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浅析嵌入式中的FPGA
发布日期:2023-12-29 12:08     点击次数:62

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?ARMFPGADSP?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ARMFPGADSP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。

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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, EEPROM带电可擦可编程存储器芯片大全这也是目前电子行业开发的主流。

3.DSP(Digital Singnal Processor),CMOS图像传感器集成电路芯片即数字信号处理器, 芯片交易网IC交易网是一种独特的微处理器, ATMEGA系列ATMEL芯片COM有自己的完整指令系统, 电子元器件PDF资料大全能够进行高速、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,芯片交易网IC交易网添加各种新功能,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