Сходства между FPGA и микроконтроллерами

Полевые программируемые решетки дверей (FPGA) и микроконтроллеры имеют сходство, но не совсем то же самое. Оба являются компактными вычислительными блоками или интегральными схемами в различных устройствах и продуктах. Основное различие заключается в их программируемости. FPGA может быть запрограммирован на уровне аппаратного обеспечения после производства, что делает его « программируемым на месте». В то же время технология микроконтроллеров обеспечивает настройку в более ограниченном масштабе. Кроме того, FPGA может обрабатывать параллельные входы, в то время как микроконтроллер выполняет одну строку кода за раз.
FPGA предлагает более высокую персонализацию, более высокую стоимость и более сложное программирование. С другой стороны, микроконтроллеры являются разумными по цене, но предлагают ограниченную настройку. Чтобы понять нюансы между микроконтроллерами и FPGA, изучите их сходства и различия. Выбор между ними - это не вопрос превосходства, а необходимость учета различных факторов.

Что такое микроконтроллерная технология?
Микроконтроллер (MCU) - компактный компьютер, предназначенный для конкретных целей. Он делится общими компонентами с другими компьютерами, такими как CPU, RAM и устройства ввода / вывода. Однако, в отличие от настольных компьютеров, способных выполнять множество программ, микроконтроллеры предназначены для выполнения отдельных задач повторно, автономно или по команде пользователя.
Микроконтроллеры встроены в различные устройства в потребительских, производственных, медицинских и других отраслях. Они являются энергоэффективными и потребляют электроэнергию в миллиампер, что делает их экономически эффективными. Однако цены на устройства, которые они интегрируют, могут сильно различаться.
Микроконтроллеры повсеместны в повседневной жизни и присутствуют во многих потребительских товарах, включая клавиатуры, мониторы, принтеры, копировальные машины, факсимильные аппараты, телефоны, пульты дистанционного управления телевизором, микроволновые печи, стиральные машины и сушилки, газонокосилки и детские игрушки.
Помимо потребительских товаров, микроконтроллеры могут выполнять ключевые функции в светофорах, системах управления автомобильными двигателями, электрических инструментах и имплантируемых медицинских устройствах.
Вышеприведенный список касается только поверхности, поскольку микроконтроллеры включены во многие современные устройства. Каждый микроконтроллер выполняет определенную, повторяющуюся функцию. Он может работать независимо, используя систему управления обратной связью (дорожные сигналы) или реагируя на пользовательский ввод, подходящий для микроволновой печи, стиральной машины и пульта дистанционного управления телевизором (нажмите переключатель или нажмите кнопку).

Что такое технология FPGA?
Технология полевых программируемых дверных массивов (FPGA) более сложна, чем технология микроконтроллеров. Как правило, чипы поставляются с предварительно установленными программами. Пользователи могут изменять программное обеспечение, но не аппаратное обеспечение. Тем не менее, это привело к отличительной черте FPGA - пользователь может настроить свое оборудование после покупки.
Эта функция особенно ценна, когда инженеры создают прототипы для своих конкретных приложений IC (интегральных схем). Еще одним преимуществом FPGA является то, что они позволяют изменять устройства, содержащие их, без необходимости в новом оборудовании.
Например, правила требуют, чтобы камеры заднего вида автомобиля работали быстрее. Предположим, что FPGA питает эти камеры. В этом случае производитель может внести необходимые корректировки без дорогостоящей замены оборудования. Вместо этого они могут перепрограммировать FPGA в системе камер заднего вида каждого автомобиля. Это позволяет модифицировать имеющиеся автотранспортные средства, не подвергая их устареванию.

Полевая программируемая дверная решетка включает в себя интегральные аппаратные схемы, характеризующиеся программируемыми логическими блоками, которые не настроены заранее для конкретных функций в процессе производства. Пользователи могут настроить и модифицировать эти устройства с помощью языка описания оборудования (HDL), соединяя логические блоки, такие как and и XOR, с взаимосвязями. Современные FPGA содержат множество логических дверей и блоков оперативной памяти, которые позволяют выполнять сложные вычисления. Некоторые даже включают преобразователи, которые могут преобразовывать аналоговые сигналы в цифры или цифровые сигналы в аналоговые, как FPA.

FPGA и микроконтроллеры: как они совпадают?
Технологии FPGA и микроконтроллеров являются примерами гибких интегральных схем, которые позволяют производителям и конечным пользователям указывать конкретные функции своих устройств. Эти крошечные, плоские, квадратные чипы можно найти в различных устройствах, таких как светофоры и стиральные машины, встроенные в эти системы для выполнения специализированных приложений, которые облегчают нашу жизнь.
Хотя FPGA и микроконтроллеры визуально похожи на программируемые штрихи вокруг них, они представляют собой микрокомпьютеры, которые программируются для разных целей и сосредоточены на выполнении одной функции, а не на работе в качестве персональных или настольных компьютеров. Эти схемы отвечают задачам различной степени сложности и выполняют заданные функции в соответствии с заданными командами.

Строительный блок
Устройства FPGA и микроконтроллеры имеют фундаментальное сходство, поскольку оба являются интегральными схемами, которые используют компьютерную логику и двоичную реализацию функций. Интегрированные схемы, состоящие из полупроводниковых материалов, таких как кремний, используют цифровые или аналоговые технологии для расчета и хранения данных, а некоторые FPGA преобразуют их между собой. Цифровые технологии основаны на двоичной логике, в то время как методы моделирования полагаются на линейные функции ввода для расчета выхода. При программировании микроконтроллеров или FPGA важно понимать основы компьютерной логики.

Настройка
FPGA и микроконтроллеры обеспечивают программируемость после производства, позволяя производителям и конечным пользователям настраивать свои функции для различных приложений в различных отраслях промышленности. FPGA выделяется своими обширными возможностями настройки, что делает его идеальным выбором для сложных и высокотехнологичных задач. В то же время микроконтроллеры лучше подходят для более простых приложений.

FPGA и микроконтроллеры: чем они отличаются?
Основное различие между FPGA и микроконтроллерами заключается в персонализации и сложности. Кроме того, они различаются с точки зрения доступности и удобства для пользователей. По сути, FPGA обеспечивает повышенную адаптивность, способность справляться с более сложными задачами и возможность вносить изменения в оборудование позже. Помните, что использование FPGA требует более высокого уровня знаний и опыта.
Несмотря на то, что FPGA имеет определенные преимущества, микроконтроллеры более доступны и работают проще. Большинство энтузиастов или новичков найдут микроконтроллерную технологию более подходящим вариантом. Инженерные компании и производители, напротив, могут выбрать FPGA.

FPGA и микроконтроллер: энергопотребление
FPGA известна своей универсальностью и высокоскоростными возможностями, которые обычно потребляют больше энергии, чем микроконтроллеры, что делает их менее подходящими для энергосберегающих систем. Это увеличение энергопотребления можно объяснить различными факторами, такими как низкая логическая доступность из - за ограничений местоположения и маршрутизации, неиспользованные транзисторы, неэффективные деревья часов и расширенные пути сигнала. Хотя FPGA используется для моделирования и прототипирования, он менее эффективен, чем такие компоненты, как ASIC.
Микроконтроллеры, напротив, имеют гораздо более низкую скорость обработки, обычно в диапазоне нескольких МГц, и потребляют гораздо меньше энергии, чем FPGA. Они обычно имеют свободные или энергосберегающие режимы, которые обеспечивают более устойчивую работу. Некоторые микроконтроллеры имеют ток сна ниже 1 мкА и могут работать только при нескольких мкА при низких тактовых скоростях. Для повышения энергоэффективности систем FPGA инженеры обычно интегрируют микроконтроллеры на панели.
В конечном счете, выбор между FPGA и микроконтроллером должен основываться на конкретных требованиях проекта и знании пользователем технологии. Если у вас есть какие - либо вопросы по FPGA и технологии микроконтроллеров, пожалуйста, свяжитесь с нами в любое время.