1、结构上的区别
单片机是一种微处理器,类似于电脑CPU的,它一般采用的是哈佛总线结构,或者冯诺依曼结构,对单片机的编程很大程度上要考虑到它的结构和各个寄存器的作用,单片机用途比较广,一般用在控制流水线上,还有日常你看得到的东西上。
FPGA它的结构是查找表结构,其程序不用去太考虑芯片的结构,要注意的是时序上问题,它的结构比较复杂,功能也很强大,一般应用在通信领域等比较高端的场合,目前在国内FPGA还算是一个新兴的行业,当然它的价格也要比单片机贵得多。
单片机是一个微控制器,通过加载模块软件来实现某种功能,单片机是成型的芯片;FPGA是用来设计芯片的芯片。
2、速度上的区别
FPGA由于是硬件电路,运行速度直接取决于晶振速度,系统稳定,特别适合高速接口电路。单片机由于是单线程,哪怕是常用的M3系列流水线也是单线程执行,程序语句需要等待单片机周期才能执行。
3、应用上的区别
应用上,差别更大。MCU最终所有的指令在一个MCU中都是顺序执行的,而FPGA由于是逻辑单元,很容易做到并行执行。
4、本质区别
FPGA和单片机的区别,本质上是软件和硬件的区别,FPGA更偏向于硬件电路,而单片机更偏于软件。
单片机设计属软件范畴;它的硬件(单片机芯片)是固定的,通过软件编程语言描述软件指令在硬件芯片上的执行;
FPGA设计属硬件范畴,它的硬件(FPGA)是可编程的,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;
单片机(Microcontroller)和FPGA(Field Programmable Gate Array)是两种常见的数字电路设计方案。它们有以下几个区别:
1. 设计流程不同:单片机需要先进行软件程序的编写,再通过编译成HEX代码,然后下载到芯片上,在芯片上运行程序。而FPGA则需要使用硬件描述语言进行编写,编写时需同时考虑软件和硬件的设计,然后通过编译生成BIT文件后下载到FPGA上进行运行。
2. 功能不同:单片机内部集成了处理器、片内存储器、IO口等,可以完成数据采集、处理等任务。FPGA则是一种灵活可编程的数字逻辑器件,可以根据需要进行逻辑门级别的设计,实现各种数字电路的功能。
3. 灵活性不同:FPGA可以通过重新编程修改电路设计,实现功能的变换,因此比单片机更具有灵活性。但是,单片机的程序设计更容易上手,操作相对简单。
4. 成本不同:在小规模应用方面,单片机的制作成本通常低于FPGA,但在大规模生产情况下,FPGA的优势逐渐体现,因为一个FPGA可以替代十几个或者几十个单片机,节省成本。
综上所述,单片机适合处理数据采集、控制等任务,操作简单,成本低;而FPGA适合实现逻辑设计,可重构,可实现复杂功能,但编程门槛相对较高,成本相对较高。选择哪种方案需要根据具体应用场景和需求来决定。