FPGA芯片五大应用场景及实战方案

发布时间：2024-10-11 阅读量：6499 来源: 我爱方案网作者: bebop

FPGA中文名是现场可编程门阵列，是指一切通过软件手段更改、配置期间内部连接结构和逻辑单元，完成既定设计功能的数字集成电路。

FPGA属于逻辑芯片，区别于其他逻辑芯片，FPGA最大的特点便是现场可编程性，这个特点，可以使FPGA通过编程实现任意芯片的逻辑功能，例如ASIC、DSP甚至PC处理器等，这也是为什么FPGA被成为“万能芯片”的原因。

举个简单的例子，逻辑芯片中，例如ASIC和DSP等于一张出厂时就写有数据且不可擦除的CD，用户只需要放在CD播放器就可以听到音乐；而FPGA使一张出厂时空白的CD，需要用户自己使用刻录机烧写数据内容到盘里，并且还可以擦除上面的数据，反复刻录。

本文将介绍FPGA芯片的常见应用场景及方案网平台上架的紫光同创Logos系列（PGL50H-6IFBG484）、Xilinx XC7A35T图像处理FPGA开发板，它们都是即插即用的方案PCBA，非常方便工程师开发设计。

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紫光同创高带宽、高存储工业控制开发板

方案基于紫光同创 logos 系列 FPGA（PGL50H-6IFBG484）开发，具有高数据带宽、高存储容量的特点，适用于高速数据通信、处理、采集等方面的应用，方案交互时钟频率最高到 400MHz, DDR3 的数据位宽 32bit，总数据带宽高达25600（800×32）Mbps；4 路 HSST 高速收发器，每路速度高达6.375Gb/s，适合用于光纤、PCIe 数据通信；外围接口丰富，满足全方位的开发需求。

Xilinx XC7A35T（赛灵思）图像处理FPGA开发板

方案基于Xilinx（赛灵思）生产的Artix-7系列可编程逻辑器件（FPGA)XC7A35TFGG484-21，支持2路HDMI接口，均支持输入和输出，通信接口丰富，支持1路千兆以太网、1路USB UART、USB2.0接口及ATK模块接口，方案可以用于图像的采集、处理和显示，例如高清视频处理和医学图像处理等应用。在人工智能领域，该方案可以用于神经网络的实现和加速，例如卷积神经网络和循环神经网络等算法的实现。

基于阿尔特拉EP4CE10 的视频监控FPGA开发板

方案主控基于阿尔特拉（Altera）的CycloneIV 系列 EP4CE10F17C8N芯片，逻辑单元数10320，最大IO口179个，支持蓝牙、千兆以太网通信，方案还配备了一个音频编解码芯片以及一个摄像头接口，可以用于实现视频处理功能，如视频编码、解码、图像处理等，可以用于数字电视、监控系统、视频会议等应用。

FPGA的主要应用场景：

1.通信行业的基站

无论是 RRU/AAU，还是 BBU/DU/CU，甚至核心网的设备，都需要用到 FPGA，实现诸如 Turbo 编码，协议处理加速等的功能。而在售价数十万甚至百万人民币级别的无线信号测量仪器，同样会用到单价上万元的高端 FPGA 进行信号的处理控制；

2.国防军工行业

典型场景如雷达数据处理，需要满足大容量、低延时、高可靠的特性，才能实现微秒级的处理需求，而这一时延和稳定性要求只有 FPGA 能达到；在使用了光纤陀螺的惯性导航系统同样，FPGA 可以对光信号进行低延时控制，实现光纤陀螺仪高精度、高动态的测量；

3.工业

由于工业有大量的低时延场景，FPGA 在工业领域应用是非常广泛的，常见于伺服电机驱动，往往采取CPU+FPGA的架构，以实现微秒级别的控制环路反馈/，像赛灵思Zynq系列（SoC FPGA）在工业就拥有广泛的应用。此外，在激光设备中也使用 FPGA 进行皮秒/飞秒激光器的信号控制；

4.汽车

典型的应用在 ADAS 领域，这是由于 FPGA 比 GPU 时延更低，能保证更好的制动距离；除此之外，FPGA 也应用在行车后视镜等场景；

5.通信设备

FPGA芯片目前被大量应用在通信设备中，实现接口扩展、逻辑控制、数据处理、单芯片系统等各种功能。

在有线通信领域，FPGA芯片被应用于数据接入、传送、路由器、交换机的多种电路板中，以实现信号控制、传输加速等各种功能。

在无线通信领域，FPGA芯片被应用在无线通信基站和射频处理单元的多种电路板中以实现通信协议的各种功能和未来升级需求，集成CPU的现场可编程系统级芯片产品被应用在室外微基站、室内微基站等无线网络通信中，以单芯片完成商业、住宅、工厂区域的多模覆盖、网络容量增加、人工智能计算等多样性功能需求。

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