FPGA概述（对FPGA的基本认识）

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一、FPGA定义

FPGA（Field Programmable Gate Array，即现场可编程门阵列）它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路个数有限的缺点。

定义中有几个专有名词可能大家不是很熟悉，没有关系，下面我主要把他们与FPGA的关系进行描述，目的是帮助大家理解FPGA究竟是个什么东西，在哪些领域有什么优势。

（PS:FPGA是属于PLD这种类型，单片机是ASIC这种类型，下面将做详细讲述）

1.FPGA与PLD

1.1 什么是PLD

可编程逻辑器件 英文全称为：programmable logic device 即 PLD。PLD是做为一种通用集成电路产生的，他的逻辑功能按照用户对器件编程来确定。一般的PLD的集成度很高，足以满足设计一般的数字系统的需要。

顾名思义PLD就是可编程逻辑器件，由设计人员自行编程而把一个数字系统“集成”在一片PLD上，而不必去请芯片制造厂商设计和制作专用的集成电路芯片了。（这里的集成芯片对应本文的ASIC）

1.2 PLD发展以及FPGA的定位

可以看到PLD发展至今可以简单分类为两大类，简单PLD和复杂PLD，简单PLD包括了PLA,PAL,GAL，复杂PLD主要分为CPLD和FPGA。

可编程逻辑器件（PLD）发展至今，简单PLD已经基本淘汰了，CPLD应用在某些特殊领域，而FPGA是使用了全新的架构，有可编辑逻辑块，固定输入输出IO资源，RAM，以及FIFO等。

2.FPGA与单片机

芯片	类型	速度	结构	应用场景	开发语言
单片机	ASIC	慢	哈佛或冯诺依曼	工业控制	C语言
FPGA	PLD	快	查找表	算法实现，IC验证	Verilog,VHDL

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单片机相信大家都很熟悉，所以拿单片机和FPGA进行一个比较，根据我个人的理解，FPGA的主要优势有两个：

1.FPGA的结构是基于查找表，这个结构它允许他进行并行且快速的累加和乘法运算。再加上FPGA拥有远多于单片机的接口，也为他进行并行计算打下良好基础。

2.在芯片设计领域，包括大家熟悉的麒麟芯片等，ASIC芯片的设计到生产的工期很长，每次打板的费用也不便宜（不可能保证一次成功），而FPGA正好可以利用他可编程的优势，验证一个不行就换一块，成本比较低，节省了设计和验证的成本和时间。

二、FPGA应用场景举例

领域	优势
通信	分布式的算法结构，适合通信领域的一些资源（基带处理，连接，RF）
数字信号处理	高速并行处理能力，灵活的高速IO接口
视频图像处理	传统ASSP或者DSP已经满足不了如此大的数据处理量
高速接口设计	高速处理能力和多达成百上千个的IO
人工智能（前端信号采集）	高速处理能力和多达成百上千个的IO
IC验证	强大的布线布局资源，灵活的可编辑性

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三、总结

先产生的ASIC，然后因为ASIC的设计生产时间和成本太高，得一板一板设计测试，所以诞生了PLD，而FPGA采用了全新的架构，极大改善了传统PLD。

随着人们对生活质量的要求逐步提高，通信等领域所使用的算法也将越来越复杂，计算量越来越大，而FPGA刚好能满足这方面的需求，再加上目前芯片的问题，使得FPGA在IC方面的角色越来越重要，所以，FPGA的前景还是一片光明的！