什麼是FPGA，FPGA與MCU的區別是什麼？

以你每天的晚餐為例，MCU就像一個能力非常強的超人，它一個人就能很好的完成的任務，比如買菜、洗菜、切菜、做飯。而FPGA則像很多普通人的一個集合，買菜由配菜員負責，洗菜由洗菜工負責，切菜由切菜工負責，做飯由大廚師負責。

雖然結果都是你按時享受到了豐盛的晚餐，但MCU和FPGA的處理方法確有不同。

1。 MCU簡介

上圖為MCU的簡略架構，它將ROM、RAM、CPU、I/O集合在同一個晶片中，為不同的應用場合做不同組合控制。

CPU最顯著的特徵便是“順序執行”，這很符合人類大腦的思考方式，而匯流排就像人類的脊髓一樣，CPU透過匯流排與外界進行互動，收集外界資訊，或者發出某項行動指令。

2。 FPGA簡介

上述為lattice的一款FPGA架構，你可以把它想象成一塊放滿電子元件的硬體電路板，圖中“電路板”上的元件有IIC和SPI硬核介面“器件”，有NVCM程式儲存“器件”，有RAM資料儲存“器件”，還有最小單元的LUT（查詢表）器件。

一般FPGA工程師會使用硬體描述語言Verilog或者VHDL對FPGA進行“程式設計”，之後，再經過廠家提供的FPGA開發工具（Diamond或Radiant）的綜合、佈局、佈線，會產生bit檔案或bin檔案。

如果工程師將最終產生的bit檔案或bin檔案下載到FPGA中，就相當於一位硬體工程師，在FPGA晶片這塊已經放置了“元件”的“電路板”上，進行了佈線操作。（也就是把毫無關聯的與器件，用銅線連線起來）

下載程式後的FPGA，我們就不能簡單稱之為“電路板”了。舉個例子，FPGA實現的功能是SPI轉並口，那麼這塊FPGA就可以稱為“spi介面轉換板”。

當然，FPGA和“電路板”終究是不同的，FPGA可以進行重複程式設計，相當於一塊可以反覆佈線的電路板。

2。1 FPGA優缺點

FPGA優點：

（1） FPGA由邏輯單元、RAM、乘法器等硬體資源組成，透過將這些硬體資源合理組織，可實現乘法器、暫存器、地址發生器等硬體電路。

（2） FPGA可透過使用框圖或者Verilog HDL來設計，從簡單的閘電路到FIR或者FFT電路。

（3） FPGA可無限地重新程式設計，載入一個新的設計方案只需幾百毫秒，利用重配置可以減少硬體的開銷。

（4） FPGA的工作頻率由FPGA晶片以及設計決定，可以透過修改設計或者更換更快的晶片來達到某些苛刻的要求（當然，工作頻率也不是無限制的可以提高，而是受當前的IC工藝等因素制約）。

FPGA缺點：

（1） FPGA的所有功能均依靠硬體實現，無法實現分支條件跳轉等操作。

（2） FPGA只能實現定點運算。

2。2 國外FPGA廠家簡介

FPGA行業比較出名的是Xilinx，其次Altera，不過Altera目前已被Intel收購，上述兩家的FPGA大都用於工業、通訊行業，而且內部邏輯非常大，成本也比較高。

Lattice FPGA則把自己定位在中低端（邏輯資源小）以及消費行業，主打低成本、低功耗，高性價比，IPhone就曾用過lattice的一款ICE40晶片。