1、FPGA运行速度快FPGA内部集成锁项环，可以把外部时钟倍频，核心频率可以到几百M，而单片机运行速度低的多。在高速场合,单片机无法代替FPGA。运算速度快，编程简易，而且有些高端的FPGA芯片内部给你集成了很多有用的模块，比如串行收发模块，这些如果不用这些FPGA，另搭电路的话很麻烦的，简化了设计。
2、FPGA管脚多，容易实现大规模系统单片机IO口有限，而FPGA动辄数百IO，可以方便连接外设。比如一个系统有多路AD、DA，单片机要进行仔细的资源分配，总线隔离，而FPGA由于丰富的IO资源，可以很容易用不同IO连接各外设。
3、FPGA内部程序并行运行，有处理更复杂功能的能力单片机程序是串行执行的，执行完一条才能执行下一条，在处理突发事件时只能调用有限的中断资源；而FPGA不同逻辑可以并行执行，可以同时处理不同任务，这就导致了FPGA工作更有效率。
4、FPGA有大量软核，可以方便进行二次开发FPGA甚至包含单片机和DSP软核，并且IO数仅受FPGA自身IO限制，所以，FPGA又是单片机和DSP的超集，也就是说，单片机和DSP能实现的功能，FPGA一般都能实现。
5、FPGA 最大的特点就是灵活，实现你想实现的任何数字电路，可以定制各种电路。减少受制于专用芯片的束缚。真正为自己的产品量身定做。在设计的过程中可以灵活的更改设计。
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基于FPGA的运动控制芯片设计
&&FPGA解决了专用控制芯片功能单一、灵活性差的不足,具备方便灵活的动态可重构性,使硬件信息(可编程器件的配置信息)像软件程序一样被动态调用或修改。同时,FPGA/CPLD拥有强大的并行计算能力,系统的实时性得到很大提升,而且具备较高的可靠性,因此在运动控制领域具有更多的应用
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FPGA 芯片管教作为输入时，有没有电流要求？
我有更好的答案
除非高端货额，这我是不清楚了，但FPGA一般只能采集数字信号，也就是二进制信号，电流这种东西，在数字信号里面是没什么用的，只有在模拟部分，或者是数模转换部分有点用吧。如果是要接外设，怕过流，那么就要查相应的官方文档了，并不是每一个FPGA都是一样的电流限制，就像集成运放，为什么同样是运放，就有那么多的型号
采纳率：46%
当然有，具体吸收电流可以查看芯片的数据手册
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FPGA开发外设子板模块电路设计详解
FPGA（Field－Programmable Gate Array），即现场可编程门阵列，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。FPGA的开发相对于传统PC、单片机的开发有很大不同。
　　FPGA（Field－Programmable Gate
Array），即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。FPGA的开发相对于传统PC、单片机的开发有很大不同。FPGA以并行运算为主，以硬件描述语言来实现；相比于PC或单片机（无论是冯诺依曼结构还是哈佛结构）的顺序操作有很大区别，也造成了FPGA开发入门较难。目前国内有专业的FPGA外协开发厂家，开发展基本电路如下：　　蜂鸣器电路如图3.47所示。FM信号由FPGA的I/O口控制。当FM为高电平时，Q1的BE导通，则CE导通，蜂鸣器的5V和GND形成回路，发出声音。当FM为低电平时，Q1的BE断开，则CE断开，蜂鸣器的5V和GND断开，因此没有电流流过蜂鸣器，蜂鸣器便不发声。在后面的实验中，我们可以使用PWM信号，即以固定的时高时低的电平控制Q1的导通与否，然后达到蜂鸣器的时断时开，人耳听到的便是不同频率的声响。　　　　图3.47 蜂鸣器　　8个LED指示灯的电路如图3.48所示，他们公共端接电源3.3V，另一端连接FPGA的I/O口。若输出高电平，LED熄灭；若输出低电平，则LED点亮。这8个LED的接口是与数码管的段选信号复用的。　　　　图3.48 8个LED指示灯电路　　3位的拨码开关电路如图3.49所示。　　　　图3.49 拨码开关电路
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*验 证 码：本科生毕业设计（论文） 年的发展，FPGA已由当初的1200门发展成为今天的百万门级。FPGA一般是基于SRAM工艺，基本结构是基于查找表加寄存器结构。FPGA采用了逻辑单元阵列LCA（Logic Cell Array），内部包括可配置逻辑模块CLB（Configurable Logic Block）、输出输入模块IOB（Input Output Block）和内部连线（Inter Connect）三个部分。FPGA是由存放在片内RAM中的程序来设置其工作状态的，因此，在其工作时需要对片内的RAM进行编程。用户可以根据不同的模式进行配置，并可以采用不同的方式进行编程[5，6，7]。 FPGA芯片在控制方面可实现的优点： a. 采用FPGA芯片设计ASIC电路，不需要大量生产，就能得到适用的芯片； b. FPGA芯片可做其它全定制或半定制ASIC电路的中试样片； c. FPGA芯片内部有丰富的触发器和I/O引脚； d. FPGA芯片设计周期最短、开发费用低、风险小； e. FPGA芯片采用高速CHMOS工艺，功耗低，可以与CMOS、TTL电平兼容。 基于以上特点，可以说FPGA芯片是小批量系统提高系统集成度、可靠性是实现小车控制的最佳选择之一。 1.2 本课题研究目的及意义 1.2.1 研究目的 为了适应工业和科技的快速发展产生的新要求，使生产达到较高的自动化水平和效率及实现产品精度的提高，基于FPGA的小车控制系统应运而生。本设计意在设计一种设计具有较强可移植性的小车控制器，经改进可应用于替代一些单调枯燥简单重复的岗位，如流水线、仓储物流等。设计功能包括周期运行、自动避障、遥控运行，这些功能具有很强的使用意义，正常状态下小车能够自主周期运行完成设定的任务，遇到障碍物能够自行躲避，在一些突发情况下能够人工干预小车的运行。 我校以大工程观为培育理念进行人才培养，旨在培育具有责任意识、实践能力、综合知识、系统观念的工程应用型人才。本次设计旨在用来检查过去几年对电子专业知识的学习情况，通过综合知识运用锻炼解决问题的能力，通过软硬件设计锻炼实践能力，通过对设计全局的把握培育系统观念。 1.2.2 研究意义 本课题以FPGA芯片为控制器设计了智能小车控制系统，意义如下： a. 基于FPGA开发的控制器具有运算速度快，体积小，修改方便，集成度高，可靠性高，易扩展等优点。 b. 用FPGA实现智能算法可以提高算法的运算速度，满足实时控制的要求。本文在基于FPGA实现复杂的智能算法方面作了一些探索性的工作，为以后进一步嵌入其它复杂算法打下了基础。 c. 搭建了智能小车控制系统的实验平台，为将来进一步研究和开发智能小车控制器做了基础性工作。 d. 对大学期间所学的专业知识进行系统梳理、综合运用。
第 2 页 共 31 页 本科生毕业设计（论文） 2 总体方案说明 2.1 设计目标 本课题基于EDA技术，使用Altera公司的的EDA软件开发工具Quartus II进行设计准备、设计输入、功能仿真、设计处理、时序仿真和器件编程及测试，以可编辑逻辑器件FPGA为核心部件，基于FPGA核心开发板进行扩展做出硬件，主要包括以下各项： a. 掌握利用VHDL设计智能小车控制器的原理、方法； b. 利用芯片内部时钟进行分段定时周期直线运动； c. 小车外接光电传感器检测障碍物并做出相应反应； d. 人工干预遥控运行； e. 在FPGA开发板上，针对FPGA芯片的特点进行系统配置并验证功能的实现，并做出扩展硬件； f. 按要求做好毕业设计环节的所有工作，完成毕业设计论文。 2.2 方案比较选择 小车控制器的设计目标是实现周期运动、遥控运行和对传感器检测到信号的快速反应，并发处理，要求处理速度快，并且具有较强的扩展性和可维护性。本设计使用微处理器编程结合外围扩展电路通过直流电机、传感器等部件进行运动、信号采集和快速反应。该设计要求使用智能算法以提高算法的运算速度，满足实时控制的要求。目前较为常见的是基于单片机的小车运行控制方案。 单片机是微电子技术与计算机技术的结晶，现已成为集成电路（Integrated Circuit）大家族中的重要成员。单片机是单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）的简称，是在一块芯片上集成了CPU、RAM、ROM（或EPROM）、时钟、定时/计数器和多种功能的串行和并行接口。单片机的特点是它们在一块芯片上集成了一台微机最基本的部分，只要辅以少量的外部电路或外部设备即可构成一个微机系统。单片机具有体积小、功能强、价格低廉等优点。可以使用C语言或者汇编语言进行编程[8]。 典型的单片机小车控制器包括路面检测模块、处理模块、电机驱动模块等，外加遥控、显示、测速等外围电路之后也可以实现较多的功能。源代码编译完成之后烧写到单片机中永久保存，掉电后不丢失[9]。 但是基于单片机的小车控制方案有一些局限性。由于接口数量的限制，单片机的扩展能力有限，对于大量并行信号的处理有很大难度。单片机的控制程序是烧写在硬件存储装置里的，而存储器有擦写次数限制，故其不能进行频繁的软件升级测试。每块芯片的接口不同在程序设计时都需要进行单独配置，程序在可移植方面有着很大的不便。汇编语言在针对不同的控制器时则几乎完全不同，在移植上有很大难度[9]。 基于以上特点扩展能力极强的FPGA芯片和模块化编程的VHDL语言成为了实现本次设计要求的最佳方案。 2.3 方案概述
本设计是基于FPGA芯片，采用VHDL语言进行的EDA设计，是软硬件协同设计，第 3 页 共 31 页 本科生毕业设计（论文） 分为软件和硬件设计两部分。首先进行软件的设计输入、功能仿真、设计处理，然后下载到FPGA芯片内配合外围电路进行硬件测试。
其具体功能是实现自主的周期运行，通过光电传感器检测障碍物进行避障运动，除此之外又加入了遥控功能，其原理框图如图2.1所示。 光电传感器模块FPGA核心板遥控接收模块驱动模块周期运行避障运行遥控运行图2.1 小车控制器原理框图 光电传感器模块是芯片外接的三个光电传感器，当传感器检测到障碍时其输出电平信号发生变化，输入电平信号经程序处理后发送到FPGA芯片，向驱动模块发出相应的信号，使小车做出适当的规避动作。 遥控模块是实现遥控运行功能的模块，包括硬件的信号接收装置和软件处理模块。遥控器以无线信号的形式从发射端发出不同的指令信号，经无线接收电路处理之后输出并行信号，FPGA芯片根据程序设定向驱动模块发出信号，小车做出相应的动作。 周期运行控制程序存储在FPGA芯片中，使用状态机进行状态循环，并在不同状态下向驱动模块发送不同的驱动信号，使小车实现周期运行。 驱动模块是接收FPGA芯片输出信号进行电机驱动的模块，由驱动程序和外围的驱动芯片两部分构成，在接收以上各模块的输出信号之后，进行处理之后输出控制信号驱动直流电机的运行。 以上各模块综合起来实现智能小车控制器的全部功能，其流程图如图2.2所示。程序按照此流程设计完成之后下载进FPGA芯片中，完成外设电路之后再软硬件联合测试，以实现设计要求。
第 4 页 共 31 页 本科生毕业设计（论文）
开始模式选择遥控模式周期运行模式避障模式高速前进2S接收信号减速前进2SNo检测到障碍Yes停止1S做出相应动作减速后退2S做出规避动作直行高速后退2SYes继续NoYes停止1SYes继续No继续No结束 图2.2 小车控制器流程图
第 5 页 共 31 页 本科生毕业设计（论文） 3 软件设计 小车控制器的软件程序设计采用VHDL语言，利用Altera公司的EDA开发软件Quartus II进行设计。软件部分由原理图和模块程序两部分组成，包括模式选择模块、分频器模块、电机驱动模块、周期控制模块、障碍检测模块遥控模块。以及下文将详细介绍介绍各个功能块的功能及实现方法，并给出仿真波形。 3.1 VHDL语言介绍 VHDL 的英文全名是Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language，即超高速集成电路硬件描述语言，被认为是标准的硬件描述语言，有专家认为，在新世纪中，VHDL与Verilog HDL语言将承担起几乎全部的数字系统设计任务。 VHDL 主要用于描述数字系统的结构、行为、功能和接口。除了含有许多具有硬件特征的语句外，VHDL 的语言形式和描述风格与句法十分类似于一般的计算机高级语言。VHDL的程序结构特点是将一项工程设计，或称设计实体（可以是一个元件、一个电路模块或一个系统）分成外部（或称可视部分，即端口）和内部（或称不可视部分），即设计实体的内部功能和算法完成部分。在对一个设计实体定义了外部界面后，一旦内部开发完成后，其他的设计可以直接调用这个实体。这种将设计实体分成内外部分的概念是VHDL 系统设计的基本点[10，11]。 VHDL具有功能强大的语言结构，可以用简洁明确的源代码来描述复杂的逻辑控制。它具有多层次的设计描述功能，层层细化，最后可直接生成电路级描述。VHDL支持同步电路、异步电路和随机电路的设计，这是其他硬件描述语言所不能比拟的。VHDL还支持各种设计方法，既支持自底向上的设计，又支持自顶向下的设计；既支持模块化设计，又支持层次化设计[10，12]。 VHDL具有多层次的设计描述功能，既可以描述系统级电路，又可以描述门级电路。而描述既可以采用行为描述、寄存器传输描述或结构描述，也可以采用三者混合的混合级描述。另外，VHDL支持惯性延迟和传输延迟，还可以准确地建立硬件电路模型。VHDL支持预定义的和自定义的数据类型，给硬件描述带来较大的自由度，使设计人员能够方便地创建高层次的系统模型[11]。 设计人员用VHDL进行设计时，不需要首先考虑选择完成设计的器件，就可以集中精力进行设计的优化。当设计描述完成后，可以用多种不同的器件结构来实现其功能。VHDL是一种标准化的硬件描述语言，同一个设计描述可以被不同的工具所支持，使得设计描述的移植成为可能[13]。 基于以上种种优点，VHDL作为IEEE的工业标准硬件描述语言，得到众多EDA公司支持，在电子工程领域，已成为事实上的通用硬件描述语言。 3.2 Quartus II软件介绍 Max+plus II作为Altera的上一代PLD设计软件，由于其出色的易用性而得到了广泛的应用。目前Altera已经停止了对Max+plus II的更新支持。Quartus II是Altera公司继Max+plus II之后开发的一种针对其公司生产的系列CPLD/FPGA器件的综合性开发 第 6 页 共 31 页