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当我和人们谈起FPGA时，我听到很多人说：“我不知道它们的工作原理”、“它们太复杂了”、“我无法用C语言编程”。我不希望看到这样一种神奇的器件遭受如此冷遇，因此下面我将尝试解答一些常见问题（FAQ）。


问题1：什么是现场可编程门阵列？



详细解答如下：顾名思义，有人推断它是可编程的逻辑门结构。这种解释很接近，但又不太准确，因为内部逻辑阵列实际并不是利用门来实现的。相反，我们将阵列中的这些块称为“逻辑单元”。这些逻辑单元通常由查找表 (LUT)（用于实现任意逻辑功能）以及一些辅助电路（例如多路复用器、加法器和触发器）构成。您会经常听到人们将这种逻辑单元阵列称为“FPGA结构”。



简而言之，我可以将FPGA比作一个盒子，里面装有各种没有商标、用于构建数字电路的彩色构件。我可以通过适合我的应用的任何方式，将这些构件连接到一起。

如果您能描述数字电路如何工作，就能用足够的逻辑单元在FPGA内构建该电路。需要25个PWM输出？没问题。需要特殊通信协议？对某些硬件进行编程来处理该协议。



问题2：为什么我会需要FPGA？



FPGA可用于实现数字系统，但简单的微控制器通常也能够达到同样的效果。微控制器价格低廉，而且易于放置在印刷电路板上。虽然FPGA是一种功能强大的工具，但未必适合所有情况。它们有更多的功耗、布局和外部电路要求，甚至可能非常苛刻。使用成本高昂且具有诸多特殊要求的FPGA似乎有些不合时宜。

但您也许已经猜到了需要FPGA的原因：灵活性。您拥有可配置的逻辑块，就意味着不再受到硬件的制约。您不会再遇到定时器或UART不够用的情况，只要您拥有逻辑单元便可创建更多定时器或UART。它能够随着技术和要求的变化，在今后进行重新配置，从而延长产品的生命周期。

第二个原因是速度。微控制器只能按顺序一次执行一条指令。由于硬件特性，FPGA结构本身是并行的。因此它能同时执行多个指令，这对于FFT或图形处理等操作非常有用，因为在按顺序执行的处理器上，这些操作可能产生很高的成本。与LVDS等典型微控制器相比，FPGA还提供了更多高速I/O选项，收发器能够以10+Gbps的速度处理HDMI等协议。