FPGA vs microcontrolador: qual é adequado para suas necessidades?

Introdução

Pode ser difícil escolher circuitos embutidos adequados em seus dispositivos e produtos; portanto, o PCBTok fornecerá as informações necessárias sobre eles.

FPGA e Microcontroladores são chamados de pequenos computadores, com uma distinção primária de seus nomes; O hardware do FPGA é programável e os microcontroladores são personalizáveis.

Com relação aos serviços, os FPGAs podem interpretar instruções concorrentes simultaneamente, ao contrário dos microcontroladores, que podem lidar apenas com uma única linha de código. Devido aos seus atributos e capacidades, é evidente que o FPGA é potencialmente mais caro do que os microcontroladores.

No entanto, pode variar, pois a escolha deve estar alinhada com a finalidade do dispositivo; portanto, gostaríamos de fornecer mais informações sobre eles neste artigo. Continue lendo!

Introdução ao FPGA vs. Microcontrolador

O que é um microcontrolador?

Semelhante ao que foi dito, um microcontrolador é uma variedade de processadores em miniatura que se assemelham a um sistema típico em praticamente todos os aspectos. No entanto, com uma diferença, ele pode executar apenas um programa dedicado em comparação com o computador tradicional que atende a milhares de programas.

Compreende uma Unidade Central de Processamento, RAM e até mesmo dispositivos de entrada e saída. Assim, é referido como uma versão em miniatura do computador típico atualmente implantado em laptops e unidades de sistema.

No geral, tem apenas um objetivo; para executar tarefas de forma automática e repetitiva, dependendo de seu programa. Ele pode ser encontrado em inúmeros dispositivos eletrônicos de consumo, industrial aplicações, o médico indústria e muitos outros. Quanto à sua potência, é em miliampères.

Como exemplo de aplicações, encontram-se em teclados, monitores, impressoras e scanners, telefones, semáforos, dispositivos médicos implantáveis ​​e outros com apenas uma função. Pode-se descobrir Microcontroladores em vários dispositivos no mundo de hoje, e seu custo pode variar dependendo do tipo de produto e finalidade do dispositivo.

O que é um microcontrolador?

O que é FPGA (Field Programmable Grid Array)?

Como um Field Programmable Grid Array é um projeto pré-programado, ele pode ser um pouco mais complexo e matizado do que um microcontrolador. No entanto, se um usuário procura software alterável e hardware configurável após a produção, esta é a seleção adequada.

Os FPGAs são populares entre os engenheiros, pois podem prototipar esses pequenos computadores, dependendo da função e aplicação desejadas. Além disso, eles preferem esses circuitos, pois podem alterar facilmente seu hardware.

Por exemplo, se um usuário planeja atualizar a velocidade de um dispositivo para uma saída eficiente, ele pode facilmente reprogramá-lo sem a necessidade de um novo hardware para realizar essas alterações. Assim, é benéfico em várias aplicações. No entanto, pode ser mais caro do que o MCU.

O que é FPGA (Field Programmable Grid Array)?

Diferenças entre FPGA e microcontrolador

Um FPGA não possui hardware estabelecido instalado, enquanto um microcontrolador possui um. Ele foi projetado dessa maneira, pois o objetivo principal de um FPGA é facilitar para o usuário configurar o hardware para uma atualização de função.

Se você está curioso sobre como os usuários configuram o FPGA simultaneamente, isso envolve o uso de uma linguagem de programação HDL. Nesses casos, pode-se facilmente alterar a finalidade deste minúsculo computador, dependendo da finalidade e aplicação desejadas pelo usuário.

Embora o microcontrolador seja o oposto de um FPGA, pois possui uma estrutura de hardware predefinida, os usuários podem programar esse circuito embarcado por meio de software para especificar sua função designada. Além disso, sua CPU, memória, periféricos e fios estão afixados. Portanto, pode ser muito mais acessível do que o FPGA.

Diferenças entre FPGA e microcontrolador

Programando um Microcontrolador

Nenhuma etapa complexa está envolvida na programação de um microcontrolador, pois é simples. É programado através de uma linguagem assembly. No entanto, dependendo da finalidade e do designer desejados, ainda é possível usar uma linguagem de programação de alto nível. Algumas das linguagens que pertencem a ele são JavaScript, Python e C.

Como especialistas neste campo, simplesmente seguimos os passos. Abaixo estão os passos:

• Primeiro, precisamos escrever um código de programa. Dependendo do idioma preferido, pode-se criá-lo. No entanto, é comumente escrito em linguagem C.
• Em segundo lugar, organize o código escrito da maneira mais eficiente possível por meio de um programa de compilação.
• Como etapa final, basta instalar o código do programa compilado no microcontrolador. Então, o procedimento está finalizado; já se pode usar o circuito embutido.

No geral, o processo é simples para consumidores com experiência em codificação. No entanto, se você é alguém que não codifica e não consegue codificar, sugerimos entrar em contato com um especialista.

Vantagens e Desvantagens do Microcontrolador

Se você é uma das pessoas que considera um microcontrolador em seus dispositivos, deve conhecer seus pontos fortes e fracos para solidificar ainda mais sua escolha. Como temos uma vasta experiência na indústria, podemos fornecer aos nossos consumidores os prós e contras deste circuito embarcado para dispositivos.

Vantagens

• Seu procedimento de programação é relativamente simples.
• Eles são altamente adequados para especificações de hardware pouco exigentes.
• Em contraste com o FPGA, eles são econômicos, pois seus recursos são limitados.

Desvantagens

• Conforme mencionado, ele só pode executar funções limitadas por causa de suas especificações limitadas. Ele só pode cumprir seu propósito pré-programado e não pode carregar vários programas ao mesmo tempo.
• Sobre seu primeiro golpe, como só pode processar um comando por vez, leva tempo, pois antecipa o processamento sequencial. Assim, levando a uma abordagem demorada.
• Geralmente, possui hardware restrito; ele só pode processar o programa instalado nele.

Programando um FPGA

Ao contrário dos Microcontroladores, desenvolver um FPGA pode ser desafiador, pois requer tecnologia diferente e adere rigorosamente à arquitetura do sistema proposto. Alguns de seus softwares incluem Xilinx, Intel Quartus e até VHDL ou Verilog para fins de verificação.

Como especialistas neste campo, compreensivelmente demos os passos. Abaixo estão as etapas detalhadas na programação de um FPGA:

• Primeiro, precisamos escrever o código Verilog/VHDL.
• Agora, desenvolva um subsistema dentro do mesmo sistema.
• Em seguida, as atribuições de pinos devem ser executadas como deveriam.
• Quarto, um arquivo SDC deve ser gerado.
• Quinto, todas as netlists devem ser transmutadas em um formato binário.
• Sexto, área e caminho.
• Em sétimo lugar, por meio de um programa de compilação, organize o código e gere-o como um arquivo de bits.
• Depois disso, instale e programe o código do arquivo bit compilado no FPGA.
• Por fim, reaproveite depois de avaliar os dados.

Semelhante aos microcontroladores, se você não tiver experiência em codificação, sugerimos entrar em contato com um especialista dedicado com amplo conhecimento no setor. No entanto, alguns fabricantes já possuem especialistas de prontidão para realizar tais tarefas.

Vantagens e Desvantagens do FPGA

Avaliar as vantagens e desvantagens de um FPGA pode ajudar a determinar a melhor decisão para usar um em seus produtos. Podemos dizer aos nossos clientes as vantagens e desvantagens deste circuito integrado devido ao nosso conhecimento significativo da indústria.

Vantagens

• Sua principal vantagem sobre um microcontrolador é que ele é programável; assim, pode-se alterar e configurar a finalidade e a função do dispositivo a qualquer momento por meio de firmware especializado para um FPGA.
• Comparado com o Microcontrolador, ele não possui um conjunto de instruções predefinido; portanto, os consumidores podem programá-lo.
• Ele pode processar instruções simultâneas, pois depende do processamento paralelo, ao contrário de um microcontrolador que se enquadra no processamento em série, tornando-o uma opção mais lenta. Além disso, possui um sistema eficaz de gerenciamento de perturbações chamado Finite State Machines, geralmente chamado de FSMs.
• Ele permite que os usuários experimentem vários métodos aplicáveis ​​ao FPGA, promovendo assim fases de aprendizado aos consumidores durante o uso deste circuito embarcado.

Desvantagens

• Como visto no processo de programação, um FPGA pode ser complicado. Como todos os códigos são executados a partir do nada, transmute-os para uma linguagem de máquina.
• Ao contrário do microcontrolador, ele consome muita energia, pois possui inúmeros recursos e capacidades, principalmente processamento simultâneo.
• Em termos de custo, pode ser caro devido às suas capacidades.
• Seu oscilador interno é fornecido externamente, pois não fornece um de antemão.

Qual é melhor, microcontrolador ou FPGA?

Em geral, não há opção melhor do que um Microcontrolador e um FPGA. Os consumidores devem considerar o resultado desejado e o objetivo ao escolher o circuito mais bem integrado em seus dispositivos. Portanto, dependerá do consumidor qual opção é muito melhor que a outra de acordo com suas aplicações.

No entanto, nós o ajudaremos a decidir qual microcomputador levar em seus dispositivos. Sugerimos ir para um microcontrolador se planeja implantá-lo em um circuito de rotina. Por outro lado, propomos a escolha de um FPGA para situações que requerem grande velocidade de processamento e operações síncronas. Por exemplo, os FPGAs se aplicam para executar vídeos HD. Se for para um microcontrolador, pode não funcionar bem.

Agora, se alguém está procurando um circuito embutido programável simples que pode ser projetado e depurado facilmente e é econômico, sugerimos ir para um microcontrolador. Mas tem seu lado negativo e não é versátil em comparação com um FPGA, pois não pode reprogramar seu hardware. Limitações semelhantes se aplicam aos recursos de modificação dos microcontroladores.

Quanto aos aplicativos que necessitam de processamento de imagem e inteligência artificial, sugerimos selecionar Field-Programmable Grid Array (FPGA), uma vez que utiliza a técnica de processamento paralelo em que pode tolerar e executar várias operações simultaneamente sem comprometer a qualidade e o desempenho do produto. No entanto, se você optar por um Microcontrolador em tais cenários, pode ser caótico, pois só pode processar técnicas sequenciais; portanto, é mais lento e menos potente que um FPGA.

No geral, eles são reconhecidos para serem implantados em dispositivos separadamente. No entanto, é possível empregar esses pequenos computadores em um único dispositivo, dependendo da finalidade e da aplicação. Num cenário de um dispositivo em que necessite da execução de comandos complexos, pode integrar Microcontrolador. Além disso, a tecnologia pode conter um FPGA se exigir atividades intensivas e maiores velocidades de processamento. Nesses casos, ele pode oferecer benefícios adicionais, robustez, confiabilidade e recursos avançados para seu dispositivo e desempenho geral e aplicativo.

Qual é melhor, microcontrolador ou FPGA?

Conclusão

Para finalizar, há várias considerações na seleção da placa de circuito integrado apropriada para integrar ao dispositivo. Além disso, pode ser difícil escolher entre um microcontrolador e um FPGA; no entanto, esperamos ser uma grande ajuda.

PCBTok acredita e espera que, por meio deste artigo de blog, tenhamos simplificado a tomada de decisões. No entanto, se ainda houver alguma confusão em mente, estamos disponíveis 24 horas por dia, 7 dias por semana para ajudar com suas preocupações. Temos mais de doze (12) anos de experiência na indústria; portanto, pode-se confiar em nós para quaisquer problemas que possam ter relacionados a esta indústria.

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