FPGA vs Microcontroller: welke is geschikt voor uw behoeften?

Introductie

Het kan overweldigend zijn om geschikte ingebedde circuits in iemands apparaten en producten te kiezen; daarom zal PCBTok hierover de nodige informatie verstrekken.

FPGA en microcontrollers worden kleine computers genoemd, met als belangrijkste onderscheid hun namen; De hardware van FPGA is programmeerbaar en microcontrollers kunnen worden aangepast.

Wat de services betreft, kunnen FPGA's gelijktijdige instructies interpreteren, in tegenstelling tot microcontrollers, die slechts één regel code aankunnen. Vanwege zijn kenmerken en mogelijkheden is het duidelijk dat FPGA potentieel duurder is dan microcontrollers.

Desalniettemin kan het variëren, aangezien het selecteren van een apparaat moet worden afgestemd op het doel van het apparaat; daarom willen we in dit artikel meer informatie over hen geven. Blijf lezen!

Inleiding tot FPGA versus Microcontroller

Wat is een microcontroller?

Vergelijkbaar met wat werd gezegd, is een microcontroller een verscheidenheid aan miniatuurprocessors die in vrijwel elk aspect op een typisch systeem lijkt. Met één verschil kan het echter maar één speciaal programma uitvoeren in vergelijking met de traditionele computer die duizenden programma's bedient.

Het omvat een centrale verwerkingseenheid, RAM en zelfs invoer-uitvoerapparaten. Daarom wordt het een miniatuurversie genoemd van de typische computer die momenteel wordt gebruikt in laptops en systeemeenheden.

In essentie heeft het maar één doel: taken automatisch en herhaaldelijk uitvoeren, afhankelijk van het programma. Het is te vinden in talloze consumentenelektronica, industriële toepassingen, de medische sector en nog veel meer. Het vermogen wordt uitgedrukt in milliampères.

Microcontrollers worden bijvoorbeeld gebruikt in toetsenborden, beeldschermen, printers en scanners , telefoons, verkeerslichten, implanteerbare medische apparaten en andere apparaten met slechts één functie. Tegenwoordig vind je microcontrollers in allerlei apparaten, en de kosten ervan kunnen variëren afhankelijk van het producttype en het doel van het apparaat.

Wat is een microcontroller?

Wat is Field Programmable Grid Array (FPGA)?

Aangezien een Field Programmable Grid Array een voorgeprogrammeerd ontwerp is, zou het iets complexer en genuanceerder kunnen zijn dan een microcontroller. Als een gebruiker echter na productie op zoek is naar veranderlijke software en configureerbare hardware, is dit de juiste keuze.

FPGA's zijn populair onder ingenieurs omdat ze een prototype van deze kleine computers kunnen maken, afhankelijk van hun gewenste functie en toepassing. Bovendien geven ze de voorkeur aan dergelijke circuits, omdat ze hun hardware gemakkelijk kunnen wijzigen.

Als een gebruiker bijvoorbeeld van plan is de snelheid van een apparaat te upgraden voor een efficiënte output, kan hij het eenvoudig opnieuw programmeren zonder dat er geheel nieuwe hardware nodig is om deze wijzigingen door te voeren. Het is dus voordelig in verschillende toepassingen. Het kan echter duurder zijn dan MCU.

Wat is Field Programmable Grid Array (FPGA)?

Verschillen tussen FPGA en microcontroller

Een FPGA heeft geen vaste hardware geïnstalleerd, terwijl een microcontroller er wel een heeft. Het is op die manier ontworpen omdat het primaire doel van een FPGA is om het voor een gebruiker gemakkelijk te maken om de hardware te configureren voor een functie-upgrade.

Als je nieuwsgierig bent naar hoe gebruikers de FPGA gelijktijdig configureren, moet je hiervoor een HDL-programmeertaal gebruiken. In dergelijke gevallen kan het doel van deze kleine computer eenvoudig worden gewijzigd, afhankelijk van het gewenste doel en de toepassing van de gebruiker.

Hoewel de microcontroller het tegenovergestelde is van een FPGA, omdat deze een vooraf gedefinieerde hardwarestructuur heeft, kunnen gebruikers dit ingebedde circuit via software programmeren om de toegewezen functie te specificeren. Bovendien zijn de CPU, het geheugen, randapparatuur en kabels bevestigd. Daarom kan het veel goedkoper zijn dan FPGA.

Verschillen tussen FPGA en microcontroller

Programmeren van een microcontroller

Er zijn geen complexe stappen betrokken bij het programmeren van een microcontroller, omdat het eenvoudig is. Het is geprogrammeerd via een assembleertaal. Afhankelijk van het gewenste doel en de ontwerper kan men echter nog steeds een hoge programmeertaal gebruiken. Enkele van de talen die erbij horen zijn JavaScript, Python en C.

Als expert op dit gebied hebben we de stappen gewoon gemaakt. Hieronder staan ​​de stappen:

• Eerst moeten we een programmacode schrijven. Afhankelijk van de voorkeurstaal kan men deze aanmaken. Het wordt echter meestal in de C-taal geschreven.
• Ten tweede, organiseer de geschreven code zo efficiënt mogelijk via een compileerprogramma.
• Installeer als laatste stap eenvoudig de gecompileerde programmacode in de microcontroller. Dan is de procedure voltooid; men kan het ingebedde circuit al gebruiken.

Over het algemeen is het proces eenvoudig voor consumenten met een achtergrond in coderen. Als u echter iemand bent die niet kan en kan coderen, raden we u aan contact op te nemen met een expert.

Voor- en nadelen van microcontroller

Als u een van de mensen bent die een microcontroller in uw apparaten overweegt, moet u de sterke en zwakke punten kennen om uw keuze verder te verstevigen. Omdat we een uitgebreide ervaring in de branche hebben, kunnen we onze consumenten de voor- en nadelen van dit ingebedde circuit voor apparaten bieden.

Voordelen

• De programmeerprocedure is relatief eenvoudig.
• Ze zijn zeer geschikt voor niet veeleisende hardwarespecificaties.
• In tegenstelling tot FPGA zijn ze kostenefficiënt omdat hun mogelijkheden beperkt zijn.

Nadelen

• Zoals vermeld, kan het slechts beperkte functies uitvoeren vanwege zijn begrensde specificaties. Het kan alleen zijn voorgeprogrammeerde doel bereiken en het kan niet meerdere programma's tegelijk laden.
• Over het eerste nadeel, aangezien het slechts één opdracht tegelijk kan verwerken, kost het tijd omdat het anticipeert op sequentiële verwerking. Dat leidt tot een tijdrovende aanpak.
• Over het algemeen heeft het beperkte hardware; het kan alleen het geïnstalleerde programma erop verwerken.

Een FPGA programmeren

In tegenstelling tot microcontrollers kan de ontwikkeling van een FPGA een uitdaging zijn, omdat er andere technologie voor nodig is en strikte naleving van de voorgestelde systeemarchitectuur vereist is. De software die hiervoor gebruikt wordt, omvat onder andere Xilinx, Intel Quartus en zelfs VHDL of Verilog voor verificatiedoeleinden.

Als expert op dit gebied hebben we begrijpelijkerwijs de stappen gemaakt. Hieronder staan ​​de gedetailleerde stappen voor het programmeren van een FPGA:

• Eerst moeten we de Verilog/VHDL-code schrijven.
• Ontwikkel nu een subsysteem binnen hetzelfde systeem.
• Vervolgens moeten pintoewijzingen worden uitgevoerd zoals het hoort.
• Ten vierde moet er een SDC-bestand worden gegenereerd.
• Ten vijfde moeten alle netlijsten worden omgezet in een binaire vorm.
• Ten zesde, gebied en pad.
• Ten zevende, organiseer de code via een compileerprogramma en genereer deze als een bitbestand.
• Installeer en programmeer daarna de gecompileerde bitbestandscode in de FPGA.
• Hergebruik uiteindelijk na evaluatie van de gegevens.

Net als bij microcontrollers raden we aan om contact op te nemen met een toegewijde specialist met uitgebreide kennis in de branche als je geen achtergrond hebt in coderen. Sommige fabrikanten hebben echter al standby-experts om dergelijke taken uit te werken.

Voor- en nadelen van FPGA

Het evalueren van de voor- en nadelen van een FPGA kan helpen bij het bepalen van de beste beslissing om er een in uw producten te gebruiken. We kunnen onze klanten de voor- en nadelen van deze geïntegreerde schakelingen vertellen vanwege onze aanzienlijke kennis van de sector.

Voordelen

• Het belangrijkste voordeel ten opzichte van een microcontroller is dat hij programmeerbaar is; dus kan men het doel en de functie van het apparaat op elk moment wijzigen en configureren via gespecialiseerde firmware voor een FPGA.
• Vergeleken met Microcontroller heeft het geen vooraf gedefinieerde instructieset; daarom kunnen consumenten het programmeren.
• Het kan gelijktijdige instructies verwerken omdat het afhankelijk is van parallelle verwerking, in tegenstelling tot een microcontroller die onder serieverwerking valt, waardoor het een langzamere optie is. Bovendien heeft het een effectief storingsbeheersysteem genaamd Finite State Machines, vaak FSM's genoemd.
• Het stelt de gebruikers in staat om verschillende methoden uit te proberen die van toepassing zijn op FPGA, waardoor leerfasen voor de consumenten worden bevorderd tijdens het gebruik van deze ingebedde circuits.

Nadelen

• Zoals te zien is tijdens het programmeren, kan een FPGA ingewikkeld zijn. Omdat alle codes vanuit het niets worden uitgevoerd, transmuteren ze vervolgens in een machinetaal.
• In tegenstelling tot Microcontroller verbruikt het extreem veel stroom omdat het talloze functies en mogelijkheden heeft, vooral simultane verwerking.
• In termen van kosten kan het duur zijn vanwege zijn mogelijkheden.
• De interne oscillator is extern aangekocht, omdat deze er niet van tevoren is.

Wat is beter, microcontroller of FPGA?

Over het algemeen is er geen betere optie dan een Microcontroller en een FPGA. Consumenten moeten hun gewenste resultaat en doel overwegen bij het kiezen van het beter ingebedde circuit in hun apparaten. Daarom zal het van de consument afhangen welke optie veel beter is dan de andere in overeenstemming met hun toepassingen.

Desalniettemin helpen we u beslissen welke kleine computer u voor uw apparaten wilt gebruiken. We raden aan om voor een microcontroller te gaan als u van plan bent deze in een routinematig circuit in te zetten. Aan de andere kant stellen we voor om een ​​FPGA te kiezen voor situaties die een aanzienlijke verwerkingssnelheid en synchrone bewerkingen vereisen. FPGA's zijn bijvoorbeeld van toepassing om HD-video's uit te voeren. Als men voor een microcontroller kiest, presteert deze mogelijk niet goed.

Als iemand nu op zoek is naar een eenvoudig programmeerbaar ingebed circuit dat gemakkelijk kan worden ontworpen en gedebugd en kostenefficiënt is, raden we aan om voor een microcontroller te gaan. Maar het heeft zijn keerzijde en het is niet veelzijdig in vergelijking met een FPGA, omdat het zijn hardware niet kan herprogrammeren. Soortgelijke beperkingen zijn van toepassing op de wijzigingsmogelijkheden van Microcontrollers.

Wat betreft toepassingen die beeldverwerking en kunstmatige intelligentie nodig hebben, raden we aan om Field-Programmable Grid Array (FPGA) te selecteren, omdat het gebruikmaakt van de parallelle verwerkingstechniek waarin het meerdere bewerkingen tegelijk kan tolereren en uitvoeren zonder de kwaliteit en prestaties van het product in gevaar te brengen. Als u in dergelijke scenario's echter kiest voor een Microcontroller, kan het chaotisch zijn, aangezien deze alleen sequentiële technieken kan verwerken; het is dus langzamer en minder krachtig dan een FPGA.

Over het algemeen wordt erkend dat ze afzonderlijk op apparaten worden ingezet. Het is echter mogelijk om deze kleine computers in één apparaat te gebruiken, afhankelijk van het doel en de toepassing. In een scenario van een apparaat waarin het de uitvoering van complexe besturingselementen vereist, kan het Microcontroller integreren. Daarnaast kan technologie een FPGA bevatten als het intensieve activiteiten en verhoogde verwerkingssnelheden vereist. In dergelijke gevallen kan het extra voordelen, robuustheid, betrouwbaarheid en geavanceerde functies bieden voor het apparaat en de algehele prestaties en toepassing.

Wat is beter, microcontroller of FPGA?

Conclusie

Om af te ronden, er zijn verschillende overwegingen bij het selecteren van de juiste embedded printplaat om in iemands apparaat te integreren. Daarnaast kan het overweldigend zijn om te kiezen tussen een Microcontroller en FPGA; we hopen echter dat we een grote hulp zijn.

PCBTok gelooft en hoopt dat we met dit blogartikel uw besluitvorming hebben vereenvoudigd. Mocht u echter nog vragen hebben, dan staan ​​we 24/7 voor u klaar om u te helpen. We hebben meer dan twaalf (12) jaar ervaring in de branche; u kunt dus op ons rekenen voor al uw problemen met betrekking tot deze sector.

Waar wacht je op? Stuur ons een bericht en we geven u graag de nodige informatie die u nodig heeft.