資料介紹
單片機和FPGA的區(qū)別,本質是軟件和硬件的區(qū)別。
單片機設計屬軟件范疇;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(zhí)行;
FPGA設計屬硬件范疇,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;
二者最大的區(qū)別:單片機(無論哈佛總線結構或者馮諾依曼結構)均為取出指令-》執(zhí)行,指令是順序執(zhí)行的(即使是中斷,其發(fā)生后的中斷服務程序也是順序執(zhí)行的);而FPGA(包括CPLD)是基于邏輯門和觸發(fā)器的,它是并行執(zhí)行方式,即當CLOCK上升沿到來時,所有的觸發(fā)器都會動作,它沒有取出指令-》執(zhí)行這種操作,數(shù)字電路中所有邏輯門和觸發(fā)器(D,SR等)均可以實現(xiàn),它適合真正意義上的并行任務處理。

1、ASIC原本就是專門為某一項功能開發(fā)的專用集成芯片,集成度很低,成本很低,可是夠用了。后來ASIC發(fā)展了一些,稱為半定制專用集成電路,相對來說更接近FPGA,甚至在某些地方,ASIC就是個大概念,F(xiàn)PGA屬于ASIC之下的一部分。
2、FPGA基本就是高端的CPLD,數(shù)字電路。這種器件是用邏輯門來表述性能的。本身他就是一堆的邏輯門,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。通過硬件描述語言把它轉成電路連接,從最基本的邏輯門層面上連接成電路(參見數(shù)字電路書上那些全加器觸發(fā)器什么的)。應該說,雖然看起來像一塊CPU,其實是完全硬件實現(xiàn)的。它是在PAL、GAL、EPLD等可編程器件的基礎上進一步發(fā)展的產(chǎn)物。它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在抗干擾,速度上有很大優(yōu)勢。
后來因為寫代碼麻煩,對控制部分比較薄弱,本來跟其他CPU配合使用,即麻煩的算法CPU提交給FPGA,F(xiàn)PGA算完把結果再返回給CPU??墒沁@樣外圍電路就變得麻煩。
于是提出了SOC設計方法,就是直接在FPGA里寫一個CPU出來,既然FPGA萬能,做個CPU自然毫無壓力。
這其中還有軟核和硬核的區(qū)別,不過除了性能,使用方法大同小異。所謂IP核,就是把各種專用集成電路用硬件描述語言描述,然后燒到FPGA里形成專門的電路,這樣就不必另外搭芯片了,所有的電路在一片F(xiàn)PGA里面形成。
3、DSP實際應該稱為DSPs,即用于DSP處理的專用芯片。跟普通計算機的區(qū)別一方面是他是哈佛結構的,也就是數(shù)據(jù)和程序空間分開(普通計算機是馮諾依曼結構)。另一方面他有流水線結構,不過現(xiàn)在其他也有了,見賢思齊。再一方面他有專用的硬件算法電路,用以完成DSP運算,比如最基本的乘法累加。上過DSP的就知道,蝶形算法FFT什么的,拆成最基本單元就是乘法累加,把這部分加速了,整體性能就有非常大的提高。DSP對于流媒體的處理能力遠遠的優(yōu)于通用CPU。所以你看現(xiàn)在手機CPU,至少語音部分都是用DSP的。后來DSP概念也復雜化,各家都把一個控制核心整合到DSP里面,比如現(xiàn)在的智能手機芯片??梢钥匆幌?a href='http://m.brongaenegriffin.com/tags/高通/' target='_blank' class='arckwlink_none'>高通或者TI的片,基本是一個ARM核控制整體運算,一個DSP處理語音編解碼,一個GPU負責圖像運算,一個基帶和天線處理模塊負責通信,再加一些七七八八的東東比如GPS模塊什么的。
4、單片機就是一個百搭的通用CPU,是集成在單一芯片上的微型計算機系統(tǒng),麻雀雖小可是五臟俱全,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。單片機計算速度和性能有限,但在一些基本控制上搓綽綽有余。
單片機提供各種接口來對整體進行控制,相當一個總調(diào)度,當然,簡單的功能一片CPU獨立工作也就完成了。原來的51系列就是一堆IO口,后來慢慢的把常用的PWM,AD之類的功能加入了單片機。主要包括用了無數(shù)年仍然牛逼各大學必教的51系列,還有AVR,PIC,ARM,HOTEK……其實ARM9以后,已經(jīng)說不清ARM算哪類了,目前的架構來看,更接近DSP。
單片機和嵌入式通過主函數(shù)或者操作系統(tǒng)來實現(xiàn)任務調(diào)度的途徑來響應各種外部條件觸發(fā),并通過軟件輸出相應的狀態(tài)來實現(xiàn)電子系統(tǒng)的正常工作。FPGA是通過純硬件來實現(xiàn)各種激勵的相應的。
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