采用FPGA設(shè)計(jì)ASIC電路，用戶不需要投片生產(chǎn)，就能得到合用的芯片。FPGA可做其它全定制或半定制ASIC電路的中試樣片。FPGA內(nèi)部有豐富的觸發(fā)器和I／O引腳。FPGA是ASIC電路中設(shè)計(jì)周期最短、開(kāi)發(fā)費(fèi)用最低、風(fēng)險(xiǎn)最小的器件之一。 FPGA采用高速CHMOS工藝，功耗低，可以與CMOS、TTL電平兼容?？梢哉f(shuō)，F(xiàn)PGA芯片是小批量系統(tǒng)提高系統(tǒng)集成度、可靠性的最佳選擇之一。
FPGA是由存放在片內(nèi)RAM中的程序來(lái)設(shè)置其工作狀態(tài)的，因此，工作時(shí)需要對(duì)片內(nèi)的RAM進(jìn)行編程。
FPGA（現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門(mén)陣列 ）是在PAL、GAL等可編程器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物。它是作為專(zhuān)用集成電路領(lǐng)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(mén)電路數(shù)有限的缺點(diǎn)。
FPGA 本身構(gòu)成 了半定制電路中的典型集成電路，其中含有數(shù)字管理模塊、內(nèi)嵌式單元、輸出單元以及輸入單元等。有效的解決了原有的器件門(mén)電路數(shù)較少的問(wèn)題。
FPGA可以用來(lái)編寫(xiě)電路，是用來(lái)設(shè)計(jì)芯片的芯片，可以用編程語(yǔ)言把自己想要的電路設(shè)計(jì)出來(lái)。一般的如單片機(jī)里的電路已經(jīng)固化的，只需要把程序輸入就行，而FPGA則是通過(guò)編程語(yǔ)言來(lái)設(shè)計(jì)電路。
以硬件描述語(yǔ)言（Verilog或VHDL（超高速硬件描述語(yǔ)言））所完成的電路設(shè)計(jì)，可以經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的綜合與布局，快速的燒錄至FPGA上進(jìn)行測(cè)試，是現(xiàn)代IC設(shè)計(jì)驗(yàn)證的技術(shù)主流。這些可編輯元件可以被用來(lái)實(shí)現(xiàn)一些基本的邏輯門(mén)電路（比如AND/OR/XOR/NOT）或者更復(fù)雜一些的組合功能比如解碼器或數(shù)學(xué)方程式。
一般在FPGA信號(hào)處理板中，為了提升信號(hào)的抗干擾能力，ADC和FPGA的連接以及FPGA和DAC的連接都使用的是差分接口，而在FPGA內(nèi)部進(jìn)行信號(hào)處理時(shí)需要將差分輸入轉(zhuǎn)換為單端信號(hào)或者將單端信號(hào)轉(zhuǎn)換為差分信號(hào)輸出。
這三種差分信號(hào)緩沖器分別是：IBUFDS、OBUFDS和IBUFGDS，它們用于不同電平接口之間的緩沖和轉(zhuǎn)接。
IBUFDS 是差分輸入的時(shí)候用，OBUFDS是差分輸出的時(shí)候用，而IBUFGDS則是時(shí)鐘信號(hào)專(zhuān)用的輸入緩沖器。
FPGA技術(shù)之所以具有巨大的潛在市場(chǎng)，其根本原因在于FPGA不僅可以實(shí)現(xiàn)電子系統(tǒng)小型化、低功耗、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，且其開(kāi)發(fā)周期短、投入少，芯片價(jià)格不斷下降。隨著芯片設(shè)計(jì)工藝水平的不斷提高，F(xiàn)PGA技術(shù)呈現(xiàn)出了以下三個(gè)主要的發(fā)展動(dòng)向。
1. 基于IP庫(kù)的設(shè)計(jì)方案
2. 基于FPGA的嵌入式系統(tǒng)(SOPC)技術(shù)正在成熟
3. FPGA芯片向高性能、高密度、低壓和低功耗的方向發(fā)展
基本特點(diǎn)：
1）采用FPGA設(shè)計(jì)ASIC電路(特定用途集成電路)，用戶不需要投片生產(chǎn)，就能得到合用的芯片。
2）FPGA可做其它全定制或半定制ASIC電路的中試樣片。
3）FPGA內(nèi)部有豐富的觸發(fā)器和I／O引腳。
4）FPGA是ASIC電路中設(shè)計(jì)周期最短、開(kāi)發(fā)費(fèi)用最低、風(fēng)險(xiǎn)最小的器件之一?！?/p>
5) FPGA采用高速CHMOS工藝，功耗低，可以與CMOS、TTL電平兼容。
技術(shù)優(yōu)勢(shì)：
1）性能 利用硬件并行的優(yōu)勢(shì)，F(xiàn)PGA打破了順序執(zhí)行的模式，在每個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成更多的處理任務(wù)，超越了數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）的運(yùn)算能力。
2）上市時(shí)間 盡管上市的限制條件越來(lái)越多，F(xiàn)PGA技術(shù)仍提供了靈活性和快速原型的能力。
3）成本 自定制ASIC設(shè)計(jì)的非經(jīng)常性工程（NRE）費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)基于FPGA的硬件解決方案所產(chǎn)生的費(fèi)用。
4）穩(wěn)定性 軟件工具提供了編程環(huán)境，F(xiàn)PGA電路是真正的編程“硬”執(zhí)行過(guò)程。 基于處理器的系統(tǒng)往往包含了多個(gè)抽象層，可在多個(gè)進(jìn)程之間計(jì)劃任務(wù)、共享資源。
5）長(zhǎng)期維護(hù) 正如上文所提到的， FPGA芯片是現(xiàn)場(chǎng)可升級(jí)的，無(wú)需重新設(shè)計(jì)ASIC所涉及的時(shí)間與費(fèi)用投入。
現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列（Field Programmable Gate Array）是基于查找表（Look Up Table, LUT）結(jié)構(gòu)的，由于LUT主要適合于SRAM工藝生產(chǎn)，所以大部分FPGA都是基于SRAM工藝的。
FPGA的基本結(jié)構(gòu)是由可配置邏輯塊（CLB, Configurable Logic Block）、可編程輸入/輸出塊（IOB, Input/Output Block）、可編程互連（PI, Programmable Interconnect）組成的。整個(gè)芯片的邏輯功能是通過(guò)對(duì)芯片內(nèi)部的SRAM編程實(shí)現(xiàn)的。
隨著科技的快速發(fā)展，要求高性能、靈活性和高效率的嵌入式系統(tǒng)得到了越來(lái)越多的關(guān)注。在眾多的硬件解決方案中，FPGA（場(chǎng)可編程邏輯門(mén)陣列）芯片因其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)而成為了設(shè)計(jì)人員偏愛(ài)的選擇。本文將詳細(xì)探討FPGA芯片的優(yōu)勢(shì)，以及它們?cè)诂F(xiàn)代電子設(shè)計(jì)中的重要性。
FPGA是一種集成電路，用戶可以通過(guò)編程方式定義其功能。這種靈活性允許設(shè)計(jì)人員在硬件上實(shí)現(xiàn)特定的功能而不需要為每個(gè)功能單獨(dú)設(shè)計(jì)和制造新的芯片。FPGA的工作原理主要包括以下幾個(gè)步驟：
FPGA芯片的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
FPGA的最大優(yōu)勢(shì)在于其靈活性。設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)需求隨時(shí)更改電路設(shè)計(jì)，無(wú)需更換硬件。這種可重構(gòu)性使得FPGA廣泛應(yīng)用于快速迭代的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和原型驗(yàn)證中。
FPGA具備強(qiáng)大的并行處理能力，可以同時(shí)執(zhí)行大量操作，這使它們?cè)谛枰哂?jì)算性能的應(yīng)用中表現(xiàn)卓越。例如，在視頻處理、信號(hào)處理等領(lǐng)域，F(xiàn)PGA能夠?qū)崿F(xiàn)更低的延遲和更高的吞吐量。
與傳統(tǒng)的處理器相比，F(xiàn)PGA可以實(shí)現(xiàn)更低的延遲。這是因?yàn)镕PGA內(nèi)部的邏輯單元可以在硬件級(jí)別上直接連接并執(zhí)行指令，從而大幅減少數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間。這在需要實(shí)時(shí)處理的應(yīng)用（如自動(dòng)駕駛、工業(yè)控制等）中尤為重要。
FPGA可以被高效配置為特定功能的硬件單元，以實(shí)現(xiàn)專(zhuān)用的解決方案。這種特性使得它在需根據(jù)具體任務(wù)優(yōu)化性能的場(chǎng)景（如加密解密、數(shù)據(jù)壓縮等）中表現(xiàn)出色。
盡管FPGA的初始成本可能較高，但由于其靈活性和可重構(gòu)性，長(zhǎng)期使用會(huì)降低開(kāi)發(fā)成本。特別是對(duì)于小批量生產(chǎn)或自定義功能的情況下，成本效益表現(xiàn)更加明顯。
FPGA的設(shè)計(jì)工具提供了許多現(xiàn)代化的調(diào)試和分析功能，使得開(kāi)發(fā)人員能更輕松地實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、測(cè)試和優(yōu)化。這一特性使得FPGA在復(fù)雜系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中能夠更快地迭代。
FPGA的一些實(shí)際應(yīng)用展示了其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，包括：
在考慮FPGA時(shí)，了解其與其他技術(shù)（如ASIC，微處理器和DSP）的比較是非常重要的：
隨著科技的不斷進(jìn)步，F(xiàn)PGA的應(yīng)用前景非常廣泛。未來(lái)，它們將與人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)更智能化的解決方案。FPGA的性能和靈活性使它們?cè)谶吘売?jì)算、Internet of Things（IoT）等領(lǐng)域也越來(lái)越重要。
FPGA芯片因其靈活性、高并行處理能力、低延遲和專(zhuān)用解決方案等優(yōu)點(diǎn)，正迅速成為現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)中不可或缺的一部分。它為工程師提供了強(qiáng)大的設(shè)計(jì)工具和開(kāi)發(fā)平臺(tái)，使得新產(chǎn)品的推向市場(chǎng)更加高效和快速。無(wú)論是在汽車(chē)、通信、醫(yī)療還是航空航天等行業(yè)，F(xiàn)PGA的應(yīng)用都在不斷擴(kuò)展。
感謝您閱讀完這篇文章。希望通過(guò)本文，您能更深入地了解FPGA芯片的優(yōu)勢(shì)，以及它如何為現(xiàn)代科技帶來(lái)變革。如果您對(duì)FPGA技術(shù)有進(jìn)一步的需求或疑問(wèn)，歡迎與我們聯(lián)系！
看是哪方面的技術(shù)總監(jiān)，建筑行業(yè)還是電子產(chǎn)品行業(yè)，一般都是老板親自面試，分筆試和口試兩種
看是哪方面的技術(shù)總監(jiān)，建筑行業(yè)還是電子產(chǎn)品行業(yè)，一般都是老板親自面試，分筆試和口試兩種
