FPGA是什么？

FPGA（FieldProgrammableGateArray）是在PAL、GAL等可編程器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物。它是作為專用集成電路（ASIC）領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點。

FPGA設(shè)計不是簡單的芯片研究，主要是利用FPGA的模式進(jìn)行其他行業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計。與ASIC不同，

FPGA在通信行業(yè)的應(yīng)用比較廣泛。通過對全球FPGA產(chǎn)品市場以及相關(guān)供應(yīng)商的分析，結(jié)合當(dāng)前我國的實際情況以及國內(nèi)領(lǐng)先的FPGA產(chǎn)品可以發(fā)現(xiàn)相關(guān)技術(shù)在未來的發(fā)展方向，對我國科技水平的全面提高具有非常重要的推動作用。

工作原理

FPGA采用了邏輯單元陣列LCA（LogicCellArray）這樣一個概念，內(nèi)部包括可配置邏輯模塊CLB（ConfigurableLogicBlock）、輸入輸出模塊IOB（InputOutputBlock）和內(nèi)部連線（Interconnect）三個部分。現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）是可編程器件，與傳統(tǒng)邏輯電路和門陣列（如PAL，GAL及CPLD器件）相比，F(xiàn)PGA具有不同的結(jié)構(gòu)。FPGA利用小型查找表（16×1RAM）來實現(xiàn)組合邏輯，每個查找表連接到一個D觸發(fā)器的輸入端，觸發(fā)器再來驅(qū)動其他邏輯電路或驅(qū)動I/O，由此構(gòu)成了既可實現(xiàn)組合邏輯功能又可實現(xiàn)時序邏輯功能的基本邏輯單元模塊，這些模塊間利用金屬連線互相連接或連接到I/O模塊。FPGA的邏輯是通過向內(nèi)部靜態(tài)存儲單元加載編程數(shù)據(jù)來實現(xiàn)的，存儲在存儲器單元中的值決定了邏輯單元的邏輯功能以及各模塊之間或模塊與I/O間的聯(lián)接方式，并最終決定了FPGA所能實現(xiàn)的功能，F(xiàn)PGA允許無限次的編程。

單片機(jī)是什么？

單片機(jī)（Single-ChipMicrocomputer）是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機(jī)存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的微型計算機(jī)系統(tǒng)，在工業(yè)控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。從上世紀(jì)80年代，由當(dāng)時的4位、8位單片機(jī)，發(fā)展到現(xiàn)在的300M的高速單片機(jī)。

單片機(jī)又稱單片微控制器，它不是完成某一個邏輯功能的芯片，而是把一個計算機(jī)系統(tǒng)集成到一個芯片上。相當(dāng)于一個微型的計算機(jī)，和計算機(jī)相比，單片機(jī)只缺少了I/O設(shè)備。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)是了解計算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。

單片機(jī)的使用領(lǐng)域已十分廣泛，如智能儀表、實時工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等。

從二十世紀(jì)九十年代開始，單片機(jī)技術(shù)就已經(jīng)發(fā)展起來，隨著時代的進(jìn)步與科技的發(fā)展，目前該技術(shù)的實踐應(yīng)用日漸成熟，單片機(jī)被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域?，F(xiàn)如今，人們越來越重視單片機(jī)在智能電子技術(shù)方面的開發(fā)和應(yīng)用，單片機(jī)的發(fā)展進(jìn)入到新的時期，無論是自動測量還是智能儀表的實踐，都能看到單片機(jī)技術(shù)的身影。當(dāng)前工業(yè)發(fā)展進(jìn)程中，電子行業(yè)屬于新興產(chǎn)業(yè)，工業(yè)生產(chǎn)中人們將電子信息技術(shù)成功運用，讓電子信息技術(shù)與單片機(jī)技術(shù)相融合，有效提高了單片機(jī)應(yīng)用效果。作為計算機(jī)技術(shù)中的一個分支，單片機(jī)技術(shù)在電子產(chǎn)品領(lǐng)域的應(yīng)用，豐富了電子產(chǎn)品的功能，也為智能化電子設(shè)備的開發(fā)和應(yīng)用提供了新的出路，實現(xiàn)了智能化電子設(shè)備的創(chuàng)新與發(fā)展。

單片機(jī)也被稱為單片微控器，屬于一種集成式電路芯片。在單片機(jī)中主要包含CPU、只讀存儲器ROM和隨機(jī)存儲器RAM等，多樣化數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)能夠讓單片機(jī)完成各項復(fù)雜的運算，無論是對運算符號進(jìn)行控制，還是對系統(tǒng)下達(dá)運算指令都能通過單片機(jī)完成。由此可見，單片機(jī)憑借著強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理技術(shù)和計算功能可以在智能電子設(shè)備中充分應(yīng)用。簡單地說，單片機(jī)就是一塊芯片，這塊芯片組成了一個系統(tǒng)，通過集成電路技術(shù)的應(yīng)用，將數(shù)據(jù)運算與處理能力集成到芯片中，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的高速化處理。

它們之間的區(qū)別是什么？

1、結(jié)構(gòu)上的區(qū)別

單片機(jī)是一種微處理器，類似于電腦CPU的，它一般采用的是哈佛總線結(jié)構(gòu)，或者馮諾依曼結(jié)構(gòu)，對單片機(jī)的編程很大程度上要考慮到它的結(jié)構(gòu)和各個寄存器的作用，單片機(jī)用途比較廣，一般用在控制流水線上，還有日常你看得到的東西上！

FPGA它的結(jié)構(gòu)是查找表結(jié)構(gòu)，其程序不用去太考慮芯片的結(jié)構(gòu)，要注意的是時序上問題，它的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，功能也很強(qiáng)大，一般應(yīng)用在通信領(lǐng)域等比較高端的場合，目前在國內(nèi)FPGA還算是一個新興的行業(yè)，當(dāng)然它的價格也要比單片機(jī)貴得多！

單片機(jī)是一個微控制器，通過加載模塊軟件來實現(xiàn)某種功能，單片機(jī)是成型的芯片;FPGA是用來設(shè)計芯片的芯片。

2、速度上的區(qū)別

FPGA由于是硬件電路，運行速度直接取決于晶振速度，系統(tǒng)穩(wěn)定，特別適合高速接口電路。單片機(jī)由于是單線程，哪怕是常用的M3系列流水線也是單線程執(zhí)行，程序語句需要等待單片機(jī)周期才能執(zhí)行。

一文看懂fpga和單片機(jī)的區(qū)別

3、本質(zhì)區(qū)別

FPGA和單片機(jī)的區(qū)別，本質(zhì)上是軟件和硬件的區(qū)別，F(xiàn)PGA更偏向于硬件電路，而單片機(jī)更偏于軟件。

單片機(jī)設(shè)計屬軟件范疇;它的硬件（單片機(jī)芯片）是固定的，通過軟件編程語言描述軟件指令在硬件芯片上的執(zhí)行;

FPGA設(shè)計屬硬件范疇，它的硬件（FPGA）是可編程的，是一個通過硬件描述語言在FPGA芯片上自定義集成電路的過程;

4、應(yīng)用上的區(qū)別

應(yīng)用上，差別更大。MCU最終所有的指令在一個MCU中都是順序執(zhí)行的，而FPGA由于是邏輯單元，很容易做到并行執(zhí)行。

5、入門難易程度

單片機(jī)比FPGA簡單些，價格也低一些。要做PID算法控制的用單片機(jī)可以，STM32F4系列已經(jīng)到300M+跑PID完全足夠，如果是跑嵌入式的話可以上ARM芯片。涉及通信、圖像等高速部分可以采用單FPGA模塊。