian)跳(tiao)轉等(deng)操作。

2、FPGA只能實現定(ding)點(dian)運算。

MAI goo小編總結：FPGA依靠硬件來實(shi)現所有的(de)功能，速度上可以(yi)和專(zhuan)用芯片(pian)相比，但設(she)計的(de)靈(ling)活度與通用處(chu)理器相比有很(hen)大的(de)差距(ju)。

FPGA 在通信領域(yu)的應用(yong)可以(yi)說(shuo)是(shi)無所不能。在終端設備(bei)數量比較多的位(wei)置，FPGA的用(yong)量比較大，基站最適(shi)合(he)使(shi)(shi)用(yong)FPGA，基站幾(ji)乎每一(yi)塊板子(zi)都需要使(shi)(shi)用(yong)FPGA芯片，而且型號比較高(gao)端，可以(yi)處理復(fu)雜的物理協議(yi)，實現邏輯控制。

FPGA 最大優勢是其并行(xing)(xing)處(chu)理機制(zhi)，即利用并行(xing)(xing)架構實現(xian)數字信(xin)號處(chu)理的功能。對于(yu)高速并行(xing)(xing)的數字信(xin)號處(chu)理任務來(lai)說，FPGA 性能遠(yuan)(yuan)遠(yuan)(yuan)超過通(tong)用 DSP 處(chu)理器的串(chuan)行(xing)(xing)執行(xing)(xing)架構，所以在數字信(xin)號處(chu)理領域 FPGA 的應(ying)用也(ye)是十分廣泛的。

人(ren)們對圖像的穩定性、清晰度(du)、亮(liang)度(du)和顏色的追求越(yue)(yue)來(lai)越(yue)(yue)高， 像以(yi)前的標清（SD）慢(man)慢(man)演變(bian)成高清（HD），到現在(zai)人(ren)們更是追求藍光品質的圖像。這使得處理芯(xin)片(pian)需要(yao)實(shi)時(shi)處理的數(shu)據量越(yue)(yue)來(lai)越(yue)(yue)大(da)，并(bing)且(qie)圖像的壓縮算法也是越(yue)(yue)來(lai)越(yue)(yue)復(fu)雜， FPGA可以(yi)更加高效的處理數(shu)據，所以(yi)在(zai)圖像處理領域在(zai)綜合(he)考慮成本(ben)后，FPGA 也越(yue)(yue)來(lai)越(yue)(yue)受到市場的歡迎。

FPGA的高速(su)處(chu)理能力和多達成百上千(qian)個的 IO 決定了它(ta)在(zai)高速(su)接口(kou)設計領域的獨特優勢。不同的接口(kou)邏輯都可以在(zai) FPGA 內部(bu)去(qu)實現，完(wan)全沒必要那么(me)多的接口(kou)芯片，在(zai)配合 DDR 存(cun)儲器的使(shi)用，將使(shi)接口(kou)數據的處(chu)理變(bian)得更(geng)加得心應手。

FPGA 在人工智能(neng)系統的(de)前端部分也是得到了廣泛的(de)應用，例如自動駕駛，需要(yao)對行(xing)(xing)(xing)駛路線、紅綠燈、路障和行(xing)(xing)(xing)駛速度等各種交通信號進(jin)行(xing)(xing)(xing)采(cai)集(ji)，需要(yao)用到多種傳(chuan)感(gan)器(qi)，對這些傳(chuan)感(gan)器(qi)進(jin)行(xing)(xing)(xing)綜(zong)合(he)驅(qu)動和融合(he)處理就可以(yi)使用 FPGA。

IC設(she)計(ji)都要強(qiang)調(diao)一版(ban)成(cheng)功，保證IC一版(ban)成(cheng)功就要進行充(chong)分的(de)(de)仿真測試(shi)和FPGA驗(yan)證，仿真驗(yan)證是在(zai)服務器上面跑仿真軟件(jian)進行測試(shi)，類似ModelSim/VCS軟件(jian)，FPGA生成(cheng)的(de)(de)電路非常接近真實的(de)(de)IC芯片，這(zhe)樣(yang)極大(da)的(de)(de)方便(bian)IC設(she)計(ji)人員去驗(yan)證自己的(de)(de)IC設(she)計(ji)。

1、選擇有設(she)計軟(ruan)件(jian)支持的廠家的芯片，這樣可減少(shao)資本(ben)投(tou)入，降低(di)成本(ben)。

2、選(xuan)擇(ze)產品(pin)設計性能改(gai)進有余量的(de)。如果(guo)所選(xuan)擇(ze)的(de)芯(xin)片(pian)是某(mou)一廠家(jia)產品(pin)中容量:最大(da)，或是速度最高的(de)，那(nei)么，一但設計需要改(gai)進，則(ze)有可(ke)能在該廠家(jia)的(de)芯(xin)片(pian)中再(zai)選(xuan)不出合適的(de)來了。

3、設計(ji)應用(yong)的(de)延(yan)續性和可擴(kuo)展性。如果所(suo)選(xuan)廠家(jia)的(de)產品具有(you)很大的(de)局限性，則有(you)可能僅(jin)(jin)僅(jin)(jin)適用(yong)于很少一部分(fen)設計(ji)，從而造成設計(ji)軟件投(tou)入上的(de)浪費。

4、選(xuan)擇性能價格比最優的。盡管(guan)象(xiang)Xilinx、Altera這樣的器件生(sheng)產廠家(jia)都在通(tong)過降價來作市(shi)場宣傳，大多數FPGA芯片的價格還是(shi)比較(jiao)高的，所(suo)有在滿(man)足上(shang)述準(zhun)則的情況下適當考慮價格也是(shi)有必要的。

5、盡量選擇成熟的(de)產品系列。FPGA芯片更新換(huan)代速度非常(chang)快，最(zui)新推出的(de)FPGA系列產品一般(ban)都沒有經過(guo)大批量應用的(de)驗證，會增加(jia)設(she)(she)計風險，且供貨量少價(jia)格相對高(gao)，如果成熟的(de)產品能滿(man)足設(she)(she)計指標要求，那么最(zui)好選這(zhe)樣(yang)的(de)芯片來完成設(she)(she)計。

6、盡(jin)量選擇兼容(rong)(rong)性好的(de)封(feng)裝。目前，同(tong)(tong)系列的(de)FPGA芯片一般可以做到相同(tong)(tong)物理(li)封(feng)裝兼容(rong)(rong)不(bu)同(tong)(tong)規(gui)模的(de)器件。例如，Xilinx的(de)Spartan3系列FPGA，在BGA456封(feng)裝下，可以選擇3S200、2S400、3S1000、3S1500這4種型號的(de)FPGA。

7、如果在整(zheng)個(ge)電子系統中需要多(duo)個(ge)FPGA器件，那(nei)么盡(jin)量選(xuan)擇一個(ge)公(gong)司的產(chan)品。這樣的好(hao)處(chu)不(bu)僅可以降低成本(ben)，而且降低開發難度(du)。因為開發環境和工具是一致(zhi)的，芯(xin)片接口電平和特(te)性也一致(zhi)，便(bian)于互聯互通。

1、每逢節日(ri)活(huo)動，就到了網(wang)購達人們大展身手(shou)的(de)(de)時候了，然(ran)而(er)面對五花八門的(de)(de)商品、參(can)差不齊的(de)(de)價格卻不知如何(he)下手(shou)？

2、每逢(feng)節日活(huo)動，就(jiu)到(dao)了(le)網購達人們大展身手的(de)時候了(le)，然而面對五(wu)花八門的(de)商品、參差不(bu)齊的(de)價格(ge)卻不(bu)知如何(he)下手？