FPGA與單片機(jī)的區(qū)別

　　FPGA是在PAL、GAL、CPLD等可編程器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物。它的出現(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(diǎn)。單片機(jī)是把中央處理器、存儲器、定時(shí)/計(jì)數(shù)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(jì)算機(jī)。既然都同屬編程類的電子元件，那么這兩者有什么區(qū)別呢?下面一起來看看吧：

　　1.結(jié)構(gòu)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(gè)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。

圖1 哈佛總線結(jié)構(gòu)

　　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(shí)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FPGA還算是一個(gè)新興的行業(yè)。

　圖2 FPGA結(jié)構(gòu)

　　簡單來說，單片機(jī)是一個(gè)微控制器，通過加載模塊軟件來實(shí)現(xiàn)某種功能，是成型的芯片;而FPGA是用來設(shè)計(jì)芯片的芯片。

　　2.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(jì)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(jì)屬硬件范疇，它的硬件(FPGA)是可編程的，是一個(gè)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(qū)別

　　FPGA由于是硬件電路，內(nèi)部是并行的，所有的電路邏輯都是在同一個(gè)時(shí)鐘觸發(fā)下工作的，運(yùn)行速度直接取決于晶振速度，系統(tǒng)穩(wěn)定。

圖3 FPGA內(nèi)部并行圖

　　單片機(jī)屬于單線程，內(nèi)部屬于順序執(zhí)行，一個(gè)執(zhí)行完了再執(zhí)行下一個(gè)，哪怕是常用的M3系列流水線也是單線程執(zhí)行，程序語句也需要等待單片機(jī)周期才能執(zhí)行，所以速度比較慢。

　圖4 單片機(jī)單線程圖

　　4.應(yīng)用區(qū)別

　　FPGA主要是用于VLSI(超大規(guī)模集成電路)設(shè)計(jì)的，主要是數(shù)字系統(tǒng)，是一些邏輯電路的模塊，通過可編程的布線網(wǎng)絡(luò)來連接這些邏輯模塊(可對硬件進(jìn)行排列組合)，從而實(shí)現(xiàn)不同的邏輯功能。

　　單片機(jī)是一個(gè)微型的計(jì)算機(jī)，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(zhí)行步驟，從而實(shí)現(xiàn)功能。主要應(yīng)用在處理事件上，比如外部有個(gè)中斷信號，MCU檢測到后，軟件就指揮硬件進(jìn)行某種處理。

　　5.入門難易程度

　　單片機(jī)比FPGA簡單些，價(jià)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。

　　以上就是FPGA與單片機(jī)的區(qū)別介紹了。FPGA和單片機(jī)開發(fā)都是屬于數(shù)字電路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的范疇，其中的編程也差不多，雖然兩者有并行執(zhí)行和穿行執(zhí)行的區(qū)別，但是兩個(gè)器件執(zhí)行的功能都是屬于邏輯功能一類。相對來說FPGA設(shè)計(jì)要復(fù)雜一些，對于底層硬件知識的掌握要求也要高一些。

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