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FPGA與單片機的區別介紹
  • 發布時間:2022-02-16 19:41:15
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FPGA與單片機的區別介紹
FPGA是在PAL、GAL、CPLD等可編程器件的基礎上進一步發展的產物。它的出現的,既解決了定製電路的不足,又克服了原有可編程器件門電路數有限的缺點。單片機是把中央處理器、存儲器、定時/計數器(Timer/Counter)、各種輸入輸出接口等都集成在一塊集成電路芯片上的微型計算機。既然都同屬編程類的電子元件,那麽這兩者有什麽區別呢?下麵一起來看看吧:
1.結構區別
單片機是一種微處理器,類似於電腦CPU的,它一般采用的是哈佛總線結構,或者馮諾依曼結構,對單片機的編程很大程度上要考慮到它的結構和各個寄存器的作用,單片機用途比較廣,一般用在控製流水線上。
FPGA 單片機
哈佛總線結構
FPGA它的結構是查找表結構,其程序不用去太考慮芯片的結構,要注意的是時序上問題,它的結構比較複雜,功能也很強大,一般應用在通信領域等比較高端的場合,目前在FPGA還算是一個新興的行業。
FPGA 單片機
FPGA結構
簡單來說,單片機是一個微控製器,通過加載模塊軟件來實現某種功能,是成型的芯片;而FPGA是用來設計芯片的芯片。
2.本質區別
FPGA和單片機的區別,本質上是軟件和硬件的區別,FPGA更偏向於硬件電路,而單片機更偏於軟件。
單片機設計屬軟件範疇;它的硬件(單片機芯片)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行;
FPGA設計屬硬件範疇,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;
3.速度區別
FPGA由於是硬件電路,內部是並行的,所有的電路邏輯都是在同一個時鍾觸發下工作的,運行速度直接取決於晶振速度,係統穩定。
FPGA 單片機
FPGA內部並行圖
單片機屬於單線程,內部屬於順序執行,一個執行完了再執行下一個,哪怕是常用的M3係列流水線也是單線程執行,程序語句也需要等待單片機周期才能執行,所以速度比較慢。
FPGA 單片機
單片機單線程圖
4.應用區別
FPGA主要是用於VLSI(超大規模集成電路)設計的,主要是數字係統,是一些邏輯電路的模塊,通過可編程的布線網絡來連接這些邏輯模塊(可對硬件進行排列組合),從而實現不同的邏輯功能。
單片機是一個微型的計算機,它的硬件電路是不能動的,主要是通過軟件來描述指令在硬件電路上的執行步驟,從而實現功能。主要應用在處理事件上,比如外部有個中斷信號,MCU檢測到後,軟件就指揮硬件進行某種處理。
5.入門難易程度
單片機比FPGA簡單些,價格也低一些。要做PID算法控製的用單片機可以,STM32F4係列已經到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。
以上就是FPGA與單片機的區別介紹了。FPGA和單片機開發都是屬於數字電路設計設計的範疇,其中的編程也差不多,雖然兩者有並行執行和穿行執行的區別,但是兩個器件執行的功能都是屬於邏輯功能一類。相對來說FPGA設計要複雜一些,對於底層硬件知識的掌握要求也要高一些。
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