FPGA 的基本結構 - 可編程邏輯單元（CLB）：可編程邏輯單元（CLB）是 FPGA 中基礎的邏輯單元，堪稱 FPGA 的 “細胞”。它主要由查找表（LUT）和觸發(fā)器（Flip - Flop）組成。查找表能夠實現諸如與、或、非、異或等各種邏輯運算，它就像是一個預先存儲了各種邏輯結果的 “字典”，通過輸入不同的信號組合，快速查找并輸出對應的邏輯運算結果。而觸發(fā)器則用于存儲邏輯電路中的狀態(tài)信息，例如在寄存器、計數器等電路中，觸發(fā)器能夠穩(wěn)定地保存數據的狀態(tài)。眾多 CLB 相互協(xié)作，按照電路信號編碼程序的規(guī)則進行優(yōu)化編程，從而實現 FPGA 中數據的有序處理流程FPGA 與 CPU 協(xié)同實現軟硬功能互補。江西嵌入式FPGA學習板
FPGA 的發(fā)展歷程 - 系統(tǒng)時代：自 2008 年至今的系統(tǒng)時代，FPGA 實現了重大的功能整合與升級。它將系統(tǒng)模塊和控制功能進行了整合，Zynq All - Programmable 器件便是很好的例證。同時，相關工具也在不斷發(fā)展，為了適應系統(tǒng) FPGA 的需求，高效的系統(tǒng)編程語言，如 OpenCL 和 C 語言編程逐漸被應用。這一時期，FPGA 不再局限于實現簡單的邏輯功能，而是能夠承擔更復雜的系統(tǒng)任務，進一步拓展了其在各個領域的應用范圍，成為現代電子系統(tǒng)中不可或缺的組件。遼寧ZYNQFPGA論壇新能源設備用 FPGA 優(yōu)化能量轉換效率。
在廣播與專業(yè)音視頻（Pro AV）領域，市場需求不斷變化，產品需要具備快速適應新要求的能力。FPGA 在此領域展現出了獨特的價值。在廣播系統(tǒng)中，隨著高清、超高清視頻廣播的發(fā)展以及新的編碼標準的出現，廣播設備需要具備靈活的視頻處理能力。FPGA 能夠根據不同的視頻格式和編碼要求，通過重新編程實現視頻信號的轉換、編碼和解碼等功能，確保廣播內容能夠以高質量的形式傳輸給觀眾。在專業(yè)音視頻設備中，如舞臺燈光控制系統(tǒng)、大型顯示屏控制系統(tǒng)等，FPGA 可用于實現復雜的控制邏輯和數據處理，根據演出需求或展示內容的變化，快速調整設備的工作模式，延長產品的生命周期，滿足廣播與 Pro AV 領域對設備靈活性和高性能的需求 。
FPGA的配置與編程方式：FPGA的配置與編程是實現其功能的關鍵環(huán)節(jié)，有多種方式可供選擇。常見的配置方式包括JTAG接口、SPI接口以及SD卡配置等。JTAG接口是一種廣泛應用的標準接口，它通過邊界掃描技術，能夠方便地對FPGA進行編程、調試和測試。在開發(fā)過程中，開發(fā)者可以使用JTAG下載器將編寫好的配置文件下載到FPGA芯片中，實現對其邏輯功能的定義。SPI接口則具有簡單、成本低的特點，適用于一些對成本敏感且對配置速度要求不是特別高的應用場景。通過SPI接口，FPGA可以與外部的SPIFlash存儲器連接，在系統(tǒng)上電時，從Flash存儲器中讀取配置數據進行初始化。SD卡配置方式則更加靈活，它允許用戶方便地更新和存儲不同的配置文件。用戶可以將多個配置文件存儲在SD卡中，根據需要選擇相應的配置文件對FPGA進行編程，實現不同的功能。不同的配置與編程方式各有優(yōu)缺點，開發(fā)者需要根據具體的應用需求和系統(tǒng)設計來選擇合適的方式，以確保FPGA能夠穩(wěn)定、高效地工作。低功耗設計擴展 FPGA 在便攜設備的應用。
FPGA在工業(yè)自動化PLC替代方案中的定制開發(fā)可編程邏輯控制器（PLC）在工業(yè)自動化領域應用，但存在靈活性不足等問題。我們基于FPGA開發(fā)了高性能PLC替代方案，通過自定義硬件邏輯實現傳統(tǒng)PLC的梯形圖、功能塊等編程方式，同時支持C語言與Verilog混合編程，極大提升開發(fā)靈活性。在運動控制方面，FPGA可同時驅動8軸伺服電機，通過插補算法實現高精度軌跡控制，定位精度達到±，較傳統(tǒng)PLC方案提升50%。在某汽車生產線的應用中，該系統(tǒng)實現設備故障診斷時間從30分鐘縮短至5分鐘，生產線整體效率提高25%。此外，系統(tǒng)還具備熱插拔功能，當某一模塊出現故障時，可在不中斷生產的情況下進行更換，有效保障工業(yè)生產的連續(xù)性與穩(wěn)定性。 FPGA 的硬件加速降低軟件運行負載嗎？天津ZYNQFPGA語法
環(huán)境監(jiān)測設備用 FPGA 處理多傳感器數據。江西嵌入式FPGA學習板
FPGA與ASIC的比較分析：FPGA和ASIC都是集成電路領域的重要技術，但它們各有特點。ASIC是針對特定應用定制的集成電路，一旦制造完成，其功能就固定下來。它的優(yōu)勢在于能夠實現高度優(yōu)化的性能和較低的功耗，因為它是根據具體應用需求進行專門設計和制造的。然而，ASIC的設計周期長，成本高，一旦設計出現問題，修改的代價巨大。相比之下，FPGA具有高度的靈活性和可重構性。用戶可以在現場通過編程對其功能進行定義和修改，無需重新制造芯片。這使得FPGA在產品研發(fā)初期能夠快速進行原型驗證，有效縮短了產品上市時間。而且，對于一些小批量、多樣化需求的應用場景，FPGA的成本優(yōu)勢更加明顯。例如，在一些新興的電子產品領域，市場需求變化快，產品更新換代頻繁，使用FPGA可以更好地適應這種變化，降低研發(fā)風險和成本。但在大規(guī)模生產且需求穩(wěn)定的情況下，ASIC可能更具成本效益。 江西嵌入式FPGA學習板
