FPGA和單片機在概念上的區(qū)別

單片機是什么？單片機可以簡單理解為集成在單一芯片上的微型計算機，也有運算器、控制器、存儲器、總線及輸入輸出設備，采用也是存儲程序執(zhí)行的方式，對單片機的編程就是對其中的ROM寫入程序，在加電后ROM中的程序會像計算機內(nèi)存中的程序一樣得到逐條的執(zhí)行。

單片機有很強的接口性能，非常適合于工業(yè)控制，因此又叫微控制器（MCU） 。

FPGA是什么？FPGA則是操控層次更低，所以自由度更大的芯片，對FPGA的編程在編譯后是轉(zhuǎn)化為FPGA內(nèi)的連線表，相當于FPGA內(nèi)提供了大量的與非門、或非門、觸發(fā)器（可以用與非門形成吧）等基本數(shù)字器件，編程決定了有多少器件被使用以及它們之間的連接。只要FPGA規(guī)模夠大，這些數(shù)字器件理論上能形成一切數(shù)字系統(tǒng)，包括單片機甚至CPU。

FPGA是作為專用集成電路（ASIC）領域中的一種半定制電路而出現(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。

FPGA的優(yōu)勢有三個方面：

1）通信高速接口設計。FPGA可以用來做高速信號處理，一般如果AD采樣率高，數(shù)據(jù)速率高，這時就需要FPGA對數(shù)據(jù)進行處理，

比如對數(shù)據(jù)進行抽取濾波，降低數(shù)據(jù)速率，使信號容易處理，傳輸，存儲。

2）數(shù)字信號處理。包括圖像處理，雷達信號處理，醫(yī)學信號處理等。優(yōu)勢是實時性好，用面積換速度，比CPU快的多。

3）更大的并行度。這個主要是通過并發(fā)和流水兩種技術實現(xiàn)。并發(fā)是指重復分配計算資源，使得多個模塊之間可以同時獨立進行計算。

FPGA的并發(fā)可以在不同邏輯功能之間進行，而不局限于同時執(zhí)行相同的功能。流水是通過將任務分段，段與段之間同時執(zhí)行。其實這一點和CPU相似，只是CPU是指令間的流水而FPGA是任務間流水或者我們可以說是線程間流水。

利用硬件并行的優(yōu)勢，F(xiàn)PGA打破了順序執(zhí)行的模式，在每個時鐘周期內(nèi)完成更多的處理任務，超越了數(shù)字信號處理器（DSP）的運算能力。

總的來說，F(xiàn)PGA與DSP的區(qū)別主要是對處理數(shù)據(jù)速率的區(qū)別：

DSP適用于系統(tǒng)較低取樣速率、低數(shù)據(jù)率、多條件操作、處理復雜的多算法任務、使用C語言編程、系統(tǒng)使用浮點。適合于較低采樣速率下多條件進程、特別是復雜的多算法任務。

FPAG適用于系統(tǒng)高速取樣速率、高數(shù)據(jù)率、框圖方式編程、處理任務固定或重復、使用定點。） 、適合于高速采樣頻率下，特別是任務比較固定或重復的情況以及試制樣機、系統(tǒng)開發(fā)的場合。

現(xiàn)在常用的軟件無線電平臺就是利用FPGA+DSP+ARM的結構，F(xiàn)PGA主要對高速數(shù)據(jù)進行預處理，降低數(shù)據(jù)的速率，然后將數(shù)據(jù)送給DSP，去實現(xiàn)復雜的算法，ARM主要用來做顯示控制。