資料介紹
單片機(jī)和FPGA的區(qū)別,本質(zhì)是軟件和硬件的區(qū)別。
單片機(jī)設(shè)計(jì)屬軟件范疇;它的硬件(單片機(jī)芯片)是固定的,通過(guò)軟件編程語(yǔ)言描述軟件指令在硬件芯片上的執(zhí)行;
FPGA設(shè)計(jì)屬硬件范疇,它的硬件(FPGA)是可編程的,是一個(gè)通過(guò)硬件描述語(yǔ)言在FPGA芯片上自定義集成電路的過(guò)程;
二者最大的區(qū)別:?jiǎn)纹瑱C(jī)(無(wú)論哈佛總線結(jié)構(gòu)或者馮諾依曼結(jié)構(gòu))均為取出指令-》執(zhí)行,指令是順序執(zhí)行的(即使是中斷,其發(fā)生后的中斷服務(wù)程序也是順序執(zhí)行的);而FPGA(包括CPLD)是基于邏輯門(mén)和觸發(fā)器的,它是并行執(zhí)行方式,即當(dāng)CLOCK上升沿到來(lái)時(shí),所有的觸發(fā)器都會(huì)動(dòng)作,它沒(méi)有取出指令-》執(zhí)行這種操作,數(shù)字電路中所有邏輯門(mén)和觸發(fā)器(D,SR等)均可以實(shí)現(xiàn),它適合真正意義上的并行任務(wù)處理。
2. 單片機(jī)、FPGA、DSP、ASIC的區(qū)別
1、ASIC原本就是專(zhuān)門(mén)為某一項(xiàng)功能開(kāi)發(fā)的專(zhuān)用集成芯片,集成度很低,成本很低,可是夠用了。后來(lái)ASIC發(fā)展了一些,稱為半定制專(zhuān)用集成電路,相對(duì)來(lái)說(shuō)更接近FPGA,甚至在某些地方,ASIC就是個(gè)大概念,F(xiàn)PGA屬于ASIC之下的一部分。
2、FPGA基本就是高端的CPLD,數(shù)字電路。這種器件是用邏輯門(mén)來(lái)表述性能的。本身他就是一堆的邏輯門(mén),與非門(mén)、或非門(mén)、觸發(fā)器(可以用與非門(mén)形成吧)等基本數(shù)字器件,編程決定了有多少器件被使用以及它們之間的連接。通過(guò)硬件描述語(yǔ)言把它轉(zhuǎn)成電路連接,從最基本的邏輯門(mén)層面上連接成電路(參見(jiàn)數(shù)字電路書(shū)上那些全加器觸發(fā)器什么的)。應(yīng)該說(shuō),雖然看起來(lái)像一塊CPU,其實(shí)是完全硬件實(shí)現(xiàn)的。它是在PAL、GAL、EPLD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(ASIC)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在抗干擾,速度上有很大優(yōu)勢(shì)。
后來(lái)因?yàn)閷?xiě)代碼麻煩,對(duì)控制部分比較薄弱,本來(lái)跟其他CPU配合使用,即麻煩的算法CPU提交給FPGA,F(xiàn)PGA算完把結(jié)果再返回給CPU。可是這樣外圍電路就變得麻煩。
于是提出了SOC設(shè)計(jì)方法,就是直接在FPGA里寫(xiě)一個(gè)CPU出來(lái),既然FPGA萬(wàn)能,做個(gè)CPU自然毫無(wú)壓力。
這其中還有軟核和硬核的區(qū)別,不過(guò)除了性能,使用方法大同小異。所謂IP核,就是把各種專(zhuān)用集成電路用硬件描述語(yǔ)言描述,然后燒到FPGA里形成專(zhuān)門(mén)的電路,這樣就不必另外搭芯片了,所有的電路在一片F(xiàn)PGA里面形成。
3、DSP實(shí)際應(yīng)該稱為DSPs,即用于DSP處理的專(zhuān)用芯片。跟普通計(jì)算機(jī)的區(qū)別一方面是他是哈佛結(jié)構(gòu)的,也就是數(shù)據(jù)和程序空間分開(kāi)(普通計(jì)算機(jī)是馮諾依曼結(jié)構(gòu))。另一方面他有流水線結(jié)構(gòu),不過(guò)現(xiàn)在其他也有了,見(jiàn)賢思齊。再一方面他有專(zhuān)用的硬件算法電路,用以完成DSP運(yùn)算,比如最基本的乘法累加。上過(guò)DSP的就知道,蝶形算法FFT什么的,拆成最基本單元就是乘法累加,把這部分加速了,整體性能就有非常大的提高。DSP對(duì)于流媒體的處理能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)的優(yōu)于通用CPU。所以你看現(xiàn)在手機(jī)CPU,至少語(yǔ)音部分都是用DSP的。后來(lái)DSP概念也復(fù)雜化,各家都把一個(gè)控制核心整合到DSP里面,比如現(xiàn)在的智能手機(jī)芯片??梢钥匆幌?a href='http://www.www27dydycom.cn/tags/高通/' target='_blank' class='arckwlink_none'>高通或者TI的片,基本是一個(gè)ARM核控制整體運(yùn)算,一個(gè)DSP處理語(yǔ)音編解碼,一個(gè)GPU負(fù)責(zé)圖像運(yùn)算,一個(gè)基帶和天線處理模塊負(fù)責(zé)通信,再加一些七七八八的東東比如GPS模塊什么的。
4、單片機(jī)就是一個(gè)百搭的通用CPU,是集成在單一芯片上的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng),麻雀雖小可是五臟俱全,也有運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、總線及輸入輸出設(shè)備,采用也是存儲(chǔ)程序執(zhí)行的方式,對(duì)單片機(jī)的編程就是對(duì)其中的ROM寫(xiě)入程序,在加電后ROM中的程序會(huì)像計(jì)算機(jī)內(nèi)存中的程序一樣得到逐條的執(zhí)行。單片機(jī)計(jì)算速度和性能有限,但在一些基本控制上搓綽綽有余。
單片機(jī)提供各種接口來(lái)對(duì)整體進(jìn)行控制,相當(dāng)一個(gè)總調(diào)度,當(dāng)然,簡(jiǎn)單的功能一片CPU獨(dú)立工作也就完成了。原來(lái)的51系列就是一堆IO口,后來(lái)慢慢的把常用的PWM,AD之類(lèi)的功能加入了單片機(jī)。主要包括用了無(wú)數(shù)年仍然牛逼各大學(xué)必教的51系列,還有AVR,PIC,ARM,HOTEK……其實(shí)ARM9以后,已經(jīng)說(shuō)不清ARM算哪類(lèi)了,目前的架構(gòu)來(lái)看,更接近DSP。
單片機(jī)和嵌入式通過(guò)主函數(shù)或者操作系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)任務(wù)調(diào)度的途徑來(lái)響應(yīng)各種外部條件觸發(fā),并通過(guò)軟件輸出相應(yīng)的狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)電子系統(tǒng)的正常工作。FPGA是通過(guò)純硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)各種激勵(lì)的相應(yīng)的。
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