FPGA與單片機的區別

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FPGA是什麼？
FPGA（FieldProgrammableGateArray）是在PAL、GAL等可編程器件的基礎上進一步發展的產物。它是作為專用集成電路（ASIC）領域中的一種半定製電路而出現的，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。

FPGA設計不是簡單的芯片研究，主要是利用FPGA的模式進行其他行業產品的設計。與ASIC不同，
FPGA在通信行業的應用比較廣泛。通過對全球FPGA產品市場以及相關供應商的分析，結合當前我國的實際情況以及國內領先的FPGA產品可以發現相關技術在未來的發展方向，對我國科技水平的全麵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，內部包括可配置邏輯模塊CLB（ConfigurableLogicBlock）、輸入輸出模塊IOB（InputOutputBlock）和內部連線（Interconnect）三個部分。現場可編程門陣列（FPGA）是可編程器件，與傳統邏輯電路和門陣列（如PAL，GAL及CPLD器件）相比，FPGA具有不同的結構。FPGA利用小型查找表（16×1RAM）來實現組合邏輯，每個查找表連接到一個D觸發器的輸入端，觸發器再來驅動其他邏輯電路或驅動I/O，由此構成了既可實現組合邏輯功能又可實現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的邏輯是通過向內部靜態存儲單元加載編程數據來實現的，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間的聯接方式，並最終決定了FPGA所能實現的功能，FPGA允許無限次的編程。
單片機是什麼？
單片機（Single-ChipMicrocomputer）是一種集成電路芯片，是采用超大規模集成電路技術把具有數據處理能力的中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、隻讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷係統、定時器/計數器等功能（可能還包括顯示驅動電路、脈寬調製電路、模擬多路轉換器、A/D轉換器等電路）集成到一塊矽片上構成的一個小而完善的微型計算機係統，在工業控製領域廣泛應用。從上世紀80年代，由當時的4位、8位單片機，發展到現在的300M的高速單片機。

單片機又稱單片微控製器，它不是完成某一個邏輯功能的芯片，而是把一個計算機係統集成到一個芯片上。相當於一個微型的計算機，和計算機相比，單片機隻缺少了I/O設備。概括的講：一塊芯片就成了一台計算機。它的體積小、質量輕、價格便宜、為學習、應用和開發提供了便利條件。同時，學習使用單片機是了解計算機原理與結構的最佳選擇。
單片機的使用領域已十分廣泛，如智能儀表、實時工控、通訊設備、導航係統、家用電器等。
從二十世紀九十年代開始，單片機技術就已經發展起來，隨著時代的進步與科技的發展，目前該技術的實踐應用日漸成熟，單片機被廣泛應用於各個領域。現如今，人們越來越重視單片機在智能電子技術方麵的開發和應用，單片機的發展進入到新的時期，無論是自動測量還是智能儀表的實踐，都能看到單片機技術的身影。當前工業發展進程中，電子行業屬於新興產業，工業生產中人們將電子信息技術成功運用，讓電子信息技術與單片機技術相融合，有效提高了單片機應用效果。作為計算機技術中的一個分支，單片機技術在電子產品領域的應用，豐富了電子產品的功能，也為智能化電子設備的開發和應用提供了新的出路，實現了智能化電子設備的創新與發展。
單片機也被稱為單片微控器，屬於一種集成式電路芯片。在單片機中主要包含CPU、隻讀存儲器ROM和隨機存儲器RAM等，多樣化數據采集與控製係統能夠讓單片機完成各項複雜的運算，無論是對運算符號進行控製，還是對係統下達運算指令都能通過單片機完成。由此可見，單片機憑借著強大的數據處理技術和計算功能可以在智能電子設備中充分應用。簡單地說，單片機就是一塊芯片，這塊芯片組成了一個係統，通過集成電路技術的應用，將數據運算與處理能力集成到芯片中，實現對數據的高速化處理。
它們之間的區別是什麼？

1、結構上的區別
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，還有日常你看得到的東西上！
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，目前在國內FPGA還算是一個新興的行業，當然它的價格也要比單片機貴得多！
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，單片機是成型的芯片;FPGA是用來設計芯片的芯片。
2、速度上的區別
FPGA由於是硬件電路，運行速度直接取決於晶振速度，係統穩定，特別適合高速接口電路。單片機由於是單線程，哪怕是常用的M3係列流水線也是單線程執行，程序語句需要等待單片機周期才能執行。
3、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;
4、應用上的區別
應用上，差別更大。MCU最終所有的指令在一個MCU中都是順序執行的，而FPGA由於是邏輯單元，很容易做到並行執行。
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。