FPGA和单片机、DSP的差异

FPGA和单片机在概念上的区别

单片机是什么？单片机可以简单理解为集成在单一芯片上的微型计算机，也有运算器、控制器、存储器、总线及输入输出设备，采用也是存储程序执行的方式，对单片机的编程就是对其中的ROM写入程序，在加电后ROM中的程序会像计算机内存中的程序一样得到逐条的执行。

单片机有很强的接口性能，非常适合于工业控制，因此又叫微控制器（MCU） 。

FPGA是什么？FPGA则是操控层次更低，所以自由度更大的芯片，对FPGA的编程在编译后是转化为FPGA内的连线表，相当于FPGA内提供了大量的与非门、或非门、触发器（可以用与非门形成吧）等基本数字器件，编程决定了有多少器件被使用以及它们之间的连接。只要FPGA规模够大，这些数字器件理论上能形成一切数字系统，包括单片机甚至CPU。

FPGA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的优势有三个方面：

1）通信高速接口设计。FPGA可以用来做高速信号处理，一般如果AD采样率高，数据速率高，这时就需要FPGA对数据进行处理，

比如对数据进行抽取滤波，降低数据速率，使信号容易处理，传输，存储。

2）数字信号处理。包括图像处理，雷达信号处理，医学信号处理等。优势是实时性好，用面积换速度，比CPU快的多。

3）更大的并行度。这个主要是通过并发和流水两种技术实现。并发是指重复分配计算资源，使得多个模块之间可以同时独立进行计算。

FPGA的并发可以在不同逻辑功能之间进行，而不局限于同时执行相同的功能。流水是通过将任务分段，段与段之间同时执行。其实这一点和CPU相似，只是CPU是指令间的流水而FPGA是任务间流水或者我们可以说是线程间流水。

利用硬件并行的优势，FPGA打破了顺序执行的模式，在每个时钟周期内完成更多的处理任务，超越了数字信号处理器（DSP）的运算能力。

总的来说，FPGA与DSP的区别主要是对处理数据速率的区别：

DSP适用于系统较低取样速率、低数据率、多条件操作、处理复杂的多算法任务、使用C语言编程、系统使用浮点。适合于较低采样速率下多条件进程、特别是复杂的多算法任务。

FPAG适用于系统高速取样速率、高数据率、框图方式编程、处理任务固定或重复、使用定点。） 、适合于高速采样频率下，特别是任务比较固定或重复的情况以及试制样机、系统开发的场合。

现在常用的软件无线电平台就是利用FPGA+DSP+ARM的结构，FPGA主要对高速数据进行预处理，降低数据的速率，然后将数据送给DSP，去实现复杂的算法，ARM主要用来做显示控制。