Mikrokontrollerien suosion kasvaessa insinöörit käyttävät mikrokontrollereita enemmän kuin FPGA: ita. Mikro on tullut hallitseva yli FPGA koska niiden halpa hinta, hyvä tuki, helppo saatavuus, iso yhteisö, monipuolisuus, ohjelmointi jne Mutta muuten mikroprosessorit on joitakin rajoituksia, kuten ohjeet asetettu, peräkkäistä suorittamista (peräkkäinen käsittely), joustavuuden ja uudelleenkäytettävyyden puute jne. FPGA voi kuitenkin voittaa nämä rajoitukset, koska FPGA: t suorittavat ohjelmia samanaikaisesti, ja se on joustava ja uudelleenkäytettävä, joten se voidaan ohjelmoida uudelleen ja uudelleen eri tehtäviin.
Mikä on FPGA ja miten se eroaa mikrokontrollerista
Field-Programmable Gate Array on integroitu piiri piisiru, joka on joukko loogisia portteja ja tämän taulukon voi ohjelmoida alan eli käyttäjä voi korvata olemassa olevan kokoonpanoissa uusine määritelty kokoonpanoissa ja voi luoda oman digitaalisen piirin kenttä. FPGA: ita voidaan pitää tyhjänä levynä. FPGA: t eivät tee mitään itsestään, kun taas suunnittelijoiden on luotava kokoonpanotiedosto, jota usein kutsutaan bittitiedostoksi FPGA: lle. FPGA käyttäytyy kuin digitaalinen piiri, kun se on ladattu bittitiedostolla.
Mikro-ohjaimissa näin ei ole, koska mikro-ohjaimia ei voida ohjelmoida tai rakentaa uudelleen kentällä. Käyttäjä ei saa korvata olemassa olevia kokoonpanojaan, eikä hän voi luoda mitään digitaalista virtapiiriä kentälle. Mikrokontrollerit on helppo ohjelmoida ja yhteisö on myös laaja. Mikrokontrollerit ovat räätälöityjä minitietokoneita, jotka tulevat IC-muodossa, kun taas FPGA: t sisältävät vain logiikkalohkoja, jotka voidaan jälleen kytkeä uudelleen sähköisesti. Myös mikro-ohjaimien osalta se kuluttaa vähemmän virtaa kuin FPGA: t. FPGA: iden tiedetään olevan kalliita, ja se vaatii enemmän kustannuksia kuin mikro-ohjain minkä tahansa laitteen rakentamisessa. FPGA-laitteiden asentaminen vie huomattavasti enemmän aikaa, kun taas mikrokontrollereita on saatavana helposti rakennettuina tiettyjä sovelluksia varten.
FPGA-arkkitehtuuri
FPGA: lla on säännöllinen loogisten solujen tai moduulien ja linkitysten rakenne, jota kehittäjät ja suunnittelijat valvovat täysin. FPGA on rakennettu pääosin kolmesta päälohkosta, kuten konfiguroitava logiikkalohko (CLB), I / O-lohkot tai tyynyt ja kytkinmatriisi- / yhteenliitäntäjohdot. Kutakin lohkoa käsitellään jäljempänä lyhyesti.
- CLB (konfiguroitava logiikkalohko): Nämä ovat FPGA: n perussoluja. Se koostuu yhdestä 8-bittisestä toimintageneraattorista, kahdesta 16-bittisestä toimintageneraattorista, kahdesta rekisteristä (kiikarit tai salvat) ja uudelleenohjelmoitavista reititysohjaimista (multiplekserit). CLB: itä käytetään muiden suunniteltujen toimintojen ja makrojen toteuttamiseen. Jokaisella CLB: llä on tulot kummallakin puolella, mikä tekee niistä joustavia logiikan kartoitusta ja osiointia varten.
- I / O-tyynyt tai -lohkot: Tulo- / lähtöalustoja käytetään ulkopuolisille oheislaitteille FPGA: n toimintojen käyttämiseen. I / O-tyynyjen avulla se voi myös kommunikoida FPGA: n kanssa erilaisille sovelluksille käyttämällä erilaisia oheislaitteita.
- Kytkinmatriisi- / yhteenliitäntäjohdot: Kytkinmatriisia käytetään FPGA: ssa pitkien ja lyhyiden kytkentäjohtojen liittämiseen toisiinsa joustavasti. Se sisältää myös transistorit kytkemään päälle / pois päältä eri linjat.
Kun tarvitaan FPGA: ita
Kuten edellä mainittiin, mikrokontrollereilla on joitain rajoituksia eikä niitä voida käyttää tehtävän suorittamiseen rinnakkain, koska mikrokontrolleri ja mikroprosessorit suorittavat ohjelmia peräkkäin, mikä tekee siitä hieman hidasta joissakin sovelluksissa, tässä skenaariossa FPGA: lla on etu ja niitä voidaan käyttää tehokkaasti. Myös mikro-ohjain voi suorittaa rajoitettuja tehtäviä, koska niissä on ohjeet ja piirit. Ohjelmoijan on noudatettava rajoituksia kehittäessään koodia. Joten myös tässä skenaariossa FPGA: lla on etu.
Mikrokontrollereiden tapauksessa prosessori vaihtaa koodista toiseen jonkin tason rinnakkaisuuden saavuttamiseksi. Koodien kirjoittaminen mikrokontrollereille on helpompaa kuin FPGA: t. Rinnakkainen käsittely valmiutta FPGA voit ohjata keskeytyksiä tehokkaasti käyttämällä äärellisen Machines (FSM: ien).
Mikro-ohjaimissa on otettava huomioon aika, jonka ISR vie keskeytyksen ratkaisemiseksi. Voit kytkeä FPGA: n helposti uudelleen vain ohjelmoimalla se uudelleen. FPGA: n kokoonpano ladataan konfiguroitaviin logiikkasoluihin, kun virta kytketään päälle.
Sinun ei tarvitse tehdä mitään muutoksia laitteistoon FPGA: n uudelleenohjelmoimiseksi. FPGA: t soveltuvat rinnakkaisdatan nopeaan käsittelyyn ja niillä on suuri mukautettavuusaste. Niillä on kuitenkin myös prototyypin toiminnan ja kokoonpanon monimutkaisuuden haittoja. Joten FPGA: t voidaan valita näillä eduilla verrattuna mikrokontrollereihin. Aloitetaan FPGA-ohjelmointi ja korostetaan