FPGA简介——以单片机为例解说FPGA

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很多人听到这个词并不知道FPGA是什么，全英文的单词以及中文翻译是什么意思，哪怕是百度一下，上面关于FPGA的解释也是相对繁杂，没有击中要点，对初学者来说，依然有不少疑问。什么是FPGA? 我们的FPGA有个中文名称叫“现场可编程的门阵列”，这又是一个什么概念呢？

要了解这个概念之前，我们来谈一谈大家都比较熟悉的一种东西——芯片。例如单片机，单片机应该是我们比较熟悉的，在高校的课程中也有单片机的课程。那么，作为一种集成电路芯片的单片机它有什么特点呢？可以说，单片机里面的电路是固定的，里面有多少个器件有多少个管脚IO 都是已经确定的，内部有多少个乘法器也是确定的,而且他所处的位置，他所处的布局，全部都是确定的。我们在使用单片机的过程中，只要编程去实现它对应功能就可以了，也就是说，它的硬件是确定的。还有和单片机相似的很多其他芯片，例如我们的DSP(数字信号处理），他们的电路特点都是固定的，当我们设计完成之后，他们的位置、资源、功效，全部都是确定的，但是FPGA和这类电路都不一样，我们可以认为它内部的电路结构是不确定的。

FPGA就是一个可以通过编程来改变内部结构的芯片，它里面有多少个乘法器、多少个计算器都是可以通过编程来改变的，甚至他的位置，乘法器的位置在哪里都是可以编程去改变，这就是我们FPGA在结构上的最大的不同，也是它最显著的特点之一，所以称为“现场可编程的门阵列”。

我们讲的编程，PFGA的编程、FPGA设计，其实就是改变这个芯片的内部结构，也就是说，我们可以通过编程来实现多个乘法器、除法器、多个电路之间的一种关系，通过改变这种关系改变它们的硬件结构和实现我们所需的功能。而对应的单片机，并不是改变它的硬件结构，而是改变它的指令，例如我们说的读指令、写指令、跳转等等，通过改变它的指令执行的先后顺序去实现我们所需要的功能，这就是单片机。而FPGA却不是，FPGA是改变它的硬件电路有多少个乘法器、多少个除法器，它有多少root(ROM)，位置在哪里？通过改变它的内部电路来实现它的功能，这就是fpga 跟单片机的不同，当我们谈到单片机，我们可认为它是专用集成电路，而FPGA就是可编程的集成电路。