FPGA(现场可编程门阵列)具有以下特点:
高度灵活:内部有大量可配置的逻辑单元和互连资源,用户能通过编程随心所欲地定义其逻辑功能,可快速实现多种不同的数字电路设计,如构建各种通信协议模块、实现不同算法的数字信号处理电路等,而无需像ASIC那样重新设计物理电路。
可重构性:支持动态重构,即在系统运行期间可以根据需要重新配置逻辑功能。比如在通信系统中,可根据不同的通信协议或数据格式,实时改变FPGA的配置,以实现相应的处理功能。
并行处理能力强:拥有众多可并行工作的逻辑单元,可同时处理多个任务或数据通道。在图像处理中,能同时对图像的不同区域或不同颜色通道进行处理,大大提高处理速度;在数据加密领域,可并行执行多个加密算法,提升加密效率。
高速处理:随着工艺技术的进步,FPGA能工作在很高的时钟频率下,具备高速的数据处理和信号传输能力。可满足如高速数据采集系统对GHz级采样速率的处理需求,以及高速网络通信中对百Gbps甚至更高数据速率的处理要求。
丰富的片上资源:除了基本的逻辑单元外,还集成了大量的片上资源,如RAM、ROM、乘法器、DSP模块等。这些资源为实现复杂的算法和系统提供了便利,例如在数字信号处理中,可利用乘法器和DSP模块高效地实现滤波、FFT等算法,利用片上RAM进行数据缓存。
开发周期短:使用硬件描述语言(如VHDL、Verilog HDL)和专业的开发工具进行设计,通过软件编程的方式进行功能验证和调试,无需进行复杂的硬件制作流程。与传统的ASIC设计相比,大大缩短了开发周期,降低了开发成本,能快速将产品推向市场。
便于升级:产品在使用过程中,如果需要增加新功能或改进性能,只需重新下载新的配置文件到FPGA中,无需对硬件进行重新设计和更换,方便产品的升级和维护。
通用性强:广泛应用于通信、计算机、工业控制、医疗、航空航天等众多领域。在通信领域用于实现各种通信协议处理;在计算机领域用于加速数据处理;在工业控制中用于逻辑控制和数据采集等,能满足不同行业、不同应用场景的多样化需求。
容错能力强:可以通过设计冗余逻辑和采用容错技术,提高系统的可靠性和稳定性。在关键任务系统中,如航空航天、军事等领域,即使部分逻辑单元出现故障,也能通过重新配置等方式保证系统的正常运行。