fpga与单片机通信到底谁更厉害，浅谈FPGA与单片机的区别|技术文档|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

到底谁更厉害，浅谈FPGA与单片机的区别

FPGA是什么？

FPGA（FieldProgrammableGateArray）是在PAL、GAL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。

FPGA设计不是简单的芯片研究，主要是利用FPGA的模式进行其他行业产品的设计。与ASIC不同，

FPGA在通信行业的应用比较广泛。通过对全球FPGA产品市场以及相关供应商的分析，结合当前我国的实际情况以及国内领先的FPGA产品可以发现相关技术在未来的发展方向，对我国科技水平的全面提高具有非常重要的推动作用。

工作原理

FPGA采用了逻辑单元阵列LCA（LogicCellArray）这样一个概念，内部包括可配置逻辑模块CLB（ConfigurableLogicBlock）、输入输出模块IOB（InputOutputBlock）和内部连线（Interconnect）三个部分。现场可编程门阵列（FPGA）是可编程器件，与传统逻辑电路和门阵列（如PAL，GAL及CPLD器件）相比，FPGA具有不同的结构。FPGA利用小型查找表（16×1RAM）来实现组合逻辑，每个查找表连接到一个D触发器的输入端，触发器再来驱动其他逻辑电路或驱动I/O，由此构成了既可实现组合逻辑功能又可实现时序逻辑功能的基本逻辑单元模块，这些模块间利用金属连线互相连接或连接到I/O模块。FPGA的逻辑是通过向内部静态存储单元加载编程数据来实现的，存储在存储器单元中的值决定了逻辑单元的逻辑功能以及各模块之间或模块与I/O间的联接方式，并最终决定了FPGA所能实现的功能，FPGA允许无限次的编程。

单片机是什么？

单片机（Single-ChipMicrocomputer）是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的300M的高速单片机。

单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。

单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。

从二十世纪九十年代开始，单片机技术就已经发展起来，随着时代的进步与科技的发展，目前该技术的实践应用日渐成熟，单片机被广泛应用于各个领域。现如今，人们越来越重视单片机在智能电子技术方面的开发和应用，单片机的发展进入到新的时期，无论是自动测量还是智能仪表的实践，都能看到单片机技术的身影。当前工业发展进程中，电子行业属于新兴产业，工业生产中人们将电子信息技术成功运用，让电子信息技术与单片机技术相融合，有效提高了单片机应用效果。作为计算机技术中的一个分支，单片机技术在电子产品领域的应用，丰富了电子产品的功能，也为智能化电子设备的开发和应用提供了新的出路，实现了智能化电子设备的创新与发展。

单片机也被称为单片微控器，属于一种集成式电路芯片。在单片机中主要包含CPU、只读存储器ROM和随机存储器RAM等，多样化数据采集与控制系统能够让单片机完成各项复杂的运算，无论是对运算符号进行控制，还是对系统下达运算指令都能通过单片机完成。由此可见，单片机凭借着强大的数据处理技术和计算功能可以在智能电子设备中充分应用。简单地说，单片机就是一块芯片，这块芯片组成了一个系统，通过集成电路技术的应用，将数据运算与处理能力集成到芯片中，实现对数据的高速化处理。

它们之间的区别是什么？

1、结构上的区别

单片机是一种微处理器，类似于电脑CPU的，它一般采用的是哈佛总线结构，或者冯诺依曼结构，对单片机的编程很大程度上要考虑到它的结构和各个寄存器的作用，单片机用途比较广，一般用在控制流水线上，还有日常你看得到的东西上！

FPGA它的结构是查找表结构，其程序不用去太考虑芯片的结构，要注意的是时序上问题，它的结构比较复杂，功能也很强大，一般应用在通信领域等比较高端的场合，目前在国内FPGA还算是一个新兴的行业，当然它的价格也要比单片机贵得多！

单片机是一个微控制器，通过加载模块软件来实现某种功能，单片机是成型的芯片;FPGA是用来设计芯片的芯片。

2、速度上的区别

FPGA由于是硬件电路，运行速度直接取决于晶振速度，系统稳定，特别适合高速接口电路。单片机由于是单线程，哪怕是常用的M3系列流水线也是单线程执行，程序语句需要等待单片机周期才能执行。

一文看懂fpga和单片机的区别

3、本质区别

FPGA和单片机的区别，本质上是软件和硬件的区别，FPGA更偏向于硬件电路，而单片机更偏于软件。

单片机设计属软件范畴;它的硬件（单片机芯片）是固定的，通过软件编程语言描述软件指令在硬件芯片上的执行;

FPGA设计属硬件范畴，它的硬件（FPGA）是可编程的，是一个通过硬件描述语言在FPGA芯片上自定义集成电路的过程;

4、应用上的区别

应用上，差别更大。MCU最终所有的指令在一个MCU中都是顺序执行的，而FPGA由于是逻辑单元，很容易做到并行执行。

5、入门难易程度

单片机比FPGA简单些，价格也低一些。要做PID算法控制的用单片机可以，STM32F4系列已经到300M+跑PID完全足够，如果是跑嵌入式的话可以上ARM芯片。涉及通信、图像等高速部分可以采用单FPGA模块。

简单清楚地讲明白FPGA，单片机和嵌入式之间的区别

今天来给大家讲解一下FPGA单片机和嵌入式之间的区别。首先来说一下它们是什么？

当你每天拿起手机打电话或者上网的时候，你的数据几乎都会通过FPGA进行处理。当下最热门的科技话题，通信应用的5g技术与数据中心的大数据处理，都是当前FPGA主要的应用场景，仅仅是在无线通信领域，FPGA便可以用于实现云合成、纠错编码、基带调制、解调以及系统控制的功能，还可以实现定时恢复，自动增益和频率控制，符号检测，脉冲整形以及匹配滤波器等。

FPGA是在硬件上设计出你想要实现功能的电路，单片机则是在固定的硬件上，用软件编程实现你想要的功能，而嵌入式系统则是一个专用的计算机系统结构精简，在硬件和软件上都只保留需要的部分，而将不需要的部分裁去。

打比方来说，FPGA就像是一块铁，想把这块铁变成什么样子都需要靠自己去打造，而单片机和嵌入式就像已经打造好了一把剑，或者一把刀，直接可以拿来使用。FPGA相对于单片机和嵌入式来说是更底下一层，它们两个能做的FPGA都可以做，所以说FPGA结构复杂。

功能强大，价格成本更高。

区别：

第一点，从本质上来说。FPGA偏向于硬件电路，单片机偏向于软件编程，嵌入式则是一整套的架构，包含硬件和软件。FPGA设计属于硬件领域，它的硬件是可编程的，用硬件描述语言去实现，就是用写代码来画电路图，代码就是电路图。而单片机和嵌入式则只有软件编程语言去实现，就是用代码来写可执行程序。

第二点，从性质上来说。FPGA属于设计，单片机和线路是都是应用。

第三点，从速度上来说，FPGA由于是硬件电路，运行速度直接取决于晶振速度，并行处理效率高，系统稳定，特别适合高速接口电路。而单片机和嵌入式都是用软件编程语言来实现的，所以是顺序处理。所以相比较而言，FPGA的速度最快。

第四点，从应用上来说。单片机可以做些简单的功能和产品，例如电子表，公交卡，门禁卡，蓝牙耳机，摄像头，电视机盒等等。所有带有数字接口的设备，比如手机，手表，打卡机，复印机，录像机，微波炉，汽车等等，都使用的是嵌入式系统。有些嵌式系统还包含操作系统，但是大多数嵌入式系统都是由单个程序来实现整个控制逻辑。

FPGA可以做通信，软件无线电，图像处理，信号处理等等更复杂的部分。FPGA用的是VHDL或着Verilog HDL语言来编程，灵活性强。由于能够进行编程，除错，再编程等等重复操作，可以充分地进行设计，开发和验证。当电路有少量改动时，更能显示出FPGA的优势。它的现场可编程能力可以延长产品在市场上的使用寿命，而这种能力可以用来进行系统升级或除错。

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