FPGA 是什么FPGA（Field Programmable Gate Array），现场可编程门阵列，半定制数字集成电路。FPGA 广泛应用于通信、图像处理、医疗等领域，具有灵活性高、开发周期短、处理性能强等特点。随着科学技术的进步，FPGA 人工智能，5G 还有动驾驶等领域也有一席之地。FPGA 它是在 PAL、GAL、CPLD 在可编程器件的基础上进一步开发的产品。它是 作为专用集成电路（ASIC）该领域的半定制电路不仅解决了定制电路的不足，而且克服了原可编程器件门电路数量有限的缺点。从图中可以看出，面包板构建数字时钟电路是一个数字时钟，包括晶体振动、蜂鸣器、数字管和各种数字时钟电路 74 一系列的小芯片，这些小芯片可以实现的功能相当于几个逻辑门，如果你亲自建造它，你肯定会知道建造电路非常麻烦，一条线连接，不断比较原理图，害怕错线，心态崩溃。建造一个简单的数字时钟就是这么多跟线。如果我们想要实现更复杂的功能，那么我们就会陷入困境，因为我们需要使用数十个或数百个特殊的小芯片来完成，这将使电路板布局，布线变得困难，大大影响整个系统的性能，电路体积大，不美观，实用性差，所以这无疑是不好的。为了改变这种情况，我们想出了一种方法，即通过专用集成电路（ASIC）为了实现这一目标，我们可以现的具体需求 ASIC 制造商，让他们设计一个特殊的集成电路芯片，以解决这个问题。例如，我们给出了数字时钟功能要求 ASIC 厂商，ASIC 制造商将根据数字时钟功能设计一个特殊的集成电路芯片，这个小芯片实际上完成了我们的数字时钟电路功能。虽然这种方法很好，但也会带来许多其他问题，如生成周期长、芯片难以验证、芯片内部电路无法更改等。于是人们开始不断探索，看看有没有办法让我很好地实现功能，解决定制电路的不足。于是 FPGA 应运而生，于 1985 年由 Xilinx 创始人之一 Ross Freeman 本发明属于可编程逻辑器件 PLD（Programmable Logic Device）的一种。Xilinx A7 系列 FPGA 芯片真正意义上的第一颗芯片 FPGA 芯片 XC2064 为 Xilinx 发明的时间几乎比著名的摩尔定律晚 20 年左右，但是 FPGA 一旦问世，后续的发展速度就超出了大多数人的想象。 我们需要知道一个特殊的一块 ASIC 定制集成电路芯片在出厂前已经定制，以上数字时钟为例，如果我现在得到一个新的数字时钟芯片，那么我只需要看看制造商提供的数据手册，看看它是如何操作的，可能只需要给它电，然后简单的配置它可以工作。它的功能是不可改变的，所以它只能运行数字时钟，我不知道它的内部电路是什么样虽然使用简单，但缺乏灵活性，但 FPGA 不同的是，它在出厂时没有任何功能，可以说是一张白纸。你可以在这张白纸上自由创作。如果你想让它实现数字时钟的功能，通过特定的编辑语言，例如 Verilog、VHDL 等硬件描述语言将数字时钟的逻辑编写好，下载到 FPGA 在内部，它将生成一个数字时钟电路，以完成数字时钟的功能。当你不想要这个功能时，你可以随时擦除内部程序，或者使用新的设计来覆盖原始设计。理论上，我们可以使用它 FPGA 基于这种强大的可编辑能力，生成我们想要的任何功能，FPGA 近年来，它在未来越来越受到市场的认可 FPGA 适用范围会越来越广。FPGA 有什么用FPGA 可应用的领域可分为六类：1）通信领域FPGA 在通信领域的应用可以说是无所不能，得益于 FPGA 内部结构的特点是可以轻松实现分布式算法结构，有利于无线通信中高速数字信号的处理。因为在无线通信系统中，许多功能模块通常需要大量的滤波操作，而这些过滤函数通常需要大量的乘以和累积操作。而通过 FPGA 这些乘和累加操作可以通过实现分布式算术结构来有效实现。尤其是 Xilinx 公司的 FPGA一些适合通信领域的资源，如基带处理(通道卡)、接口和连接功能以及 RF(1)基带处理资源基带处理主要包括信道编解码(LDPC、Turbo、卷积码以及 RS 实现编码解码算法和同步算法(WCDMA 搜索系统社区等。（2）接口和连接资源接口和连接功能主要包括无线基站外的高速通信接口(PCI Express、以太网 MAC、高速 AD/DA 接口)以及相应的内部背板协议(OBSAI、CPRI、EMIF、LinkPort)的实现。(3)RF 应用资源RF 应用主要包括调制/解调、上下变频(WiMAX、WCDMA、TD-SCDMA 以及 CDMA2000 单通道、多通道系统 DDC/DUC)、削峰(PC-CFR)以及预失真(Predistortion)实现关键技术。总之，只要你 FPGA 好好学习，你绝对可以在通信领域展示你的技能。2)数字信号处理领域的数字信号处理 FPGA 同样不可战胜的主要原因是它的高速并行处理能力。FPGA 最大的优点是它的并行处理机制，即利用并行架构实现数字信号处理的功能。这种并行机制 FPGA 特别适合完成 FIR 对于高速并行的数字信号处理任务，如数字滤波等重复的数字信号处理任务，FPGA 性能远远超过一般性能 DSP 与传统的不同，处理器的串行执行架构和接口的电压和驱动能力是可编程的 DSP 由于指令集时钟周期的限制，需要由指令集控制，不能处理太高速的信号，因为速率级 Gbps 的 LVDS 这种信号很难涉及。因此，在数字信号处理领域 FPGA 应用也很广泛。因此，在数字信号处理领域 FPGA 它也被广泛使用。3)随着时代的变化，人们对图像稳定性、清晰度、亮度和颜色的追求越来越高， 像以前的标清一样（SD）慢慢演变成高清（HD），到目前为止，人们更追求蓝光质量的图像。这使得处理芯片需要实时处理的数据量越来越大，图像的压缩算法也越来越复杂，使得简单使用 ASSP 或者 DSP 这么大的数据处理量已经不能满足了。这时 FPGA 突出了它的优点，它能更有效地处理数据，因此在图像处理领域综合考虑成本后，FPGA 市场也越来越受欢迎。4)高速接口设计领域其实是看的 FPGA 在通信和数字信号处理领域字信号处理领域的表现 在高速接口设计领域，FPGA 一定有一席之地。它的高速处理能力和数百个 IO 它在高速接口设计领域的独特优势。比如我需要和 PC 端做数据交互，给收集到的数据 PC 机器处理，或将处理后的结果传递给 PC 显示机器。PC 机器与外部系统通信接口丰富，如 ISA、PCI、PCI Express、PS/2、USB 等。传统的做法是使用相应的接口芯片，如 PCI 接口芯片，当我需要很多接口时，我需要很多这样的接口芯片，这无疑会使我们的硬件外设复杂，体积大，不方便，但如果使用 FPGA 优势马上就出来了，因为接口逻辑可以不同 FPGA 没有必要在内部实现这么多接口芯片，在配合 DDR 使用存储器将使我们的接口数据处理更加方便。5)如果人工智能领域喜欢关注科技领域的新闻，最近肯定会被关注 5G 充满了通信和人工智能 眼球，确实 21 世纪不知不觉地到来了 2020 年，在这 20 五年来，人工智能发展迅速，G 的顺利研发也使人工智能如虎添翼，可以预见，未来必将是人工智能的天下。FPGA 人工智能系统的前端部分也得到了广泛的应用，如自动驾驶，需要收集各种交通信号，如驾驶路线、红绿灯、路障和驾驶速度，需要使用各种传感器，这些传感器可以使用综合驱动和集成处理 FPGA。还有一些智能机器人需要收集和处理图像或处理声音信号 FPGA 所以 FPGA 在人工智能系统的前端信息处理中使用方便。还有一些智能机器人需要收集和处理图像或处理声音信号 FPGA 所以 FPGA 使用人工智能系统的前端信息处理方便。IC 验证领域IC 当你听到这个词时，你可能会感到非常深刻，这不是凡人能触及的，而是 IC 设计是一些神人能胜任的工作。不可否认的是 IC 设计门槛确实很高，但我们不需要太神话。事实上，简单地说，我们可以拿它 PCB 与设计相比，PCB 在印刷电路板上建立一个具有特定功能的电路组合是一个组件 IC 设计就是一个个拿 MOS 管，PN 在硅基衬底上建立特定功能的电路组合 微观宏观。PCB 如果设计废了，重新设计再打样也不会造成太大损失，但如果是 IC 如果设计被废除，重新设计，损失将非常严重。俗话说，大炮一开，黄金就是两万，所以在 IC 光刻机领域的黄金不是吹的。光刻胶很贵，光刻板开模也不便宜。此外，还有数百个其他过程，包括人力、物力、机器损耗和机器维护。绝对是肉痛的损失，所以 IC 设计要强调一版的成功。保证 IC 一个版本的成功需要充分的模拟测试和 FPGA 验证，仿真验证是在服务器上运行仿真软件进行测试，类似 ModelSim/VCS 软件；FPGA 验证主要是把手 IC 代码移植到 FPGA 上面，使用 FPGA 综合工具，布局布线，最终生成 bit 文件，然后下载到 FPGA 验证板上证复杂 IC 我们也可以将它分成几个部分进行验证，并将每个功能模块放在一个功能模块中 FPGA 上面，FPGA 生成的电路非常接近真实 IC 芯片。我们很方便 IC 设计师验证自己 IC 设计。这样极大的方便我们 IC 设计师验证自己 IC 设计。FPGA 两大制造商：Xilinx 和 Altera。一群弟弟:紫光同创、京微雅格、高云半导体、上海安路、西安智多晶等。与国外领先厂商相比，国内 FPGA 厂商不论从产品性能、功耗、功能上都有较大差距。ZYNQZYNQ = FPGA ARM 核，可自行定制电路，也可进行普通嵌入式开发。Zynq-7000 系列是 Xilinx 公司推出的全可编程片系统包括 PS（Processing System，处理系统)和 PL（Programmable Logic，可编程逻辑)两部分。Zynq SoC 整合了ARM 双核 cortex-A9 处理器和 Xilinx 7 系列 FPGA 结构使它不仅拥有ASIC 在能耗、性能和兼容性方面具有优势FPGA 硬件编程的优点。PYNQ：Python Productivity for Zynq = Python ZYNQ，是 Xilinx 使用开放源代码框架 Python 语言和库使设计师能够使用 zynq 可编程逻辑和微处理器的优点是快速构建高性能嵌入式应用程序。补充PLD：Programmable Logic Device，可编程逻辑器件。SoC：System on Chip，片上系统。来源：嵌入式Linux本文仅进行学术分享，如有侵权，请联系删文。 下载和学习干货 后台回复:巴塞罗那自治大学课件可下载外国大学沉淀3年D Vison精品课件 后台回复:计算机视觉书可下载3D视觉领域的经典书籍pdf 后台回复：3D视觉课程，即可学习3D视觉领域的精品课程 3D推荐视觉精品课程： 1.自动驾驶领域的多传感器数据集成技术 2.自动驾驶领域3D点云目标检测全栈学习路线！(单模态 多模态/数据 代码) 3彻底搞透视觉三维重建：原理剖析、代码讲解、及优化改进
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