FPGA简介
FPGA（Field Programmable Gate Array）于1985年由xilinx创始人之一Ross Freeman创造，虽然有其他公司声称自己最早创造可编程逻辑器材PLD，可是真实意义上的第一颗FPGA芯片XC2064为xilinx所创造，这个时间差不多比摩尔老先生提出闻名的摩尔定律晚20年左右，可是FPGA一经创造，后续的开展速度之快，超出大大都人的幻想，近些年的FPGA，一直引领先进的工艺。
fpga的优势
1）通讯高速接口规划。FPGA能够用来做高速信号处理，一般假如AD采样率高，数据速率高，这时就需求FPGA对数据进行处理，比方对数据进行抽取滤波，下降数据速率，使信号简单处理，传输，存储。
2）数字信号处理。包含图画处理，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。这个首要是经过并发和流水两种技能完结。并发是指重复分配核算资源，使得多个模块之间能够一起独立进行核算。
FPGA的根本特色
1）选用FPGA规划ASIC电路，用户不需求投片出产，就能得到合用的芯片。
2）FPGA可做其它全定制或半定制ASIC电路的中试样片。
3）FPGA内部有丰厚的触发器和I／O引脚。
4）FPGA是ASIC电路中规划周期最短、开发费用最低、危险最小的器材之一。
5） FPGA选用高速CHMOS工艺，功耗低，能够与CMOS、TTL电平兼容。
能够说，FPGA芯片是小批量体系进步体系集成度、可靠性的最佳挑选之一。那么fpga的使用范畴有哪些呢？首要的方向又是什么呢？详细的跟从小编来了解一下。
fpga使用的三个首要方向
第一个方向，也是传统方向首要用于通讯设备的高速接口电路规划，这一方向首要是用FPGA处理高速接口的协议，并完结高速的数据收发和交流。这类使用一般要求选用具有高速收发接口的FPGA，一起要求规划者懂得高速接口电路规划和高速数字电路板级规划，具有EMC/EMI规划常识，以及较好的模仿电路根底，需求处理在高速收发过程中发生的信号完好性问题。FPGA开始以及到现在最广的使用便是在通讯范畴，一方面通讯范畴需求高速的通讯协议处理方式，另一方面通讯协议随时在修正，十分不适合做成专门的芯片。因而能够灵敏改动功用的FPGA就成为首选。到现在为止FPGA的一半以上的使用也是在通讯职业。
第二个方向，能够称为数字信号处理方向或许数学核算方向，因为很大程度上这一方向现已大大超出了信号处理的范畴。例如早就在2006年就传闻老美将FPGA用于金融数据剖析，后来又见到有将FPGA用于医学数据剖析的事例。在这一方向要求FPGA规划者有必定的数学功底，能够了解并改善较为杂乱的数学算法，并使用FPGA内部的各种资源使之能够变为实践的运算电路。现在真实投入有用的仍是在通讯范畴的无线信号处理、信道编解码以及图画信号处理等范畴，其它范畴的研讨正在展开中，之所以没有许多有用的首要原因仍是因为学金融的、学医学的不了解这玩意。不过最近发现欧美有许多电子工程、核算机类的博士转入到金融职业，展开金融信号处理，信任跟着转入的人添加，FPGA在其它范畴的数学核算功用会更好的发挥出来，而我也有意做一些这些方面的研讨。不过国内学金融的、学医的恐怕连数学都很少用到，就不用说用FPGA来协助他们完结数学_运算了，这个问题只要再议了。
第三个方向便是所谓的SOPC方向，其实严厉意义上来说这个现已在FPGA规划的范畴之内，只不过是使用FPGA这个渠道建立的一个嵌入式体系的底层硬件环境，然后规划者首要是在上面进行嵌入式软件开发罢了。规划关于FPGA自身的规划时适当少的。但假如涉及到需求在FPGA做专门的算法加快，实践上需求用到第二个方向的常识，而假如需求规划专用的接口电路则需求用到第一个方向的常识。
就现在SOPC方向开展其实远不如第一和第二个方向，其首要原因是因为SOPC以FPGA为主，或许是在FPGA内部的资源完结一个“软”的处理器，或许是在FPGA内部嵌入一个处理器核。但大大都的嵌入式规划却是以软件为中心，以现有的硬件开展状况来看，大都状况下的接口都现已规范化，并不需求那么大的FPGA逻辑资源去规划过分杂乱的接口。并且就现在看来SOPC相关的开发工具还十分的不完善，以ARM为代表的各类嵌入式处理器开发工具却早已家喻户晓，大大都以ARM为中心的SOC芯片供给了大大都规范的接口，许多成系列的单片机/嵌入式处理器供给了相关职业所需求的硬件加快电路，需求专门定制硬件场合的确很少。一般是在一些特种职业才会在这方面有十分火急的需求。现在Xilinx现已将ARMcortex- A9的硬核嵌入到FPGA里边，未来对嵌入式的开展有很大推进，不过，不要忘了许多老掉牙的8位单片机还在嵌入式范畴混呢，嵌入式首要不是靠硬件的差异而更多的是靠软件的差异来体现价值的。
fpga的使用范畴
一、数据收集和接口逻辑范畴
1、FPGA在数据收集范畴的使用
因为自然界的信号大部分是模仿信号，因而一般的信号处理体系中都要包含数据的收集功用。一般的完结办法是使用A/D转化器将模仿信号转化为数字信号后，送给处理器，比方使用单片机（MCU）或许数字信号处理器（DSP）进行运算和处理。
关于低速的A/D和D/A转化器，能够选用规范的SPI接口来与MCU或许DSP通讯。可是，高速的A/D和D/A转化芯片，比方视频Decoder或许Encoder，不能与通用的MCU或许DSP直接接口。在这种场合下，FPGA能够完结数据收集的粘合逻辑功用。
2、FPGA在逻辑接口范畴的使用
在实践的产品规划中，许多状况下需求与PC机进行数据通讯。比方，将收集到的数据送给PC机处理，或许将处理后的成果传给PC机进行显现等。PC机与外部体系通讯的接口比较丰厚，如ISA、PCI、PCI Express、PS/2、USB等。
传统的规划中往往需求专用的接口芯片，比方PCI接口芯片。假如需求的接口比较多，就需求较多的外围芯片，体积、功耗都比较大。选用FPGA的计划后，接口逻辑都能够在FPGA内部来完结了，大大简化了外围电路的规划。
在现代电子产品规划中，存储器得到了广泛的使用，例如SDRAM、SRAM、Flash等。这些存储器都有各自的特色和用处，合理地挑选储存器类型能够完结产品的最佳性价比。因为FPGA的功用能够彻底自己规划，因而能够完结各种存储接口的控制器。
3、FPGA在电平接口范畴的使用
除了TTL、COMS接口电平之外，LVDS、HSTL、GTL/GTL+、SSTL等新的电平规范逐步被许多电子产品选用。比方，液晶屏驱动接口一般都是LVDS接口，数字I/O一般是LVTTL电平，DDR SDRAM电平一般是HSTL的。
在这样的混合电平环境里边，假如用传统的电平转化器材完结接口会导致电路杂乱性进步。使用FPGA支撑多电平共存的特性，能够大大简化规划计划，下降规划危险。
二、高功能数字信号处理范畴
无线通讯、软件无线电、高清印象修改和处理等范畴，对信号处理所需求的核算量提出了极高的要求。传统的处理计划一般是选用多片DSP并联构成多处理器体系来满意需求。
可是多处理器体系带来的首要问题是规划杂乱度和体系功耗都大幅度提高，体系稳定性受到影响。FPGA支撑并行核算，并且密度和功能都在不断进步，现已能够在许多范畴代替传统的多DSP处理计划。
例如，完结高清视频编码算法H.264。选用TI公司1GHz主频的DSP芯片需求4颗芯片，而选用Altera的StraTIxII EP2S130芯片只需求一颗就能够完结相同的使命。FPGA的完结流程和ASIC芯片的前端规划类似，有利于导入芯片的后端规划。
三、其他使用范畴
除了上面一些使用范畴外，FPGA在其他范畴相同具有广泛的使用。
（1）轿车电子范畴，如网关控制器/车用PC机、长途信息处理体系。
（2）军事范畴，如安全通讯、雷达和声纳、电子战。
（3）测验和丈量范畴，如通讯测验和监测、半导体自动测验设备、通用外表。
（4）消费产品范畴，如显现器|、投影仪、数字电视和机顶盒、家庭网络。
（5）医疗范畴，如软件无线电、电疗|、生命科学。
