以下文章来源于Open。FPGA。，作者碎碎思。

FPGA 答应在单个。芯片。中完结许多数字逻辑，其运转速度相对较高，并且只需很少或不需求在。 CPU。内核上运转的传统次序程序即可完结其作业。

这种数字逻辑能够完结任何东西，从简略的。UART。到由数十个CPU内核组成的架构，每个CPU内核都运转自己的小程序，并在同享使命上彼此。通讯。。或许，它能够是几组不同的逻辑在处理彻底独立的使命，这些使命彼此之间能够没有关系。

1、数字逻辑完结。

基本上，FPGA 答应放置下图中一切这些较小的黑色芯片：

只需 1 个芯片，就能够当即运用新规划以任何想要的办法从头衔接一切这些芯片。固然，规划进程是......比较困难！

FPGA 拿手一起履行多项使命，能够将该功用完结为独自的数字逻辑，从最简略的组合逻辑一直到杂乱的 CPU。 处理器。。除了逻辑元件的数量和它们之间的互连之外，简直没有什么束缚。

2、高速率高带宽数据处理。

一个典型的比如：

FPGA 的一个典型示例是与。图画传感器。的。接口。：

看到顶部和底部有多达 32 个 LVDS 串行输出。

LVDS。信号。是串行数据的一对差分线（用于取得高速和抗噪性）。图画数据将从每个LVDS对中输出。

这种高速串行输出数据的原因是为了让整个图画赶快从。传感器。中取出，并进入后续处理阶段（或许在FPGA中）。完结此操作的速度越快，帧速率就越高。假如想要一个能够到达 120fps 帧速率的运动相机，那么就需求将整个帧数据输出 - 在以 18 位分辨率形式运转时，此传感器为单帧数据量为 12 MB - 每秒 120 帧，超越 2 GBy。te。s/s 的数据量！

完结这一方针的一种办法是运用许多LVDS输出，并将每个输出分配给帧的特定部分。这基本上是“分而治之”。

问题在于，接纳数据后需求重组这些LVDS数据，组成一个图画传感器的一帧数据。仅有可行的办法是在。硬件。中完结，因为：（a）没有。微操控器。/处理器具有那么多串行LVDS，（b）即便有，处理担负也会很大，并且或许永久无法到达所需的帧速率。

这仅仅运用FPGA的一个“经典”示例，它将来自每个LVDS输入的一切数据从头组合到图画的单个相干帧中。可是，它并没有就此结束。后续的ISP处理等操作都能够在同一个FPGA中进行。

3、确保时刻准确操控。

FPGA的另一个重要用处：在需求“确保”呼应的情况下，或许需求确认地满意“硬”时序束缚。实时操控体系的应战之一是确保实际上能够满意这些时刻束缚。

在大多数经过微处理器/微操控器上的次序。编程。完结的非普通的。操控体系。中，有时首要“应用程序”会被中止，要么是切换到其他辅佐使命，要么是处理 I/O 中止，尤其是需求许多核算资源且本身具有时序束缚的现代通讯协议。因为一切这些其他使命和责任都在抢夺 CPU 时刻，嵌入式体系。开发人员现已提出了几种技能来应对这些应战，可是次序编程体系能够完结的功用是有限的。

FPGA 是专用电路、状况机以及操控和数据流“编程”的绝佳解决方案，精度低至纳秒级，简直没有体系“错失”事情或不符合规划时序束缚的危险。

一个常见示例是经过多相。电机。或。桥式整流器。进行相位操控或PWM操控，或运用H桥晶体管。驱动器。装备时进行的。

在这些场景中，不只能够以数十kHz乃至高达MHz的速度。开关电源。，并且还或许依据其他操控信号调制PWM - 或许是一组3个正弦波，用于三相对准，在这种情况下，需求相对PWM时序的精密分辨率。

在FPGA中完结这种操控能够满意十分精密的时序束缚。

4、其他。

FPGA 还有许多其他用处。

就在我常用的一种东西-Saleae逻辑剖析仪：

Xilinx Spartan 6 FPGA 履行一切高速作业，捕获其数字输入的时刻序列状况，然后经过。 USB。将其发送到PC。经过在 PC 上的剖析来查找自己的。数字电路。规划中的过错。

数据。中心。：

在曩昔的几年里，微软、。亚马逊。和谷歌在云服务器基础设施中运用FPGA引起了许多重视，其间每个服务器都有一个FPGA，答应一些传统上经过线性编程完结的核算使命，在专用的定制FPGA数字逻辑中完结。

这使得服务器能够相对快速且轻松地从头装备，以便针对在其上运转的特定应用程序进行优化。这些应用程序能够是加密核算，或是OpenCV视觉。算法。，或是。AI。/ML推理，或是杂乱的。网络。数据包过滤，或许其他咱们不知道的操作！

IC规划。：

终究，FPGA 通常被用作原型规划的一种办法，该规划终究将被“确定”到自己的。IC。芯片规划中。

本文转载自OpenFPGA大众号。

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