FPGA是什么及其应用领域

目前，在嵌入式系统开发领域，除了单片机、DSP、ARM之外，FPGA已经成为热门方向。尤其是在图像处理、信号采集、通信等领域应用非常广泛。目前，随着深度学习的发展与应用，FPGA在AI加速方向逐渐展示出不可替代的优势。

一、FPGA基本概念

FPGA究竟是什么？简单来讲，我认为就是一块可以由工程师反复、灵活编程的逻辑器件。
大家应该听说过ASIC，也就是专用集成电路。顾名思义，它是为了实现特定功能而设计的。一旦设计好，后面无法对其进行改进。而FPGA是可以通过编程对其要实现的功能进行反复修改的。
同样具有可编程特点的还有ARM、DSP等，但是这二者内部指令都是串行执行的。而FPGA的编程更多的为硬件设计，编译器将硬件语言创建为相应的硬件电路，每条语句为独立并行的硬件。因此，FPGA的最大优势在于其并行计算特性。

二、FPGA基本结构

FPGA的基本结构主要为：

• 查找表（LUT）：用于实现各种基本的逻辑功能
• 触发器（FF）：用于存储LUT输出结果的寄存器资源
• 输入、输出端口：FPGA芯片与外部资源互联的接口
• 线：用于连接FPGA内部各个模块
• DSP48块：加减器连接到乘法器，再连接到一个乘累加器

除此之外，FPGA内部还集成了一些其它资源：(1)FPGA片上存储器，(2)PLL时钟发生器，(3)乘法累积模块，(4)片外存储器控制器，(5)高速串行收发器。

三、FPGA应用领域

1.时序控制

通过软件中断的时序控制，不如FPGA时序更固定，以及实时性更好。

2.信号采集(处理)

例如高速ADC、图像传感器数据采集等。

3.原型验证、片上系统等

通信、图像（视频）实时处理、ASIC原型开发、高性能计算（AI加速）等领域。

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