FPGA与微控制器技术的异同

现场可编程门阵列（FPGA）和微控制器有相似之处，但并不完全相同。两者都是各种设备和产品中的紧凑型计算单元或集成电路。主要区别在于它们的可编程性。FPGA可以在制造后的硬件级别进行编程，使其成为“现场可编程的”。同时，微控制器技术提供了更有限规模的定制。此外，FPGA可以处理并行输入，而微控制器一次执行一行代码。
FPGA提供了更高的个性化、更高的成本和更复杂的编程。另一方面，微控制器价格合理，但提供有限的定制。要了解微控制器和FPGA之间的细微差别，请深入研究它们的异同。两者之间的选择不是优越性的问题，而是需要考虑各种因素。

什么是微控制器技术？
微控制器（MCU）是一种为特定目的而设计的紧凑型计算机。它与其他计算机共享通用组件，如CPU、RAM和输入/输出设备。然而，与能够执行许多程序的台式计算机不同，微控制器被设计为重复地、自主地或根据用户命令执行单个任务。
微控制器嵌入在消费、制造、医疗和其他行业的各种设备中。它们是节能的，以毫安为单位消耗电力，使其具有成本效益。然而，它们所集成的设备的价格可能会有很大差异。
微控制器在日常生活中无处不在，存在于许多消费品中，包括键盘、显示器、打印机、复印机、传真机、电话、电视遥控器、微波炉、洗衣机和烘干机、草坪洒水器以及儿童玩具。
除了消费类产品，微控制器还可在交通信号灯、汽车发动机控制系统、电动工具和植入式医疗设备中发挥关键功能。

上面的列表只是触及了表面，因为微控制器被纳入了许多现代设备中。每个微控制器都实现一个特定的、重复出现的功能。它可以使用反馈控制系统（交通信号）独立运行，或响应适用于微波炉、洗衣机和电视遥控器的用户输入（拨动开关或按下按钮）。

什么是FPGA技术？
现场可编程门阵列（FPGA）技术比微控制器技术更复杂。通常情况下，芯片附带预先安装的程序。用户可以修改软件，但不能修改硬件。然而，这导致了FPGA的显著特点——用户在购买后可以定制其硬件。
当工程师为其特定应用IC（集成电路）创建原型时，这一功能尤其有价值。FPGA的另一个优点是，它们允许在不需要全新硬件的情况下修改包含它们的设备。
举个例子，法规要求车辆后视摄像头更快地工作。假设FPGA为这些相机供电。在这种情况下，制造商可以进行必要的调整，而无需进行昂贵的硬件更换。相反，他们可以在每辆车的后视摄像头系统中重新编程FPGA。这使得能够在不使现有车辆过时的情况下对现有车辆进行修改。

现场可编程门阵列包括以可编程逻辑块为特征的集成硬件电路，在制造过程中未针对特定功能预先配置可编程逻辑模块。用户可以通过硬件描述语言（HDL）定制和修改这些设备，将and和XOR等逻辑块与互连连接起来。现代FPGA包含许多逻辑门和RAM块，这允许进行复杂的计算。有些甚至包括可以将模拟信号转换为数字或将数字信号转换为模拟的转换器，类似于FPA。

FPGA与微控制器：它们如何匹配？
FPGA和微控制器技术是灵活集成电路的例子，允许制造商和最终用户指定其设备的特定功能。在交通灯和洗衣机等各种设备中都可以找到这些微小、扁平、方形的芯片，这些芯片嵌入这些系统中，用于执行专门的应用程序，使我们的生活更轻松。
尽管FPGA和微控制器在视觉上与周围的可编程引脚相似，但它们是为不同目的编程的微型计算机，专注于执行单一功能，而不是充当个人或台式计算机。这些电路满足不同复杂程度的任务，遵循预设命令执行其指定功能。

构建块
FPGA和微控制器设备有着基本的相似之处，因为两者都是使用计算机逻辑和二进制实现功能的集成电路。由硅等半导体材料组成的集成电路使用数字或模拟技术进行计算和存储数据，一些FPGA在两者之间进行转换。数字技术以二进制逻辑为基础，而模拟技术则依靠输入的线性函数来计算输出。在对微控制器或FPGA进行编程时，了解计算机逻辑的基础知识至关重要。

自定义
FPGA和微控制器提供生产后的可编程性，使制造商和最终用户能够针对不同行业的各种应用定制其功能。FPGA因其广泛的定制能力而脱颖而出，使其成为复杂、高技术任务的理想选择。同时，微控制器更适合于更简单的应用。

FPGA与微控制器：它们有何不同？
FPGA和微控制器技术之间的主要区别在于个性化和复杂性。此外，它们在可负担性和用户友好性方面也有所不同。从本质上讲，FPGA提供了增强的适应性，处理更复杂任务的能力，以及事后对硬件进行更改的能力。请记住，使用FPGA需要更高水平的专业知识和知识。
尽管FPGA具有一定的优势，但微控制器更实惠，操作更简单。大多数爱好者或新手会发现微控制器技术是一个更合适的选择。相比之下，工程公司和制造商可能会选择FPGA。

FPGA与微控制器：功耗
FPGA以其多功能性和高速能力而闻名，通常比微控制器消耗更多的功率，这使得它们不太适合于节能系统。这种增加的功耗可归因于各种因素，如由于位置和路由限制导致的低逻辑利用率、未使用的晶体管、低效的时钟树和扩展的信号路径。尽管FPGA用于仿真和原型设计，但其功率效率不如ASIC等组件。
相比之下，微控制器的处理速度要低得多，通常在几MHz的范围内，并且比FPGA消耗的功率要少得多。它们通常具有空闲或省电模式，从而实现更可持续的运行。一些微控制器的睡眠电流甚至低于1µA，在低时钟速率下仅能在几µA下工作。为了提高FPGA系统的功率效率，工程师通常在板上集成微控制器。
最终，FPGA和微控制器技术之间的选择应该基于项目的具体要求和用户对该技术的熟悉程度。如果您对FPGA与微控制器技术有任何疑问，请随时联系我们。