官方论坛
官方淘宝
官方博客
微信公众号
点击联系吴工 点击联系周老师
您的当前位置:主页 > 教程中心 > 认识FPGA >

FPGA的主要应用场景

发布时间:2022-12-23   作者:fpga王子 浏览量:

        前面我们介绍了FPGA,那么我们能用它做什么,我们学会它之后在未来我可以从事哪些领域的工作?

        这个问题是大家最为关注的问题,因为兴趣是最好的老师,如果你发现FPGA所能从事的领域你压根就不感兴趣,

        那么你去学习它就有可能是在浪费时间,比如你想当个医生那你学习FPGA就没有什么必要了。

        当然也不排除你在学习过程中突然发现了它的魅力,从而喜欢上它。


        FPGA是集成电路大产业中的小领域,5G和AI为行业增长提供确定性,国产替代叠加行业增长,国产FPGA市场腾飞在即。

        全球FPGA市场规模走势及未来预测:

     借助5G、自动驾驶、AI,FPGA需求还在逐步增大,未来空间非常巨大。

     一、通信领域


     

     通信领域需要高速的通信协议处理方式,另一方面通信协议随时都在修改,不适合做成专门的芯片,所以能够灵活改变的功能的FPGA就成了首选。

     电信行业一直大量使用FPGA。

     电信标准不断变化,建造电信设备非常困难,因此首先提供电信解决方案的公司往往会占领最大的市场份额。

     由于ASIC需要花费很长时间才能制造,因此FPGA提供了捷径的机会。最初的电信设备版本开始采用FPGA,这引发了FPGA价格冲突。

     尽管FPGA的价格与ASIC仿真市场无关紧要,但电信芯片的价格却很重要。

     许多年前,AT&T和朗讯制造了自己的FPGA,称为ORCA(优化的可重配置单元阵列),但就硅片的速度或尺寸而言,它们与Xilinx或Altera不具有竞争优势。

       二、算法领域

         FPGA对于复杂信号的处理性很强,可以处理多维信号。


      三、数字信号领域

     在数字信号处理领域FPGA同样所向披靡,主要是因为它的高速并行处理能力。

     FPGA最大优势是其并行处理机制,即利用并行架构实现数字信号处理的功能。

     这一并行机制使得FPGA特别适合于完成FIR等数字滤波这样重复性的数字信号处理任务,对于高速并行的数字信号处理任务来说,

     FPGA性能远远超过通用DSP处理器的串行执行架构,还有就是它接口的电压和驱动能力都是可编程配置的不像传统的DSP要受指令集控制。

     因为指令集的时钟周期的限制,不能处理太高速的信号,对于速率级为Gbps的LVDS之类信号就难以涉及。

     所以在数字信号处理领域FPGA的应用也是十分广泛的。

      四、视频图像领域

     随着时代的变换,人们对图像的稳定性、清晰度、亮度和颜色的追求越来越高,

     像以前的标清(SD)慢慢演变成高清(HD),到现在人们更是追求蓝光品质的图像。

     这使得处理芯片需要实时处理的数据量越来越大,并且图像的压缩算法也是越来越复杂,

     使得单纯的使用ASSP或者DSP已经满足不了如此大的数据处理量了。

     这时FPGA的优势就凸显出来了,它可以更加高效的处理数据,所以在图像处理领域在综合考虑成本后,FPGA也越来越受到市场的欢迎。

      五、高速接口设计领域

     其实看了FPGA在通信领域和数字信号处理领域的表现,我想大家也已应该猜到了在高速接口设计领域,FPGA必然也是有一席之地的。

    它的高速处理能力和多达成百上千个的IO决定了它在高速接口设计领域的独特优势。

    比如说我需要和PC端做数据交互,将采集到的数据送给PC机处理,或者将处理后的结果传给PC机进行显示。

    PC机与外部系统通信的接口比较丰富,如ISA、PCI、PCI Express、PS/2、USB等。

    传统的做法是对应的接口使用对应的接口芯片,例如PCI接口芯片,当我需要很多接口时我就需要多个这样的接口芯片,

    这无疑会使我们的硬件外设变得复杂,体积变得庞大,会很不方便,但是如果使用FPGA优势立马就出来了。

    因为不同的接口逻辑都可以在FPGA内部去实现,完全没必要那么多的接口芯片,

    在配合DDR存储器的使用,将使我们接口数据的处理变得更加得心应手。


      六、IC设计领域

       IC这个词大家可能一听到就觉得特别高深,不是凡人所能触及到的,而IC设计更是一些神人才能胜任的工作。

     不可否认的是IC设计门槛确实比较高,但是我们也没必要把它过于神话,其实简单点来讲我们可以拿PCB设计来与之比较,

     PCB是拿一个个元器件在印制线路板上去搭建一个特定功能的电路组合,而IC设计呢是拿一个个MOS管,

     PN节在硅基衬底上去搭建一个特定功能的电路组合,一个宏观一个微观。

      七、嵌入式领域

      利用FPGA构建一个嵌入式的底层环境,然后在此之上编写一些嵌入式软件,事务性的操作更加繁杂一些,对FPGA的操作较少。

    八、安防监控领域

       目前CPU很难做到多通道处理和只能检测分析,但是加上FPGA之后就可以轻松解决了,尤其在图形算法领域有得天独厚的优势。

    九、工业自动化领域

     FPGA可以做到多通道的马达控制,目前马达电力消耗占据全球能源消耗的大头,在节能环保的趋势下,

     未来各类精准控制马达得以采用,一片FPGA就可以控制大量的马达。


    明德扬最近制作了FPGA知识点分享,欢迎各大学子进来学习交流  


    打开抖音,扫码学习更多FPGA技巧!



   拓展阅读