So sánh FPGA với vi điều khiển

FPGA là các mạch tích hợp đa năng (IC) có thể cấu hình cao, chứa đầy các khối xây dựng logic kỹ thuật số có thể lập trình nhỏ được gọi là “ô logic” hoặc “phần tử logic”. IC tùy chỉnh, hoặc mạch tích hợp dành riêng cho ứng dụng (ASIC), rất giống nhau, nhưng với ASIC, thiết kế mạch tùy chỉnh được đặt bằng silicon và rất khó thay đổi sau khi thực tế (laser có thể ảnh hưởng đến một số thay đổi trong mạch trên IC sau khi sản xuất và trước khi đóng gói.)

FPGA đứng ở vị trí giữa vi điều khiển (MCU) và ASIC về tính linh hoạt và khả năng. Tuy nhiên, vì FPGA đã giảm giá và kết hợp với các bộ xử lý trong cùng một nền tảng, các ranh giới đang bắt đầu mờ nhạt giữa ASIC và FPGA. FPGA ít lập trình linh hoạt hơn vi điều khiển nhưng cung cấp độ chính xác trong việc tùy chỉnh thông qua phần cứng mà MCU không thể thực hiện được, chẳng hạn như tăng tốc phần cứng tùy chỉnh cho các thuật toán.

Một số FPGA có thể lập trình một lần, nhưng hầu hết các FPGA có thể được cấu hình lại hoặc cập nhật sau khi triển khai, đến mức được cấu hình lại động trong một ứng dụng máy tính. Cấu hình lại một phần là khả năng sửa đổi động các khối logic bằng cách tải xuống các tệp bit một phần trong khi logic còn lại tiếp tục hoạt động mà không bị gián đoạn.

FPGA có thể thực thi nhiều phép tính với độ trễ thấp. Lập trình FPGA liên quan đến một đường cong học tập dốc. Vi điều khiển dễ sử dụng hơn trong quá trình phát triển khi các lần lặp lại thiết kế được thử nghiệm. FPGA phải làm nhiều việc hơn là chỉ “biên dịch lại;” FPGA phải đặt lại và định tuyến lại với các thay đổi.

Vi điều khiển có tính di động cao hơn về thiết kế so với FPGA. Các FPGA thường sử dụng các hoạt động điểm cố định. FPGA có khả năng xử lý tín hiệu phức tạp, theo thời gian với yêu cầu thông lượng nghiêm ngặt và độ trễ thấp vì phần cứng và bộ nhớ chuyên dụng có thể đảm bảo thời gian.

FPGA hiện được cung cấp với các lõi bộ xử lý cho một phương pháp kết hợp. Đường cong học tập với FPGA là một trong những rào cản quan trọng hơn để phát triển với chúng. Không quen thuộc với FPGA và lập trình chúng dẫn đến thiên hướng giải quyết các vấn đề với vi điều khiển. Tuy nhiên, FPGA không thể tránh khỏi các ứng dụng có yêu cầu tính toán và bộ nhớ nghiêm ngặt, chẳng hạn như hình ảnh hoặc với các ứng dụng yêu cầu mức độ xác định cao, với thông lượng tốc độ cao và độ trễ thấp.

Một số khác biệt cơ bản giữa FPGA và MCU

	Vi điều khiển	FPGA
Đường cong học tập	Đường cong học tập với một số công cụ kết hợp (ví dụ: IDE Eclipse ngày càng rộng rãi, các ngôn ngữ dùng chung).	Đường cong học tập vượt bậc
Điểm Hoạt động cố định / nổi có sẵn	Điểm cố định và nổi được cung cấp rộng rãi.	Chủ yếu là điểm cố định. Khó thích nghi với điểm nổi.
Xử lý thời gian quan trọng	Phụ thuộc vào các yêu cầu về việc liệu vi điều khiển có thể đáp ứng hay không. Phạm vi tiếp cận hạn chế	Có khả năng xử lý tín hiệu phức tạp, theo thời gian quan trọng với yêu cầu thông lượng nghiêm ngặt và độ trễ thấp.
Thiết kế di động	Dễ dàng thiết kế cổng giữa các vi điều khiển với ngôn ngữ C / C ++.	Không có phương pháp thiết kế phổ biến nào có thể di chuyển được.
Tính linh hoạt tổng thể	Chỉ lập trình lại phần mềm.	Vượt trội về phần mềm và phần cứng linh hoạt trong việc tùy biến. Có thể cấu hình lại động.
Góc phát triển	Các thay đổi mã thường có thể được thêm vào sau khi biên dịch giống như một bản vá, mà không cần biên dịch lại, cho quá trình phát triển.	Quá trình lặp lại phát triển mất nhiều thời gian hơn với yêu cầu đặt lại và định tuyến lại các FPGA trong quá trình phát triển.
Công cụ	Các công cụ mã nguồn mở ngày càng làm cho quá trình phát triển trở nên linh hoạt trên các nền tảng.	Không có tính di động giữa các công cụ. Các phương pháp thiết kế phổ quát là không tồn tại.