浅析嵌入式中的FPGA

随着智能时代的到来，各个行业的智能化越来越先进，例如刚过去的杭州亚运会，高科技的电子产品给人们带来一种前所未有的视觉体验，下图就是高科技缩影：奔跑在赛场上的机械狗，在这些高科技的背后，它们都用了哪些技术？其中嵌入式就是其中最重要的一种技术，但是嵌入式技术又有哪些呢？ARM？FPGA？DSP？我们接下来相应的进行分析。

现在的智能化电子产品一般都是有硬件和软件组成，其中控制器是这些电子产品的大脑，他赋予了这一堆机械结构灵魂，让机械结构更加智能化，自主导航，自主识别，自主平衡等等。目前控制器中主要有ARM、FPGA和DSP系列，但是也有其他系列，但是他们都属于嵌入式技术。

1.技术的相同点

ARM、FPGA和DSP都具备与生俱来的可编程特性，都是嵌入式的软硬件结合的特性。都是根据需求，连接外部不同外设（传感器、显示屏、存储芯片、电机等等），在进行逻辑分析，通过编程，实现项目功能，设计框架还是一样的。

2.技术的不同点

1.ARM（Advance RISC Machines）是微处理器行业的一家企业，设计了大量高性能、廉价、耗能低的RISC处理器、相关技术及软件。通常我们所说的ARM，既ARM处理器，ARM内核处理器拥有各种各样精于控制的外设，比如GPIO、PWM、AD/DA、UART、SPI、IIC等，在很多行业都有用武之地，例如工业控制、汽车电子、智能家电等等，工程师可以直接根据需求，选择合适的微控制器就行，不用太多考虑自己设计芯片的稳定性，大大加快的开发的速度，这也是目前电子行业开发的主流。

3.DSP(Digital Singnal Processor),即数字信号处理器，是一种独特的微处理器,有自己的完整指令系统，能够进行高速、高吞吐量的数字信号处理。它不像 ARM处理那样，功能繁多,它更“专”,只专注一件事，就是对各种语音、数据和视频做运算处理，或者也可以这么说，DSP 是为各种数学运算量身打造的。

4.FPGA就是“可反复编程的逻辑器件”，从外观上看，貌似和一般的CPU芯片没有太大差别，是一块全部由“开放式门”组成的计算机芯片，工程师可以根据需要进行灵活编程，另外，添加各种新功能，从而满足不断发展的协议标准或规范，但是FPGA虽然更加自由，但是它高高在上”的成本、功耗和开发复杂性还是会让很多潜在的目标客户望而却步，而在这些方面，ARM处理器和 DSP正好弥补了FPGA 所带来的缺憾，所以，很多公司再不需要太多高速并发的情况下，FPGA让很多公司望而却步。

总而言之，在嵌入式系统设计领域，FPGA、ARM处理器和 DSP 互有优劣，各有所长。很多时候它们实现的功能无法简单地相互替代，否则就不会见到比如 TI 的达芬奇系列ARM中有DSP、Xilinx的Zynq 或 Altera 的 SoC FPGA 中有ARM  的共生现象了。FPGA、ARM处理器和 DSP 都是嵌入式开发的一种形式。

5.市场需求数量对比：

ARM处理器使用C语言进行开发，相对更加容易上手，而FPGA的开发本质是一些逻辑电路的实现，主要使用Verilog和VHDL语言，上手比较难，须花费很多时间和精力，对于公司来说，大多数是属于应用型公司，是以应用为中心，所以很多公司的产品考虑到时间成本，更加倾向于ARM处理器开发。

首先FPGA入门难，培养周期长，FPGA除了要会基本的Verilog或VHDL语言，还要懂一些硬件电路，而ARM处理器如果不是纯硬件工程师，主要能看懂原理图就行，FPGA工程师一定要具有一些硬件思维，才能设计出符合要求的接口，同时该接口也特别要考虑到稳定性，如果只是了解，那么代码只是照搬一些例程。

由于对工程师开发者要求高，我们在查看招聘网站时，看到的岗位较少，并且要求硕士以上的学历，毕竟FPGA工程师要达到可用的程度，也得培养个好几年，开发成本高导致的岗位需求也少，另外FPGA的开发周期相对有点长，因为程序在改动一次，哪怕是只是简单的改动，例如类型的修改，标点符号的修改，重新编译一般会比其他开发都要长一些，不过这也是根据工程大小来定，所以开发成本进一步提高了。

审核编辑：刘清