处理器史话 | FPGA在MCU领域的“一席之地”将何去何从?
ISE | ||
Actel | 提供非易失性FPGA | Libero |
Lattice | 提供瞬时上电操作、安全性和节省空间的单芯片解决方案的一系列无可匹敌的非易失可编程器件。 | ISPLEVER |
Atmel | 2016年,被美国MICROCHIP收购 |
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尽管FPGA和CPLD都是可编程ASIC器件,有很多共同特点,但由于CPLD和FPGA结构上的差异,具有各自的特点:
| CPLD | FPGA |
应用场合 | 适合完成各种算法和组合逻辑 | 适合于完成时序逻辑 |
时序延迟 | 均匀的、可预测 | 不可预测 |
编程原理 | 通过修改具有固定内连电路的逻辑功能来编程 | 可在逻辑门下编程,比CPLD具有更大的灵活性 |
集成度 | 低 | 高 |
编程方式 | 采用E2PROM或FAST FLASH技术,无需外部存储器芯片,使用简单; 编程次数可达1万次 | 需存放在外部存储器上,使用方法复杂; 编程任意次,可在工作中快速编程,从而实现板级和系统级的动态配置 |
速度 | 逻辑块级编程,速度快 | 门级编程,并且CLB之间采用分布式互联,速度慢 |
保密性 | 好 | 差 |
功耗 | 大 | 小 |
(4) 市场发展
20世纪90年代后期FPGA市场就已经过一番激烈整合,许多业者不是退出PLD(可程序化逻辑装置)市场,就是出售其PLD业务部门,或将PLD业务部门分立成独立公司,或进行购并等。
时至今日,FPGA市场的主要业者仅剩数家,包括Altera、Xilinx、Actel、Atmel、Lattice、QuickLogic等,不过2007年11月QuickLogic也确定淡出FPGA市场,并转进发展CSSP(CustomerSpecificStandardProduct)。
但FPGA领域依然有新兴业者出现,例如AchronixSemiconductor、MathStar等。且除了单纯数字逻辑性质的可程序逻辑装置外,混讯、模拟性质的可程序逻辑装置也展露头角,例如:
CypressSemiconductor的PSoC(ProgrammableSystem-on-Chip)即具有可组态性的混讯电路、Actel公司也提出可程序化的混讯芯片--Fusion,或者也有业者提出所谓的现场可程序化模拟数组(FieldProgrammableAnalogArray;FPAA)等,相信这些都能为可程序化芯片带来更多的发展动能。
Cypress的PSoC典型应用
FPGA产品的应用领域已经从原来的通信扩展到消费电子、汽车电子、工业控制、测试测量等广泛的领域。而应用的变化也使FPGA产品近几年的演进趋势越来越明显:
一方面,FPGA供应商致力于采用当前最先进的工艺来提升产品的性能,降低产品的成本;
另一方面,越来越多的通用IP(知识产权)或客户定制IP被引入FPGA中,以满足客户产品快速上市的要求。此外,FPGA企业都在大力降低产品的功耗,满足业界越来越苛刻的低功耗需求。
4. ASIC、单片机和DSP的区别与联系
ASIC原本就是专门为某一项功能开发的专用集成芯片,比如:摄像头里面的芯片,小小的一片,集成度很低,成本很低,可是够用了。后来ASIC发展了一些,称为半定制专用集成电路,相对来说更接近FPGA,甚至在某些地方,ASIC就是个大概念,FPGA属于ASIC之下的一部分。
单片机就是一个"百搭"的通用CPU,提供各种接口来对整体进行控制,相当一个总调度,简单的功能一片CPU独立工作也就完成了。原来的51系列就是一堆IO口,后来慢慢的把常用的PWM、AD之类的功能加入了单片机。接下来又出现了AVR、PIC、ARM、HOTEK……,其实ARM9以后,已经说不清ARM算哪类了,目前的架构来看,ARM更接近DSP。
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