FPGA、CPLD、ASIC、DSP、单片机的区别.pdf

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1、1.FPGAFPGA（Field－ProgrammableGateArray），即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。以硬件描述语言（Verilog或VHDL）所完成的电路设计，可以经过简单的综合与布局，快速的烧录至FPGA上进行测试，是现代IC设计验证的技术主流。这些可编辑元件可以被用来实现一些基本的逻辑门电路（比如AND、OR、XOR

2、、NOT）或者更复杂一些的组合功能比如解码器或数学方程式。在大多数的FPGA里面，这些可编辑的元件里也包含记忆元件例如触发器（Flip－flop）或者其他更加完整的记忆块。系统设计师可以根据需要通过可编辑的连接把FPGA内部的逻辑块连接起来，就好像一个电路试验板被放在了一个芯片里。一个出厂后的成品FPGA的逻辑块和连接可以按照设计者而改变，所以FPGA可以完成所需要的逻辑功能。什么是FPGA?简单来说，FPGA就是“可反复编程的逻辑器件”。FPGA取自FieldProgrammableGateArray的首个字母，

3、代表现场(Field)可编程(Programmable)逻辑阵列(GateArray)。由于在产品发售后您仍然可以对产品设计作出修改，因此我们可以顺利地对产品进行更新以及针对新的协议标准作出相应改进。相对于对售后产品设计无法进行修改的ASIC和ASSP来说，这是FPGA特有的一个优势。由于FPGA可编程的灵活性以及近年来科技的快速发展，FPGA也正向高集成，高性能，低功耗，低价格的方向发展，并具备了与ASIC和ASSP同等的性能，被广泛地使用在各行各业的电子及通信设备里。FPGA与CPLD的区别尽管很多人听说过CP

4、LD，但是关于CPLD与FPGA之间的区别，了解的人可能不是很多。虽然FPGA与CPLD都是“可反复编程的逻辑器件”，但是在技术上却有一些差异。简单地说，FPGA就是将CPLD的电路规模，功能，性能等方面强化之后的产物。一般而言，CPLD与FPGA之间的区别的如下所示（当然也有例外）。FPGA的应用那么在哪些产品中可以采用FPGA呢?如下图所示，FPGA被广泛地使用在通讯基站、大型路由器等高端网络设备，以及显示器(电视)、投影仪等日常家用电器里。FPGA已经从最早的只应用于辅助功能以及胶合逻辑（连接各种功能块以及集

5、成电路的逻辑电路）的简单器件，发展到现今众多产品的核心器件。FPGA的优势：FPGA最大的优势特点就是能够缩短开发所需时间。换句话说，通过使用FPGA，设计人员可以有效地利用每一分钟进行开发。例如，在开发过程中使用FPGA与否，可以导致开发时间上1/2～1/3的差别。这使得FPGA成为实现“少量多品种”以及“产品周期短”市场不可缺少的器件之一。此外，我们将列举出FPGA其他的优势特点。设计流程FPGA的设计流程可分为几个主要步骤，因此您可能会问“难道每个步骤都要学习不同的设计软件吗?”，答案是不需要。FPGA所有的

6、项目开发都能够在同一个FPGA设计软件中完成。并且设计软件还具备许多便利的功能，自动执行设计过程中所需要的设定。注：FIFO（FirstInputFirstOutput），先入先出队列原理：FIFO队列不对报文进行分类，当报文进入接口的速度大于接口能发送的速度时，FIFO按报文到达接口的先后顺序让报文进入队列，同时，FIFO在队列的出口让报文按进队的顺序出队，先进的报文将先出队，后进的报文将后出队。FIFO一般用于不同时钟域之间的数据传输，比如FIFO的一端是AD数据采集，另一端是计算机的PCI总线，假设其AD采集

7、的速率为16位100KSPS，那么每秒的数据量为100K×16bit=1.6Mbps，而PCI总线的速度为33MHz，总线宽度32bit，其最大传输速率为1056Mbps，在两个不同的时钟域间就可以采用FIFO来作为数据缓冲。另外对于不同宽度的数据接口也可以用FIFO，例如单片机为8位数据输出，而DSP可能是16位数据输入，在单片机与DSP连接时就可以使用FIFO来达到数据匹配的目的。重要参数：FIFO的宽度（THEWIDTH），指FIFO一次读写操作的数据位，就像MCU有8位和16位，ARM32位等等，FIFO的

8、宽度在单片成品IC中是固定的，也有可选择的，如果用FPGA自己实现一个FIFO，其数据位，也就是宽度是可以自己定义的。FIFO的深度（THEDEEPTH），指FIFO可以存储多少个N位的数据（若宽度为N）。如一个8位的FIFO，若深度为8，它可以存储8个8位的数据，深度为12，就可以存储12个8位的数据，FIFO的深度可大可小，FIFO深度的计算并无一个固定