一文看懂fpga和单片机的区别
一文讲解单片机、ARM、MUC、DSP、FPGA、嵌入式错综复杂的关系！
一文讲解单片机、ARM、MUC、DSP、FPGA、嵌入式错综复杂的关系！首先，“嵌入式”这是个概念，准确的定义没有，各个书上都有各自的定义。
但是主要思想是一样的，就是相比较PC机这种通用系统来说，嵌入式系统是个专用系统，结构精简，在硬件和软件上都只保留需要的部分，而将不需要的部分裁去。
所以嵌入式系统一般都具有便携、低功耗、性能单一等特性。
然后，MCU、DSP、FPGA这些都属于嵌入式系统的范畴，是为了实现某一目的而使用的工具。
MCU俗称”单片机“经过这么多年的发展，早已不单单只有普林斯顿结构的51了，性能也已得到了很大的提升。
因为MCU必须顺序执行程序，所以适于做控制，较多地应用于工业。
而ARM本是一家专门设计MCU的公司，由于技术先进加上策略得当，这两年单片机市场份额占有率巨大。
ARM的单片机有很多种类，从低端M0(小家电)到高端A8、A9(手机、平板电脑)都很吃香，所以也不是ARM的单片机一定要上系统，关键看应用场合。
DSP叫做数字信号处理器，它的结构与MCU不同，加快了运算速度，突出了运算能力。
可以把它看成一个超级快的MCU。
低端的DSP，如C2000系列，主要是用在电机控制上，不过TI公司好像称其为DSC(数字信号控制器)一个介于MCU和DSP之间的东西。
高端的DSP，如C5000/C6000系列，一般都是做视频图像处理和通信设备这些需要大量运算的地方。
FPGA叫做现场可编程逻辑阵列，本身没有什么功能，就像一张白纸，想要它有什么功能完全靠编程人员设计(它的所有过程都是硬件，包括VHDL和Verilog HDL程序设计也是硬件范畴，一般称之为编写“逻辑”。
)。
如果你够NB，你可以把它变成MCU，也可以变成DSP。
由于MCU和DSP的内部结构都是设计好的，所以只能通过软件编程来进行顺序处理，而FPGA则可以并行处理和顺序处理，所以比较而言速度最快。
那么为什么MCU、DSP和FPGA会同时存在呢?那是因为MCU、DSP的内部结构都是由IC设计人员精心设计的，在完成相同功能时功耗和价钱都比FPGA要低的多。
(完整版)什么是FPGA
3、DSP实际应该称为DSPs，即用于DSP处理的专用芯片。跟普通计算机的区别一方面是他是哈佛结构的，也就是数据和程序空间分开（普通计算机是冯诺依曼结构）。另一方面他有流水线结构，不过现在其他也有了，见贤思齐。再一方面他有专用的硬件算法电路，用以完成DSP运算，比如最基本的乘法累加。上过DSP的就知道，蝶形算法FFT什么的，拆成最基本单元就是乘法累加，把这部分加速了，整体性能就有非常大的提高。DSP对于流媒体的处理能力远远的优于通用CPU。所以你看现在手机CPU，至少语音部分都是用DSP的。后来DSP概念也复杂化，各家都把一个控制核心整合到DSP里面，比如现在的智能手机芯片。可以看一下高通或者TI的片，基本是一个ARM核控制整体运算，一个DSP处理语音编解码，一个GPU负责图像运算，一个基带和天线处理模块负责通信，再加一些七七八八的东东比如GPS模块什么的。
2.单片机、某一项功能开发的专用集成芯片，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。
2、FPGA基本就是高端的CPLD，数字电路。这种器件是用逻辑门来表述性能的。本身他就是一堆的逻辑门，与非门、或非门、触发器（可以用与非门形成吧）等基本数字器件，编程决定了有多少器件被使用以及它们之间的连接。通过硬件描述语言把它转成电路连接，从最基本的逻辑门层面上连接成电路（参见数字电路书上那些全加器触发器什么的）。应该说，虽然看起来像一块CPU，其实是完全硬件实现的。它是在PAL、GAL、EPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。FPGA在抗干扰，速度上有很大优势。
单片机和fpga
单片机和fpga单片机和FPGA都是现代数字电路开发中的两种核心技术。
虽然它们在不同的领域有着不同的应用，但它们都是数字电路研究和设计领域中的两个重要分支。
本文将分别介绍单片机和FPGA的概念、原理与应用，并比较它们的优点和缺点。
单片机单片机（Microcontroller，简称MCU），是一种高度集成电路芯片，具有CPU、存储器、通信端口、定时器等外设，可以通过代码对其进行码的负载和控制，并控制外接的器件或设备。
单片机的主要优点是方便集成，可靠性高，并且可运行多种应用程序。
常见的单片机主要由以下几部分组成：1.中央处理器（CPU）：负责运行程序指令和控制电器的操作。
2.存储器：存放程序、变量和常量等数据。
3.输入输出（I/O）接口：将信号传输到外部设备或接收外部设备的信号。
4.计时器/计数器：可用于定时或计数。
5.高速串行通讯接口：用于与其他设备进行通信。
单片机应用十分广泛，从家用电器到工业自动化系统都有单片机的身影。
例如，在家用电器方面，它可以被用来控制灯光、计数器、温度、湿度、风扇速度等；在工业自动化系统方面，它可以被用来控制传感器、机器人、闸门等。
FPGAFPGA（Field Programmable Gate Array），中文翻译为现场可编程门阵列，是一种高度灵活的可编程逻辑电路。
FPGA主要由数字逻辑单元（Logic Blocks）、可编程开关（CLB）、输入输出（IO）、内存、数字信号处理器（DSP）、时钟管理单元和片上系统（SoC）等部分组成。
FPGA的优点在于可重构性高、可定制性高、可裸机开发、抗干扰性高。
其缺点在于高成本、功耗高、应用难度相对较大。
FPGA经常被用于计算机硬件加速器，数字信号处理（DSP）、通信网络、航空航天、金融交易中高频交易、机器人控制、医疗等领域。
FPGA和单片机的对比单片机和FPGA的最大区别在于，单片机的逻辑固定，而FPGA的逻辑可以随意编程。
FPGA比单片机更加灵活，适用于数据量较大或计算量较大的应用场合，而单片机适用于简单的控制任务。
FPGA、CPLD、ASIC、DSP、单片机的区别
1. FPGAFPGA（Field－Programmable Gate Array），即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。
它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。
以硬件描述语言（Verilog或VHDL）所完成的电路设计，可以经过简单的综合与布局，快速的烧录至FPGA 上进行测试，是现代IC设计验证的技术主流。
这些可编辑元件可以被用来实现一些基本的逻辑门电路（比如AND、OR、XOR、NOT）或者更复杂一些的组合功能比如解码器或数学方程式。
在大多数的FPGA里面，这些可编辑的元件里也包含记忆元件例如触发器（Flip－flop）或者其他更加完整的记忆块。
系统设计师可以根据需要通过可编辑的连接把FPGA内部的逻辑块连接起来，就好像一个电路试验板被放在了一个芯片里。
一个出厂后的成品FPGA的逻辑块和连接可以按照设计者而改变，所以FPGA可以完成所需要的逻辑功能。
什么是FPGA?简单来说，FPGA就是“可反复编程的逻辑器件”。
FPGA取自Field Programmable Gate Array的首个字母，代表现场(Field)可编程(Programmable)逻辑阵列(Gate Array)。
由于在产品发售后您仍然可以对产品设计作出修改，因此我们可以顺利地对产品进行更新以及针对新的协议标准作出相应改进。
相对于对售后产品设计无法进行修改的ASIC和ASSP来说，这是FPGA特有的一个优势。
由于FPGA 可编程的灵活性以及近年来科技的快速发展，FPGA也正向高集成，高性能，低功耗，低价格的方向发展，并具备了与ASIC和ASSP 同等的性能，被广泛地使用在各行各业的电子及通信设备里。
FPGA与CPLD的区别尽管很多人听说过CPLD，但是关于CPLD与FPGA之间的区别，了解的人可能不是很多。
单片机和PLD,FPGA在原理和用途上有什么区别
PLD是Programmable Logic Device（可编程逻辑器件）的缩写，是一种集成电路。电子工程师可以使用PLD来实现组合逻辑以及时序逻辑。PLD市场有两个主要部分：CPLD和FPGA，分别代表两种截然不同的芯片结构。
FPGA是Field Programmable Gate Array（现场可编程门阵列）的缩写，代表的是一种可编程逻辑器件，它可以在制造完成后由用户根据自己的需要定义其逻辑功能。FPGA包含了一个逻辑单元（可以是门，也可以是查找表RAM）的阵列、触发器以及可编程的互连线。除此之外，现在的一些大规模FPGA还包含了片内RAM、嵌入式CPU、高速收发器等资源。FPGA 的显著特点是有一个窄输入的逻辑单元，使用分布式互连方案，相对于传统的诸如PAL和PLA之类的可编程逻辑器件来说，FPGA的设计更加灵活。
单片机、ARM、DSP、FPGA的技术特点和区别单片机
单片机、ARM、DSP、FPGA的技术特点和区分- 单片机单片机作为最典型的嵌入式处理器，它的成功应用推动了嵌入式系统的进展。
单片机以体积小、功能强、牢靠性好、性能价格比高等特点，已成为实现工业生产技术进步和开发机电一体化和智能化测控产品的重要手段。
图2所示为单片机。
图1单片机图2ARM处理器ARM（AdvancedRISCMachines）是微处理器行业的一家知名企业，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。
ARM架构是面对低预算市场设计的第一款RISC微处理器，基本是32位单片机的行业标准，它供应一系列内核、体系扩展、微处理器和系统芯片方案，四个功能模块可供生产厂商依据不同用户的要求来配置生产。
目前ARM在手持设备市场占有90以上的份额，可以有效地缩短应用程序开发与测试的时间，也降低了研发费用。
图3所示为ARM处理器。
DSP（digitalsignalprocessor）是一种独特的微处理器，有自己的完整指令系统，是以数字信号来处理大量信息的处理器。
图4所示为TI公司的DSP处理器系列。
DSP实时运行速度可达每秒数以千万条简单指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。
与通用微处理器相比，DSP芯片的其他通用功能相对较弱些。
图3DSP芯片FPGA是英文FieldProgrammableGateArray（现场可编程门阵列）的缩写，它是在PAL、GAL、PLD等可编程器件的基础上进一步进展的产物，并非是一种处理器。
用户可对FPGA内部的规律模块和I/O模块重新配置，以实现用户的规律。
FPGA能完成任何数字器件的功能。
目前FPGA的品种很多，有XILINX的XC系列、TI公司的TPC系列、ALTERA公司的FIEX系列等。
图4所示为ALTERA公司的FPGA产品系列。
图4FPGA产品。
DSP、MCU、CPLD、ARM、FPGA芯片的区别
DSP、MCU、CPLD、ARM、FPGA芯片的区别1，单片机小型电脑处理器，最小可以到8个脚，价格便宜，最便宜2块钱2，PLC可变逻辑控制器，主要用在工业控制，里面是类似一个加强的单片机。
对输入输出均有做处理（抗干扰能力、带负载能力都增强）。
例如抗干扰，增加带负载驱动能力3，DSP 数字信号处理芯片，这个用途可做信号处理，例如图像处理，数据采集处理，它比单片要快很多，比单片机功能要强大4，FPGA、CPLD可变逻辑控制，这个做逻辑处理控制，小型的CPLD是没有中央处理器的，大型可以嵌入系统，功能在单片机之上，适合做大型的数据处理，逻辑控制。
其价格不便宜。
但是他和单片机有本质的区别。
例如单片机有内嵌外设AD，DA转换等，CPLD则需要通过控制其他外设IC。
要想诠释清楚，也非三言两语能道明，还是多看看书本吧学习可以以单片机为先，其次是FPGA，CPLD，DSP。
PLC比较简单，学会前面后面只要了解一周一般都会了一家之言，欢迎指证：DSP：数字信号处理器，处理器采用哈弗结构，工作频率较高，能大幅度提高数字信号处理算法的执行效率。
MCU：微控制器，主要用于控制系统，工作频率一般来说比DSP低，硬件上具有多个IO 端口，同时也集成了多个外设，主要是便于在控制系统中的应用。
至于ARM处理器，个人认为是MCU的高级版本，ARM本身只是一个内核，目前已经有多个版本。
CPLD：复杂可编程逻辑器件FPGA：现场可编程门阵列后两者都是可编程器件，CPLD目前一半采用FLASH技术，而FPGA采用SRAM技术，这就决定了FPGA需要采用特定的配置技术。
同时FPGA的规模要比CPLD大得多，但CPLD应用起来相对要简单的多。
DSP主要用做运算，如语音，图像等信号的运算处理，但基本不用做控制。
MCU，FPGA，ARM主要用做控制，MCU低价低功耗，但门限很少，结构简单，不能实现复杂控制。
ARM控制能力较强，但运算能力相对较弱。
浅谈单片机与FPGA的异同
浅谈单片机与FPGA的异同作者：黄金凤来源：《电脑知识与技术》2016年第23期摘要：对于普通高校电子与通信专业的学生，一般在大二、大三学期会学习关于单片机、嵌入式系统设计、DSP、EDA、FPGA、CPLD等相关课程。
学生学习完这些课程后，对于这些硬件之间的异同掌握的不是很好，而对于程序设计语言却能熟练掌握。
其实，单片机、嵌入式系统、DSP等硬件电路固定的芯片，它们是根据存储程序控制原理，由芯片执行一条条指令完成数据的输入、存储、处理、展现等功能；而FPGA、CPLD芯片属于可编程逻辑器件，它们的电路结构不是固定的，可以通过特定的描述方式得到不同的电路系统结构，从而完成不同的设计任务。
本论文从内部逻辑结构和开发方式两方面简述单片机和FPGA芯片，旨在帮助学生理清电子电路系统设计中所应用的核心芯片之间的异同，更好的学习本专业相关课程，更早的认识到未来工作方向。
关键词：单片机； FPGA；异同中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）23-0201-031 概述信息技术正在快速发展，其应用已经深入到各个领域各个方面。
如今越来越多的电子产品向着智能化、微型化、低功耗方向发展，其中有的产品还需要实时控制和信号处理。
电子系统的复杂性在不断增加，它迫切要求电子设计技术也有相应的变革和飞跃。
现在学校为了适应社会对于电子技术人才的需求，普通院校一般都开设关于单片机、嵌入式ARM、DSP、EDA、FPGA等相关课程，很多学生学完这些课程后，对这些芯片异同比较模糊，而对于程序设计语言却能熟练掌握。
简单从定义上讲，单片机（MCU），又称为微控制器，在一块半导体芯片上集中了CPU，ROM，RAM，I/O Interface， timer/counter， interrupt system，构成一台完整的数字计算机。
FPGA，现场可编程逻辑阵列，本身没有什么功能，就像一张白纸，想要它有什么功能完全靠编程人员设计，你可以把它变成MCU，也可以变成DSP。
ARM,单片机,FPGA,嵌入式,DSP
简单的说，嵌入式是嵌入式系统的简称，所谓嵌入式系统是指嵌入到应用对象中的专用计算机系统。
这里的对象就是指产品，比如日常使用的冰箱、空调、洗衣机，或者手机、游戏机等。
这些产品中都有计算机系统，这类计算机系统就是嵌入式计算机系统。
至于单片机、ARM、FPGA、DSP等都是实现嵌入式系统的硬件平台。
根据对象体系的功能复杂性和计算处理复杂性，提供的不同选择。
对于简单的家电控制嵌入式系统，采用简单的8位单片机就足够了，价廉物美，对于手机和游戏机等，就必须采用32位的ARM和DSP等芯片了。
FPGA是一种更偏向硬件的实现方式。
所以要学习嵌入式，要从单片机开始，然后学习ARM和DSP之类我个人认为你说的刚好相反。
不是别的，FPGA就是自己构建硬件电路，而DSP有内嵌的硬件乘法模块。
单片机应该是偏软的，比如说吧, 现在基本上可以完全用高级语言（如C）来编写单片机程序，而DSP 确还是要用到汇编。
你要知道，汇编可以说就是硬件语言。
呵呵，希望对你有用————ARM、FPGA和DSP的特点和区别是什么?发布时间：2009-5-8 14:25 发布者：ARM 阅读次数：833 DSP（digital singnal processor）是一种独特的微处理器，有自己的完整指令系统，是以数字信号来处理大量信息的器件。
一个数字信号处理器在一块不大的芯片内包括有控制单元、运算单元、各种寄存器以及一定数量的存储单元等等，在其外围还可以连接若干存储器，并可以与一定数量的外部设备互相通信，有软、硬件的全面功能，本身就是一个微型计算机。
DSP采用的是哈佛设计，即数据总线和地址总线分开，使程序和数据分别存储在两个分开的空间，允许取指令和执行指令完全重叠。
也就是说在执行上一条指令的同时就可取出下一条指令，并进行译码，这大大的提高了微处理器的速度。
另外还允许在程序空间和数据空间之间进行传输，因为增加了器件的灵活性。
其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数字信号，再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。
FPGA与单片机实现串行通信
FPGA与单片机实现串行通信FPGA（Field-Programmable Gate Array）和单片机是两种常见的嵌入式系统设计元件。
FPGA是一种可编程逻辑芯片，可以重新配置内部逻辑电路以实现各种不同的功能。
它由大量的逻辑门、存储单元和I/O（输入/输出）资源组成。
相比于单片机，FPGA具有更高的灵活性和通用性，并且可以实现更高性能的应用。
单片机则是一种集成了处理器、内存和各种外设接口的微控制器芯片。
它通常具有较小的尺寸和低功耗特性，适用于较简单的应用场景。
单片机通常使用汇编语言或高级编程语言进行程序设计，并通过输入/输出引脚与外部设备进行通信。
串行通信是一种将数据按照位的顺序依次传输的通信方式。
在FPGA与单片机之间实现串行通信有多种方法，其中常见的包括USART、SPI、I2C和UART等。
USART（Universal Synchronous/AsynchronousReceiver/Transmitter）是一种通用的串行接口，可以工作在同步或异步模式下。
FPGA和单片机可以通过USART接口进行双向数据传输。
USART接口包含多个引脚，包括数据线、时钟线和控制线。
通过配置合适的配置参数，可以实现不同的通信速率和数据格式。
SPI（Serial Peripheral Interface）是一种全双工的串行通信协议，常用于外设与控制器之间进行高速数据传输。
SPI接口由四根线组成，包括主机输出（MISO）、主机输入（MOSI）、时钟（SCLK）和片选（SS）线。
FPGA可以作为SPI主机，单片机作为SPI从机，通过配置合适的时序和数据格式实现数据的传输。
I2C（Inter-Integrated Circuit）是一种双线串行总线，用于短距离内的设备通信。
I2C由两根线组成，包括串行数据线（SDA）和串行时钟线（SCL）。
FPGA和单片机可以通过I2C接口进行双向数据传输。
在I2C通信中，所有设备都必须拥有唯一的地址，以便正确识别和通信。
CPU;MPU;MCU三者以及ARMDSPFPGA三者的区别
CPU MPU MCU1 CPUCentral Processing Unit,中央处理器中央处理器CPU是电子计算机的主要器件之一,其功能主要是解释计算机指令及处理计算机软件中的数据;1.1 CPU的组成CPU由运算器、控制器和寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态的总线构成;运算器：进行算术运算和逻辑运算部件:算数逻辑单元、累加器、寄存器组、路径转换器、数据总线;控制器：控制程序的执行,包括对指令进行译码、寄存,并按指令要求完成所规定的操作,即指令控制、时序控制和操作控制;复位、使能部件:计数器、指令暂存器、指令解码器、状态暂存器、时序产生器、微操作信号发生器;寄存器：用来存放操作数、中间数据及结果数据;1.2 CPU的工作原理CPU从存储器或高速缓冲存储器中取出指令,放入指令寄存器,并对指令译码,将指令分解成一系列的微操作,然后发出各种控制命令,执行微操作,从而完成一条指令的执行;可分为四个阶段：提取Fetch、解码Decode、执行Execute和写回Writeback;注：指令是计算机规定执行操作的类型和操作数的基本命令;指令是由一个字节或者多个字节组成,其中包括操作码字段、一个或多个有关操作数地址的字段以及一些表征机器状态的状态字以及特征码;有的指令中也直接包含操作数本身;第一阶段：提取从存储器或高速缓冲存储器中检索指令为数值或一系列数值;由程序计数器Program Counter指定存储器的位置,程序计数器保存供识别目前程序位置的数值;换言之,程序计数器记录了CPU在目前程序里的踪迹;提取指令之后,程序计数器根据指令长度增加存储器单元;指令的提取必须常常从相对较慢的存储器寻找,因此导致CPU等候指令的送入;这个问题主要被论及在现代处理器的快取和管线化架构;第二阶段：解码CPU根据存储器提取到的指令来决定其执行行为;在解码阶段,指令被拆解为有意义的片断;根据CPU的指令集架构Instruction Set Architecture, ISA定义将数值解译为指令;一部分指令数值为运算码Opcode,其指示要进行哪些运算;其它的数值通常供给指令必要的信息,诸如一个加法Addition运算的运算目标;这样的运算目标也许提供一个常数值即立即值,或是一个空间的定址值：暂存器或存储器位址,以定址模式决定;在旧的设计中,CPU里的指令解码部分是无法改变的硬件设备;不过在众多抽象且复杂的CPU和指令集架构中,一个微程序时常用来帮助转换指令为各种形态的讯号;这些微程序在已成品的CPU中往往可以重写,方便变更解码指令;第三阶段：执行在提取和解码阶段之后,接着进入执行阶段;该阶段中,连接到各种能够进行所需运算的CPU部件;例如,要求一个加法运算,算数逻辑单元ALU,Arithmetic Logic Unit将会连接到一组输入和一组输出;输入提供了要相加的数值,而输出将含有总和的结果;ALU内含电路系统,易于输出端完成简单的普通运算和逻辑运算比如加法和位元运算;如果加法运算产生一个对该CPU的处理而言过大的结果,在标志暂存器里,运算溢出Arithmetic Overflow标志可能会被设置;第四阶段：写回以一定格式将执行阶段的结果简单的写回;运算结果经常被写进CPU内部的暂存器,以供随后指令快速存取;在其它案例中,运算结果可能写进速度较慢,但容量较大且较便宜的主记忆体中;某些类型的指令会操作程序计数器,而不直接产生结果;这些一般称作“跳转”Jumps,并在程式中带来循环行为、条件性执行透过条件跳转和函式;许多指令也会改变标志暂存器的状态位元;这些标志可用来影响程式行为,缘由于它们时常显出各种运算结果;例如,以一个“比较”指令判断两个值的大小,根据比较结果在标志暂存器上设置一个数值;这个标志可由随后的跳转指令来决定程式动向;在执行指令并写回结果之后,程序计数器的值会递增,反覆整个过程,下一个指令周期正常的提取下一个顺序指令;如果完成的是跳转指令,程序计数器将会修改成跳转到的指令位址,且程序继续正常执行;许多复杂的CPU可以一次提取多个指令、解码,并且同时执行;这个部分一般涉及“经典RISC管线”,那些实际上是在众多使用简单CPU的电子装置中快速普及常称为微控制器Microcontroller;2 MPUMicroprocessor Unit,微处理器就物理性来说,MPU就是一块集成了数量庞大的微型晶体管与其他电子组件的半导体集成电路Integrated Circuit, IC芯片;微处理器MPU通常代表一个功能强大的CPU,但不是为任何已有的特定计算目的而设计的芯片;MPU与传统的CPU相比,具有体积小、重量轻和容易模块化等优点;2.1 MPU的组成MPU的组成部分有：算术逻辑单元ALU,Arithmetic Logical Unit；累加器和通用寄存器组；程序计数器；运算器；时序和逻辑控制电路；数据和地址总线;其中运算器和控制器是其主要组成部分;MPU能完成取指令、执行指令,以及与外界存储器和逻辑部件交换信息等操作,是微型计算机的运算控制部分;它可与存储器和外围电路芯片组成微型计算机;常见的MPU有Motorola的68K系列和Intel的X86系列;2.2 MPU的分类根据处理对象的不同分类：用作处理通用数据时,叫作中央处理器Central Processing Unit, CPU这也是最为人所知的应用如：Intel Pentium CPU；专用于作图像数据处理的,叫作图形处理器Graphics Processing Unit, GPU如Nvidia GeForce 6150 GPU；用于音频数据处理的,叫作音频处理器Audio Processing Unit, APU如Creative emu10k1 APU等等;2.3 MPU的体系结构：冯·诺伊曼结构和哈佛结构冯·诺伊曼结构冯·诺伊曼结构或普林斯顿结构是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的存储器结构;程序指令存储地址和数据存储地址指向同一个存储器的不同物理位置,因此程序指令和数据的宽度相同,如英特尔公司的8086中央处理器的程序指令和数据都是16位宽;目前使用冯·诺伊曼结构的中央处理器和微控制器有很多;除了上面提到的英特尔公司的8086,英特尔公司的其他中央处理器、安谋公司的ARM7、MIPS公司的MIPS处理器也采用了冯·诺伊曼结构;哈佛结构哈佛结构是一种将程序指令存储器和数据存储器分开的存储器结构;中央处理器首先到程序指令存储器中读取程序指令内容,解码后得到数据地址,再到相应的数据存储器中读取数据,并进行下一步的操作通常是执行;程序指令存储和数据存储分开,可以使指令和数据有不同的数据宽度,如Microchip公司的PIC16芯片的程序指令是14位宽度,而数据是8位宽度;哈佛结构的微处理器通常具有较高的执行效率;其程序指令和数据指令分开组织和存储的,执行时可以预先读取下一条指令;目前使用哈佛结构的中央处理器和微控制器有很多,除了上面提到的Microchip公司的PIC系列芯片,还有摩托罗拉公司的MC68系列、Zilog 公司的Z8系列、ATMEL公司的AVR系列和Advanced RISC Machines安谋公司的ARM9、ARM10和ARM11,51单片机也属于哈佛结构;2.4 MPU的典型代表:DSPDigital Signal Processor,数字信号处理器DSPDigital signal processor是一种特殊结构的CPU,有自己的完整指令系统；它专门用于处理数字信号的各种功能,如FFT、数字滤波算法、加密算法和复杂控制算法等;其工作原理是,接受模拟信号并转换成‘0’和‘1’的数字信号,再对数字信号进行修改、删除、强化,并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式;它不仅具有可编程性,而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序,远远超过通用微处理器,它的强大数据处理能力和高运行速度,是最值得称道的两大特色;DSP芯片,也称数字信号处理器,是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器,包括控制单元、运算单元、各种寄存器以及一定数量的存储单元等,在其外围还可以连接若干存储器,并可以与一定数量的外部设备互相通信,有软、硬件的全面功能,本身就是一个微型计算机;其主要应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法;根据数字信号处理的要求,DSP芯片一般具有如下主要特点：1在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法；2程序和数据空间分开哈佛结构,可以同时访问指令和数据；3片内具有快速RAM,通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问；4具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持；5快速的中断处理和硬件I/O支持；6具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器；7可以并行执行多个操作；8支持流水线操作,使取指、译码和执行等操作可以重叠执行;目前有许多微处理器MPU逐渐演化为微控制器MCU比如arm,因此这些概念开始融合,所以处理器包括CPU,MCU,DSP;ARM目前是嵌入式处理器的代名词：由CPU,少量的RAM,FLASH,和其它接口封装而组成的;3 MCUMicrocontroller Unit,微控制器/单片机3.1 MCU的概念MCU是将微型计算机的主要部分包括CPU,存储器,定时/计数器Timer/Counter,各种I/O接口集成在一个芯片上的单芯片微型计算机,实现嵌入式应用,故也称单片机Single Chip Microcomputer,单片微型计算机;随后为了满足控制领域的嵌入式应用,单片机中不断扩展一些满足控制要求的电路单元,目前单片机已广泛称为微控制器MCU;也有由微处理器发展的微控制器,比如Intel的386EX就是很成功的80386微处理器的微控制器版本,它与嵌入式应用的微处理器一样,也称为嵌入式微处理器;嵌入式处理器的高端产品有：Advanced RISC Machines公司的ARM、Silicon Graphics公司的MIPS、IBM 和Motorola的Power PC 、Intel的X86和i960芯片、AMD的Am386EM、Hitachi的SH RISC 芯片;3.2 MCU的概述绝大多数现在的单片机都是基于冯·诺伊曼结构的,这种结构清楚地定义了嵌入式系统所必需的四个基本部分：一个中央处理器核心,程序存储器只读存储器或者闪存、数据存储器随机存储器、一个或者更多的定时/计时器,还有用来与外围设备以及扩展资源进行通信的输入/输出端口,所有这些都被集成在单个集成电路芯片上;说单片机与通用型中央处理单元芯片不同,是因为前者一般很容易配合最小型的外部支持芯片制成工作计算机,这样就可以很容易的把单片机系统植入装置内部来控制装置了;近年来为了在指令和数据上使用不同的字宽,并提高处理器流水线速度,哈佛结构在微控制器Microcontroller和数字信号处理器Digital Signal Processor, DSP也逐渐得到了广泛的应用;传统的微处理器是不允许这么做的;它要完成单片机的工作,就必须连接一些其他芯片;比如说,因为芯片上没有数据存储器,就必须要添加一些RAM的存储芯片,虽然所添加存储器的容量很灵活,但是至少还是要添加;另外还需要添加很多连线来传递芯片之间的数据;与以上的情况相比,单片机的工作则相对独立,一个典型的微控制器只需要一个时钟发生器和很少的RAM和ROM或者EPROM, E2PROM就可以在软件和晶振下工作了;同时,微控制器具有丰富的输入输出设备,例如模拟数字转换器Analog-to-Digital Converter, ADC,定时器,串口,以及其他串行通讯接口,比如I2C,SPI串行周边接口,CAN控制器局域网等;通常,这些集成在内部的设备可以通过特殊的指令来操作;单片机时钟频率通常较同时代的计算机芯片低,但它价格低廉,能够提供充足的程序存储器、丰富的片上接口;某些架构的单片机生产厂商众多,例如8051系列、Z80系列;一些现代的微控制器支持一些内建的高级编程语言,比如BASIC语言、C语言、C++等;3.3 MCU的分类根据数据总线宽度可分为8位、16位和32位机；根据存储器结构可分为哈佛Harvard结构和冯·诺伊曼Von Neumann结构；根据内嵌程序存储器的类别可分为OTP、掩膜、EPROM/EEPROM和Flash的MCU；根据指令结构又可分为CISCComplex Instruction Set Computer,复杂指令集计算机和RISCReduced Instruction Set Computer,精简指令集计算机微控制器;3.4 MCU的架构:CISC架构和RISC架构基于CISC架构的微控制器除了80C51外,还包括Motorola提供的68HC系列微控制器,这也是大量应用的微控制器系列;基于RISC架构的微控制器则包括Microchip的PIC系列8位微控制器等;在16位RISC架构的微控制器中,Maxim公司推出的MAXQ系列微控制器以其高性能、低功耗和卓越的代码执行效率,成为许多需要高精度混合信号处理以及便携式系统和电池供电系统的理想选择;MAXQ2000微控制器是Maxim/Dallas公司推出的一款基于RISC架构的16位微控制器,其指令读取和执行操作在一个周期内完成,而没有流水线操作,这是因为指令既包含了操作码也包括了数据;字母Q表示这款微控制器的一个重要特点便是“安静”,MAXQ架构通过智能化的时钟管理来降低噪声．这意味着MAXQ只向那些需要使用时钟的电路提供时钟,这样既降低了功耗,又为模拟电路的整合提供了一个最安静的环境;它包含液晶显示LCD接口,最多可以驱动100或132段两种版本;3.5 常见的MCU微芯公司的PIC系列出货量居于业界领导者地位；Atmel的51系列及AVR系列种类众多,受支持面广；德州仪器的MSP430系列以低功耗闻名,常用于医疗电子产品及仪器仪表中；瑞萨单片机在日本使用广泛;1ARM公司：ARM 系列MCU2Atmel公司：AVR系列MCUAtmel AT91 series ARM 处理器等AT90 series – AVR Atmel 的高性能RISC 8位单片机,老产品ATmega series – AVR Atmel 的高性能RISC 8 位单片机,新产品ATXmega series – AVR Atmel 的高性能RISC 32 位单片机,新产品Atmel AT89 series Intel 8051/MCS51 架构8位单片机MARC43Cypress MicroSystems赛普拉斯微系统公司CY8C2xxxx PSoC4Freescale Semiconductor飞思卡尔半导体8-bit：68HC05 CPU05,68HC08 CPU08,68HC11 CPU11;16-bit：68HC12 CPU12,68HC16 CPU16,Freescale DSP56800 DSPcontroller; 32-bitFreescale 683XX CPU32MPC500MPC 860 PowerQUICCMPC 8240/8250 PowerQUICC IIMPC 8540/8555/8560 PowerQUICC III5Holtek盛群半导体HT48FXX Flash I/O typeHT48RXX I/O typeHT46RXX A/D typeHT49RXX LCD type6Intel英特尔MCU8-bit：8XC42MCS48MCS51 : Intel 8051系列MCU历史悠久,相容产品众多,使用广泛; 8xC25116-bit：MCS96系列MXS29632-bit：i9607Microchip微芯公司的PIC系列MCU8-bit : PIC10,PIC12,PIC16,PIC18;16-bit : PIC24F,PIC24H,dsPIC30,dsPIC33;32bit : PIC32 采用MIPS M4K 核心架构8National Semiconductor美国国家半导体COP8CR169NEC78K10NXP Semiconductors恩智浦半导体,由飞利浦以 Philips Semiconductors 为班底新成立LPC2000LPC900LPC70011Parallax, Inc.BASIC Stamp12Renesas 瑞萨科技系列单片机Renesas 16-bitsRenesas M16C SeriesRenesas M32C SeriesRenesas R8C SeriesRenesas M16C/Tiny SeriesRenesas R8C/Tiny SeriesRenesas H8/Tiny Series13ST Microelectronics意法半导体STM32 series ARM Cortex-M3 系列,32位STM8 series 自主RISC指令集,8 位14SyncMOS 新茂国际科技全系列单片机SM59RXXA2 8-bits 1TRISCSM59DXXG2 8-bits 6TISPSM59XX 8-bits 12TISPSM89XX 8-bits 12TTraditional 8051SM79XX 8-bits 12TCustomization15PADAUK应广科技全系列单片机多核心单片机P201CS/CD 8-bitsP211CS/CD 8-bitsp232CS/CD 8-bitsP234CS/CD 8-bits16ZiLOGZ8Z86E0217STC 宏晶系列MCUSTC89C series 6T/12T增强性单片机 Intel 8051架构,有外部总线STC11F/11L series 2T 增强性单片机 Intel 8051增强架构,无外部总线程序支持STC12C/12LE series 2T 增强性单片机 Intel 8051增强架构,无外部总线程序支持STC15C/15LE series 2T 增强性单片机 Intel 8051增强架构,无外部总线程序支持,正在开发中18Kernel-IC 华芯 LS系列MCULSx051 series 12T 双核单片机Intel 8051架构,无外部总线LSx151 series 12T 三核单片机Intel 8051架构,无外部总线LS052A series 6T 三核单片机Intel 8051架构,无外部总线其他系列的单片机Msp430系列单片机8098、80196系列单片机AT8P5X系列单片机CZG8000系列单片机3.6 MCU的典型代表:ARMARMAdvanced RISC Machines是微处理器行业的一家知名企业,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;ARM架构是面向低预算市场设计的第一款RISC 微处理器,基本是32位单片机的行业标准,它提供一系列内核、体系扩展、微处理器和系统芯片方案,四个功能模块可供生产厂商根据不同用户的要求来配置生产;由于所有产品均采用一个通用的软件体系,所以相同的软件可在所有产品中运行;目前ARM在手持设备市场占有90%以上的份额,可以有效地缩短应用程序开发与测试的时间,也降低了研发费用;4 CPLDComplex Programmable Logic Device,复杂可编程逻辑器件5 FPGAField Programmable Gate Array,现场可编程门阵列FPGA是英文Field Programmable Gate Array现场可编程门阵列的缩写,它是在PAL、GAL、PLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物,是专用集成电路ASIC中集成度最高的一种;FPGA采用了逻辑单元阵列LCALogic Cell Array这样一个新概念,内部包括可配置逻辑模块CLBConfigurable Logic Block、输出输入模块IOBInput Output Block和内部连线Interconnect三个部分;用户可对FPGA内部的逻辑模块和I/O模块重新配置,以实现用户的逻辑;它还具有静态可重复编程和动态在系统重构的特性,使得硬件的功能可以像软件一样通过编程来修改;作为专用集成电路ASIC领域中的一种半定制电路,FPGA既解决了定制电路的不足,又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点;可以毫不夸张的讲,FPGA 能完成任何数字器件的功能,上至高性能CPU,下至简单的74电路,都可以用FPGA来实现;FPGA如同一张白纸或是一堆积木,工程师可以通过传统的原理图输入法,或是硬件描述语言自由的设计一个数字系统;通过软件仿真,我们可以事先验证设计的正确性;在PCB完成以后,还可以利用FPGA的在线修改能力,随时修改设计而不必改动硬件电路;使用FPGA来开发数字电路,可以大大缩短设计时间,减少PCB面积,提高系统的可靠性;FPGA是由存放在片内RAM中的程序来设置其工作状态的,因此工作时需要对片内的RAM进行编程;用户可以根据不同的配置模式,采用不同的编程方式;加电时,FPGA芯片将EPROM中数据读入片内编程RAM中,配置完成后,FPGA进入工作状态;掉电后,FPGA恢复成白片,内部逻辑关系消失,因此,FPGA能够反复使用;FPGA的编程无须专用的FPGA 编程器,只须用通用的EPROM、PROM 编程器即可;当需要修改FPGA功能时,只需换一片EPROM即可;这样,同一片FPGA,不同的编程数据,可以产生不同的电路功能;因此,FPGA的使用非常灵活;可以说,FPGA芯片是小批量系统提高系统集成度、可靠性的最佳选择之一;目前FPGA的品种很多,有XILINX的XC系列、TI公司的TPC系列、ALTERA公司的FIEX系列等;6 DSP,ARM,FPGA的区别ARM具有比较强的事务管理功能,可以用来跑界面以及应用程序等,其优势主要体现在控制方面;DSP主要是用来计算的,比如进行加密解密、调制解调等,优势是强大的数据处理能力和较高的运行速度;FPGA可以用VHDL或Verilog HDL来编程,灵活性强,由于能够进行编程、除错、再编程和重复操作,因此可以充分地进行设计开发和验证;当电路有少量改动时,更能显示出FPGA的优势,其现场编程能力可以延长产品在市场上的寿命,而这种能力可以用来进行系统升级或除错;。
fpga 单片机 功耗
fpga 单片机功耗FPGA与单片机的比较FPGA（Field Programmable Gate Array）和单片机（Microcontroller）是两种常见的数字电路设计工具。
FPGA是一种可编程逻辑器件，它可以通过编程实现各种不同的数字电路功能，而单片机则是一个集成了处理器、存储器、输入输出接口等多个功能模块的芯片。
1. 设计灵活性FPGA具有极高的设计灵活性，可以通过编程实现各种不同的数字电路功能。
相比之下，单片机在设计上较为受限，因为它只能使用内置的硬件模块来实现特定的功能。
2. 性能由于FPGA具有可编程性，它可以实现非常高效的数字电路设计。
相比之下，单片机在处理速度和功耗方面都有一定限制。
3. 功耗由于FPGA需要在运行时对电路进行重新配置和重构，因此其功耗通常较高。
相比之下，单片机通常具有较低的功耗。
4. 开发成本由于FPGA需要专门的开发工具和技能来进行设计和编程，在开发成本方面可能会更高。
相比之下，单片机通常更容易入门，并且开发工具也更容易获得。
5. 应用场景FPGA通常用于需要高度定制化的数字电路设计，例如高速数据处理、图像处理等。
相比之下，单片机通常用于控制和监测应用，例如家电、汽车电子等。
6. 发展趋势随着技术的发展和成本的下降，FPGA在一些应用场景中已经开始逐渐替代传统的ASIC（Application Specific Integrated Circuit）芯片。
相比之下，单片机仍然是许多嵌入式系统的主要解决方案。
总结FPGA和单片机都是数字电路设计中常见的工具。
它们各有优缺点，在不同的应用场景中都有其独特的优势。
未来随着技术的发展，这两种工具也将不断演进和改进。
MCS-51单片机与FPGA
MCS-51单片机与FPGA
1 单片机与FPGA 的接口方式单片机与FPGA 的接口方式一般有两种，即总线方式与独立方式。
MCS-51 单片机具有很强的外部总线扩展能力，利用片
外三总线结构很容易实现单片机与FPGA 的总线接口，而且单片机以总线方式与FPGA 进行数据与控制信息通信也有许多优点：速度快；节省PLD 芯片的
I／O 口线；相对于非总线方式，单片机编程简捷，控制可靠；在FPGA 中通过逻辑切换，单片机易于与SRAM 或ROM 接口。
单片机与FPGA 以总线方式通信的逻辑设计，重要的是要详细了解单片机
的总线读写时序，根据时序图来设计逻辑结构，其通信的时序必须遵循单片机
内固定的总线方式读／写时序。
FPGA 的逻辑设计也相对比较复杂，在程序设
计上必须与接口的单片机程序相结合，严格安排单片机能访问的I／O 空间。
单片机以总线方式与FPGA 进行数据通信与控制时，其通信工作时序是纯硬件行为，速度要比前一种方式快得多，另外若在FPGA 内部设置足够的译码输出，单片机就可以仅通过19 根I／O 线在FPGA 与单片机之间进行通信和控制信息交换，这样可以节省FPGA 芯片的I／O 线。
其原理图如图1 所示。
2 总线接口逻辑设计
2．1 接口设计思想
单片机与CPLD／FPC,A 以总线方式通信的逻辑设计，重要的是要详细了解单片机的总线读写时序，根据时序图来设计逻辑结构。
MCS-51 系列单片机的
时序图如图2 所示。
ALE 为地址锁存使能信号，可利用其下降沿将低8 位地址锁存于FPGA 中。
单片机，FPGA,上位机
单⽚机，FPGA,上位机嵌⼊式：⼀类控制系统的实现⽅式总称，⼀般包含微处理器的都可以叫嵌⼊式。
⼀、单⽚机：嵌⼊式系统的主要组成部分；弱电设备；顺序执⾏; 软件编程（硬件是固定的）。
汽车ECU也是单⽚机的⼀种。
缺点：⽣产成本低，通⽤性差，设计难度⼤，开发周期长。
1、DSP：单⽚机的⼀种，数字信号处理---速度远⾼于PLC，专⽤级别 功耗：0.5-4W (CPU⼀般是⼏⼗W)2、PLC：单⽚机/嵌⼊式控制系统的⼀个具体产品 相当于⼀个微机系统，类似上位机。
基于单⽚机，通⽤级别的；强电设备 优点：可完成模拟量输⼊输出（随时发送数据到串⼝供上位机读取，以及接收上位机命令）、伺服控制、上位机通讯等；抗电磁⼲扰性能强/电磁辐射不⼤（EMC兼容性好）；开发周期短；编程简单，故障率低，坚固耐⽤；程序逐条执⾏，不会死锁⼆、FPGA：硬件编程（⽆软件，只有硬件语⾔）----电路板就是程序代码，可以并⾏执⾏，⼀般指内部⽆微处理器。
——>前景⼴阔 ⼩批量系统提⾼系统集成度、可靠性的最佳选择之⼀ 相当于⼀个逻辑芯⽚ 快速开发，控制，计算。
⽬前⾼级的FPGA都集成了多个DSP 功耗：略⼩于CPU上位机：主控机 指可以直接发出操控命令的计算机，⼀般是PC等，屏幕上显⽰各种信号变化（液压，温度等）。
⽐如⼯控机：⼯业控制计算机，具有重要的计算机属性和特征，如具有CPU、硬盘、内存、外设及接⼝，并有操作系统、控制⽹络和协议、计算能⼒等。
基本包含了普通计算机的全部硬件。
优点：⽤途包括数据采集、分析、存储、监控等，为其它⾏业提供安全、可靠、智能化的技术⽀持 例如ATM机，⾃动售货机，市民之窗⾃助打印机等。
下位机：被控机 直接控制设备获取设备状况的计算机，⼀般是PLC/。
集成度⾼级：⼯控机 > PLC （⼯业应⽤） > FPGA（电⼦） > DSP > 单⽚机。
单片机与可编程逻辑器件的相关性能比较
单片机与可编程逻辑器件的相关性能比较东南大学仪器科学与工程学院1绪论1.1可编程逻辑器件概述当今社会是数字化的社会，是数字集成电路广泛应用的社会。
数字集成电路本身在不断地进行更新换代。
它由早期的电子管、晶体管、小中规模集成电路、发展到超大规模集成电路（Very Large-Scale Integrated Circuit，VLSIC，几万门以上）以及许多具有特定功能的专用集成电路。
但是，随着微电子技术的发展，设计与制造集成电路的任务已不完全由半导体厂商来独立承担。
系统设计师们更愿意自己设计专用集成电路（Application-Specific Integrated Circuit，ASIC）芯片，而且希望ASIC的设计周期尽可能短，最好是在实验室里就能设计出合适的ASIC芯片，并且立即投入实际应用之中，因而出现了现场可编程逻辑器件（Field Programmable Logic Device，FPLD），其中应用最广泛的当属现场可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array，FPGA）和复杂可编程逻辑器件（Complex Programmable Logic Device，CPLD）。
1.2可编程逻辑器件的发展历程早期的可编程逻辑器件只有可编程只读存贮器（Programmable Logic Device，PROM）、紫外线可按除只读存贮器（Erasable ProgrammableRead-Only Memory，EPROM）和电可擦除只读存贮器（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM）三种。
由于结构的限制，它们只能完成简单的数字逻辑功能。
其后，出现了一类结构上稍复杂的可编程芯片，即可编程逻辑器件（Programmable Logic Device，PLD），它能够完成各种数字逻辑功能。
典型的PLD由一个“与”门和一个“或”门阵列组成，而任意一个组合逻辑都可以用“与一或”表达式来描述，所以，PLD能以乘积和的形式完成大量的组合逻辑功能。
FPGACPLD单片机比较
比较FPGA/CPLD与单片机的差异引言信息技术正在快速发展，其应用已经深入到各个领域各个方面。
如今越来越多的电子产品向着智能化、微型化、低功耗方向发展，其中有的产品还需要实时控制和信号处理。
电子系统的复杂性在不断增加，它迫切要求电子设计技术也有相应的变革和飞跃。
使用纯SSI 数字电路设计系统工作量大，灵活性低，而且系统可靠性差。
广泛使用单片机(MCU) 设计系统克服了纯SSI 数字电路系统许多不可逾越的困难，是一个具有里程碑意义的飞跃。
近年来，PLD 器件迅速发展，尤其是CPLD/ FPGA 向深亚微米领域进军，PLD 器件得到了广泛应用，以CPLD/ FPGA 为物质基础的EDA 技术诞生了。
它具有电子技术高度智能化、自动化的特点，打破了软硬件最后的屏障，使得硬件设计如同软件设计一样简单。
它作为一种创新技术正在改变着数字系统的设计方法、设计过程和设计观念。
单片机，DSP ，PLD/ EDA 以其各自的特点满足了各种需要，正从各个领域各个层面改变着世界，它们已经成为数字时代的核心动力，推动着信息技术的快速发展。
以下，将对单片机，FPGA/CPLD别加以介绍，并作比较和分析。
单片机：单片机是集成了CPU ，ROM ，RAM 和I/ O 口的微型计算机。
有的单片机例如msp430将微处理器核和所有的周边设备包括TIMER、PWM、ADC、DAC、UART、SPI、I2C、CAN、E2PROM、USB等等全部集成在一个芯片里。
力图能满足所有设计工程师的需要。
单片机业控制，因此又叫微控制器(MCU) 。
它与通用处理器不同，它是以工业测控对象、环境、接口等特点出发，向着增强控制功能，提高工业环境下的可靠性、灵活方便地构成应用计算机系统的界面接口的方向发展。
所以，单片机有着自己的特点。
品种齐全，型号多样自从INTEL 推出51 系列单片机，许多公司对它做出改进，发展成为增强型51 系列，而且新的单片机类型也不断涌现。
FPGA,arduino,STM32,RaspBerry简介
FPGA,arduino,STM32,RaspBerry简介市⾯上控制器这么多，似乎每⼀个都很厉害…为什么有的控制器编写起来那么难，功能很少，有的简单易学，功能强⼤呢？各种控制器⼜有什么区别呢？经过我的思考，我个⼈把控制器分为三类！第⼀类: 基于逻辑电路的控制器(FPGA)我们都知道，电⼦设备⽆论功能多么强⼤，最基本的构成还是与⾮门，数据0和1，FPGA使⽤的是硬件语⾔，如VHDL去直接改变控制器的逻辑电路达到控制电路的⽬的，简单来说，和你⽤⾯包板，⼆极管，触发器⾃⼰做的逻辑电路⼀样……只不过FPGA可以重复烧写，就如同你把板⼦拔了，再插⼀遍⼀样，它对外部的控制，只基于你对它内部逻辑电路的改变。
第⼆类：基于指令集的控制器(单⽚机)如果我们按照⼀定的要求去设计FPGA⾥⾯的逻辑电路，就可以为FPGA添加指令集，指令集操作⽐逻辑电路操作⼜⾼了⼀个层次，我们不⽤管电路是什么构造了，⽽只⽤改变输⼊电路的值0/1，就可以达到控制的效果，0和1按照⼀定规则排列，形成指令集。
有了指令集，我们就可以⽤汇编语⾔对其进⾏操作，好多单⽚机就⽤汇编语⾔！我们把有固定指令集的处理器称为硬核处理器，⽆固定指令集，但是可以⽤硬件语⾔暂时为其编写⼀个指令集的处理器，称为软核处理器，⽐如基于FPGA的NIOS2，就是软核处理器，操作指令集⽐直接操作逻辑电路要容易。
第三类：基于操作系统的控制器(树莓派)有了指令集，仍然不⽅便，我们希望有⼀种更⼈性化的⽅式，将我们的操作转换成指令，这就是操作系统。
我们常常说，不同数码产品之间的操作系统不通⽤，为什么不通⽤？就是因为指令集不⼀样。
有操作系统把我们看起来很⽅便的操作转换成指令，这就使得我们更加⽅便，⽐直接使⽤指令集要简单的多。
树莓派的控制就是基于操作系统。
FPGA⾸先说⼀下FPGA,FPGA叫做可编程门阵列。
它的逻辑门，时序等都由开发者⾃⼰编程，是⼀个通过硬件描述语⾔在FPGA芯⽚上⾃定义集成电路的过程优势：简单的说，它就相当于⼀张⽩纸，把需要做的东西全部⾃⼰做出来，⾃由度最⾼。
fpga 单片机 功耗
FPGA单片机功耗1. 概述•介绍FPGA和单片机的基本概念•引出功耗问题的重要性和意义2. FPGA功耗分析2.1 FPGA架构对功耗的影响•讲解FPGA内部的基本架构和工作原理•分析FPGA架构对功耗的影响因素：时钟频率、电压、开关电流等2.2 FPGA功耗测试和评估方法•介绍功耗测试工具和方法：功耗计、示波器等•讲解FPGA功耗评估的常用方法：基于模拟和数字的测试方法2.3 FPGA功耗优化技术•讲解FPGA功耗优化的基本原理•提出常用的功耗优化技术：时钟门控、时钟频率优化、资源共享等•分析每种技术的优缺点和适用场景3. 单片机功耗分析3.1 单片机架构对功耗的影响•介绍单片机内部的基本架构和工作原理•分析单片机架构对功耗的影响因素：时钟频率、电压、指令执行等3.2 单片机功耗测试和评估方法•介绍功耗测试工具和方法：功耗计、示波器等•讲解单片机功耗评估的常用方法：基于模拟和数字的测试方法3.3 单片机功耗优化技术•讲解单片机功耗优化的基本原理•提出常用的功耗优化技术：休眠模式、低功耗模式、IO口优化等•分析每种技术的优缺点和适用场景4. FPGA与单片机功耗对比与应用场景选择4.1 FPGA与单片机功耗对比•对比FPGA和单片机的功耗特点和优劣势•分析不同应用场景下选择FPGA还是单片机的依据4.2 FPGA与单片机功耗应用场景选择•根据实际应用需求，给出选择FPGA还是单片机的建议•举例说明不同场景下功耗优化的方法和技术选择5. 结论•总结FPGA和单片机功耗的关键因素和优化技术•强调功耗优化在电子设计中的重要性和应用前景参考文献•给出本文所参考的相关文献列表，供读者进一步深入研究。
以上是关于FPGA单片机功耗的一个总体的框架和分析思路，每个章节可以根据需要适当细分和拓展，确保文章内容全面、详细、完整地探讨了任务主题。
通过对比FPGA和单片机的功耗特点和优化技术，读者可以更好地理解和应用于实际项目中。
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一文看懂fpga和单片机的区别
fpga简介FPGA（Field－Programmable Gate Array），即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。
它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。
fpga工作原理FPGA采用了逻辑单元阵列LCA（Logic Cell Array）这样一个概念，内部包括可配置逻辑模块CLB（Configurable Logic Block）、输出输入模块IOB（Input Output Block）和内部连线（Interconnect）三个部分。
现场可编程门阵列（FPGA）是可编程器件，与传统逻辑电路和门阵列（如PAL，GAL及CPLD器件）相比，FPGA具有不同的结构。
FPGA利用小型查找表（16×1RAM）来实现组合逻辑，每个查找表连接到一个D触发器的输入端，触发器再来驱动其他逻辑电路或驱动I/O，由此构成了既可实现组合逻辑功能又可实现时序逻辑功能的基本逻辑单元模块，这些模块间利用金属连线互相连接或连接到I/O模块。
FPGA的逻辑是通过向内部静态存储单元加载编程数据来实现的，存储在存储器单元中的值决定了逻辑单元的逻辑功能以及各模块之间或模块与I/O间的联接方式，并最终决定了FPGA所能实现的功能，FPGA允许无限次的编程。
fpga特点1）采用FPGA设计ASIC电路（专用集成电路），用户不需要投片生产，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内部有丰富的触发器和I/O引脚。
4）FPGA是ASIC电路中设计周期最短、开发费用最低、风险最小的器件之一。
5）FPGA采用高速CMOS工艺，功耗低，可以与CMOS、TTL电平兼容。
单片机简介单片机，全称为单片微型计算机（Single-Chip Microcomputer），又称微控制器（Microcontroller），是把中央处理器、存储器、定时/计数器（Timer/Counter）、各种输入。