FPGA應用領域

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2021年7月7日10:22:42 評論 27,492 1240字閱讀4分8秒

FPGA應用領域

FPGA(FieldProgrammableGateArray)芯片基于可編程器件(PAL、GAL)發展而來,是半定制化、可編程的集成電路。FPGA有很多優點,并行處理能力強,速度快,由于FPGA硬件是可編程的特點,在些ASIC芯片還沒出現的領域或者行業,FPGA具有通過編程快速達到方案預期的好處,也可以在些不知道去研發專用ASIC電路的領域,比如通信、安防、醫療、工業、航天領域,FPGA都是這些行業的明星,FPGA的綜合功耗更低,具有成本優勢。

 

、數據采集和接口邏輯領域

1、FPGA在數據采集領域的應用

由于自然界的信號大部分是模擬信號,因此般的信號處理系統中都要包括數據的采集功能。通常的實現方法是利用A/D轉換器將模擬信號轉換為數字信號后,送給處理器,比如利用單片機(MCU)或者數字信號處理器(DSP)進行運算和處理。

對于低速的A/D和D/A轉換器,可以采用標準的SPI接口來與MCU或者DSP通信。但是,高速的A/D和D/A轉換芯片,比如視頻Decoder或者Encoder,不能與通用的MCU或者DSP直接接口。在這種場合下,FPGA可以完成數據采集的粘合邏輯功能。

2、FPGA在邏輯接口領域的應用

在實際的產品設計中,很多情況下需要與PC機進行數據通信。比如,將采集到的數據送給PC機處理,或者將處理后的結果傳給PC機進行顯示等。傳統的設計中往往需要專用的接口芯片,比如PCI接口芯片。如果需要的接口比較多,就需要較多的外圍芯片,體積、功耗都比較大。采用FPGA的方案后,接口邏輯都可以在FPGA內部來實現了,大大簡化了外圍電路的設計。由于FPGA的功能可以完全自己設計,因此可以實現各種存儲接口的控制器。

3、FPGA在電平接口領域的應用

除了TTL、COMS接口電平之外,LVDS、HSTL、GTL/GTL+、SSTL等新的電平標準逐漸被很多電子產品采用。在這樣的混合電平環境里面,如果用傳統的電平轉換器件實現接口會導致電路復雜性提高。利用FPGA支持多電平共存的特性,可以大大簡化設計方案,降低設計風險。

二、高性能數字信號處理領域

無線通信、軟件無線電、高清影像編輯和處理等領域,對信號處理所需要的計算量提出了極高的要求。傳統的解決方案般是采用多片DSP并聯構成多處理器系統來滿足需求。但是多處理器系統帶來的主要問題是設計復雜度和系統功耗都大幅度提升,系統穩定性受到影響。FPGA支持并行計算,而且密度和性能都在不斷提高,已經可以在很多領域替代傳統的多DSP解決方案。

三、其他應用領域

除了上面些應用領域外,FPGA在其他領域同樣具有廣泛的應用。

(1)汽車電子領域

(2)測試和測量領域

(3)消費產品領域

(4)醫療領域

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