本文前言1、FPGA简介2、FPGA用途3、FPGA比较1、FPGA与单片机比较2、FPGA与CPU比较4、总结为什么选择FPGA

前言在正点原子的技术文件中看到一个小故事，很有趣。 刚开始接触FPGA的时候，这个故事让我眼前一亮，对FPGA有着不可思议的神秘性和期待感。

对了，资深工程师出国的时候带来了FPGA开发板。 海关问：“这是什么？” 工程师说：“FPGA开发板。” 海关又问：“FPGA是什么？ ”。 工程师说：“你想让我做什么？ 那是什么？ (It can be whatever you want )”。 另一方面，FPGA概述FPGA )现场可编程门阵列(即现场可编程门阵列)由Xilinx于1984年制作。 在PAL、GAL、CPLD等可编程设备的基础上进一步发展而成，FPGA本质上是芯片，不是软件，也不是工具。 与CPU和GPU相比，它们本质上没有任何区别，都是芯片的一种。

FGA有三个重要特征：现场、可编程和门阵列。

首先，FPGA由大量的逻辑门阵列组成，逻辑门是数字电路最基本的组成部分，根据布尔代数，操作二进制0和1，完成逻辑积和非逻辑积等不同的逻辑运算。 举一个例子，各种逻辑功能可以使用逻辑门来配置，而不是任何数目和0相都是0，1相都是1，将0变为1，将1变为0。 有些可能不太清楚这个逻辑门阵列的好处。 换句话说，拥有可配置的逻辑块意味着不再受硬件限制。 计时器和UART不会不够。 有了逻辑单元，可以创建更多的计时器和UART。

其次，FPGA的另一个特点是可编程性。 这里的可编程性与我们平时说的软件编程本质上不同。 在CPU和单片机的编程中，通过改变寄存器的配置来实现，但不改变芯片的逻辑功能。 例如，网络交换芯片不能通过编程变成视频处理芯片，而FPGA编程是硬件可编程的，使得FPGA可以对逻辑门阵列重复编程，从而FPGA可以自己实现

现场可编程性：主要是指FPGA可以在现场完成编程，不需要取下芯片送回厂家完成编程操作(相当于橡皮擦，可以自己捏成任意形状)。

二、FPGA的用途FGPA能做什么？

可以毫不夸张地说，FGPA可以完成所有数字设备的功能，从最高性能的CPU到简单的74电路，都可以用FGPA实现。 我们可以把FGPA比作乐高山。 根据拼装，可以制作什么样的模型？ ——技术人员可以使用传统的原理图输入或硬件描述语言(Verilog HDL、VHDL等)自由设计数字系统。 目前的FPGA主要广泛用于通信和网络领域，用于处理大量的网络分组，如在华为5G基站的大规模应用。 部分应用于医疗器械、金融领域、军用设备、航空航天。

FPGA的应用满意的金针菇分为以下几种：

数据采集领域：自然界信号大部分为模拟信号，高速采集时不能直接将信息采集到MCU或DSP中。 在这种情况下，FPGA需要进行一定的变换和速率匹配。 其中之一，DSP是CPU的一种，能处理数字信号，擅长乘法和加法。

逻辑接口领域： CPU在与外部通信时需要各种专用接口，但接口电路中引入的接口电路数量巨大。 加入FPGA后，CPU可以与FPGA单独进行通信，FPGA实现其它各种接口的扩展。

级别接口领域：不同设备支持的级别不同，需要连接各种接口时，需要各种接口标准或转换电路。 对于FPGA而言，FPGA可以被划分为不同的存储体，并且可以直接支持不同的等级标准。

数字信号处理领域：通信、图像等领域近年来对计算量提出了更高的要求，FPGA支持并行计算，可以大大缩短计算时间。

集成电路设计领域：集成电路在设计时，首先采用FPGA设计基础电路模型，进行各种理论验证，验证成立后再进行集成电路制造等。

三、FPGA比较1、FPGA和单片机比较FPGA和单片机，首先它们的硬件架构不同，单片机MCU和MPU都是控制器和算术逻辑单元FPGA在基于查找表的硬件电路上操作，这与单片机为软件设计语言、FPGA为硬件描述语言相同； 其次，FPGA在芯片容量、组合逻辑、工作速度、设计灵活性方面远远优于单片机； 最后，代码的设计思想也不同。 单片机使用串行设计思想，而FPGA使用并行设计思想。

2、FPGA与CPU的比较CPU与FPGA的根本区别在于软硬件的不同。 CPU为冯诺依曼结构，串行执行一系列指令； 另一方面，FPGA可以并行处理，就像在一个芯片中嵌入多个CPU一样，性能是一个CPU的10倍、100倍。 通常，CPU能够实现的功能可以通过硬件设计的方法由FPGA实现。 当然，极其复杂的算法很难用硬件来实现，资源消耗也很大，如果没有高性能的要求，用硬件来实现就有点吃亏了。 对于一个复杂性

系统而言，进行合理的软、硬件划分，由CPU（或DSP）和硬件电路（如FPGA）合作完成系统功能是非常必要的，也是高效的。（http://blog.csdn.net/chzms/article/details/2548272）

四、为什么选择FPGA

       打破顺序执行模式，大规模并行运算，低延时，验证想法简便，缩短产品上市时间。（由于时间问题，这个小节后面有时间总结好再更新到文章）

总结

       FPGA应用于很多关键领域，但是目前我国FPGA市场的份额的90%以上都被美国公司所占据，特别是中高端的FPGA芯片，国内还没办法做到生产代替，光刻机技术、EDA软件仍然很落后，很多人并没有意识到这点，我们的芯片半导体产业仍然有很长的路要走。