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Blog de PCB - FPGAs y Microcontroladores

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FPGAs y Microcontroladores

2023-11-17
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Author:iPCB

FPGAs es un chip integrado compuesto principalmente por circuitos digitales, que pertenece a uno de los dispositivos lógicos programables (pld); Como circuito semipersonalizado, FPGAs aparece en el campo de los circuitos integrados especiales (asic), que no solo resuelve las deficiencias de los circuitos personalizados, sino que también supera la limitación del número de circuitos de puerta programables en los programas originales. Tiene las características de flexibilidad y reconfiguración, y es ampliamente utilizado en comunicaciones, procesamiento de señales digitales, sistemas integrados y otros campos. Es un dispositivo lógico programable compuesto por unidades lógicas programables y recursos de interconexión programables.


FPGAs

El Microcontrolador es un chip de circuito integrado que utiliza la tecnología de circuitos integrados a gran escala para integrar capacidades de procesamiento de datos, como la unidad central de procesamiento (cpu), la memoria de acceso aleatorio (ram), la memoria de solo lectura (rom), varios puertos de E / s, Un sistema de microcomputadoras pequeño y completo compuesto por funciones como temporizadores / contadores integrados en una sola silicio (también pueden incluir circuitos de accionamiento de visualización, circuitos de modulación de ancho de pulso, multiplexadores analógicos, convertidores A / d, etc.) y ampliamente utilizado en el campo del control industrial.


Diferencias entre FPGAs y microcontroladores aï diferencias entre microcontroladores y FPGAs

1) rendimiento

Al comparar el rendimiento de FPGAs y microcontroladores, es necesario considerar la naturaleza de las tareas que están diseñadas para realizar. La FPGAs es buena en tareas de procesamiento paralelo, mientras que el Microcontrolador está optimizado para el procesamiento secuencial.


La FPGA puede realizar múltiples operaciones al mismo tiempo. Este paralelismo permite a la FPGAs lograr un alto rendimiento en aplicaciones que requieren procesamiento paralelo, como procesamiento de señales digitales, procesamiento de imágenes y criptografía. Por ejemplo, la FPGA puede procesar múltiples flujos de datos en paralelo, lo que permite procesar señales de alto ancho de banda o imágenes de alta resolución en tiempo real.


El Microcontrolador está diseñado para procesar tareas secuencialmente. Su rendimiento está determinado por factores como la velocidad del reloj de la cpu, la arquitectura y el conjunto de instrucciones.


2) consumo de energía

El consumo de energía es un factor clave a tener en cuenta al comparar FPGAs y microcontroladores, ya que afecta la eficiencia general del sistema, la vida útil de la batería y la gestión térmica.


La FPGAs suele consumir más potencia que el microcontrolador. El consumo de energía de la FPGAs depende de factores como el número de componentes lógicos activos, la frecuencia de conmutación interconectada y la actividad de E / S. En aplicaciones que requieren procesamiento paralelo de alto rendimiento, las ventajas de rendimiento proporcionadas por FPGAs pueden aumentar su consumo de energía.


Los microcontroladores suelen consumir menos potencia que las fpgas. Su consumo de energía depende principalmente de factores como la velocidad del reloj de la cpu, la actividad del dispositivo periférico y las funciones de gestión de energía implementadas en el dispositivo. Muchos microcontroladores incluyen funciones avanzadas de gestión de energía, como el modo de sueño y la regulación dinámica de voltaje, lo que puede reducir aún más el consumo de energía durante el período de baja actividad.


3) flexibilidad y personalización

Debido a su arquitectura programable, FPGAs tiene una alta flexibilidad y personalización, lo que permite a los diseñadores crear circuitos digitales personalizados de acuerdo con sus propios requisitos específicos. Los bloques lógicos, las interconexiones y los bloques de E / s dentro de la FPGAs se pueden configurar para realizar diversas funciones digitales, desde Puertas lógicas simples hasta algoritmos complejos de procesamiento de señales digitales.


4) tiempo de desarrollo y complejidad

El desarrollo de FPGAs es más complejo y largo. El proceso de desarrollo de FPGAs suele incluir el uso de lenguajes de descripción de hardware (hdl) (como VHDL o verilog) para escribir Código.


Los microcontroladores suelen tener procesos de desarrollo más simples y rápidos, ya que pueden programarse con lenguajes de programación de alto nivel y entornos de desarrollo con los que los desarrolladores de software están más familiarizados. El uso de lenguajes, bibliotecas y marcos de alto nivel puede simplificar el proceso de desarrollo y reducir el tiempo necesario para implementar y probar las funciones necesarias.


FPGAs es un circuito integrado altamente universal que permite a los usuarios crear circuitos digitales personalizados programando a nivel de hardware. Ofrecen una gran flexibilidad y son muy adecuados para aplicaciones complejas que requieren prototipos rápidos y reconfigurables. Por otro lado, el Microcontrolador es un circuito integrado compacto que combina el núcleo del procesador, la memoria y varios dispositivos periféricos en un solo chip. Están diseñados específicamente para tareas específicas y ofrecen soluciones económicas para aplicaciones simples a moderadamente complejas.