Какие компоненты может заменить/эмулировать FPGA?

FPGA могут заменить цифровую логику, а также (в FPGA со смешанными сигналами) несколько аналоговых компонентов (в основном большие разряды, такие как АЦП/ЦАП, компараторы, PLL и т. д.).

Аналогово-пассивным эквивалентом является FPAA , и уже существует несколько примеров, таких как линейка ispPAC компании Lattice Semiconductor .

FPGA могут эмулировать все виды устройств (ЦП, Ethernet-контроллеры, средства шифрования), но это не то, где FPGA сияют. Прелесть ПЛИС в том, что они могут делать все, чего в настоящее время не существует!

Вы можете эмулировать ЦП ARM в ПЛИС, но зачем это делать, если можно купить настоящий ARM за 10% стоимости? Вы можете эмулировать графический процессор в одном, но это будет медленнее и намного дороже, чем его покупка.

Но вы можете разработать собственное устройство, которого в настоящее время не существует. Как насчет трехмерного «микрофона», который подключается к большому количеству обычных микрофонов и генерирует классное трехмерное «изображение» с использованием методов, подобных радару с синтезированной апертурой? Или контроллер, который взаимодействует с большим количеством серводвигателей для какого-то перфоманса?

Многие FPGA используются для подключения стандартного компьютера или встроенного процессора к чему-то уникальному. Ультразвуковые транспондеры, например.

Таким образом, хотя вы можете эмулировать множество вещей, если вы просто рассматриваете FPGA как нечто, что может эмулировать другие вещи, вы упускаете суть FPGA.

Что можно заменить ПЛИС?

Целые комнаты, заполненные оборудованием, были заменены на ПЛИС.

Практически все, что могут делать микросхемы серии 7400, могут и FPGA:

Любая цифровая функция может быть реализована с помощью ПЛИС. Под «цифровой функцией» я подразумеваю что-то, где каждый вход равен «0» или «1» в любой момент, и каждый выход равен «0» или «1» в любой момент, а выход зависит только от некоторых функция входа и некоторое внутреннее цифровое состояние. Для более сложных функций обычно требуется «большая» FPGA или разделение между несколькими FPGA.

Некоторые микросхемы серии 7400 — и большинство ПЛИС — реализуют несколько вещей, которые не совсем соответствуют этому определению «цифровой функции»:

• выходы с открытым стоком
• двунаправленные шины данных
• выходы с ограниченной скоростью нарастания
• внутренние «подтягивающие резисторы» и «подтягивающие резисторы» (на входных контактах)

Что нельзя заменить FPGA?

Увы, на печатной плате есть много вещей, которые нельзя заменить ПЛИС.

• Цифровые функции, которые также должны работать на высоких скоростях. (Доступные FPGA становятся все лучше и лучше, что позволяет создавать на их основе более сложные и быстрые системы, но тот же процесс, который используется для создания полностью универсального чипа FPGA, также можно использовать для создания полностью нестандартного ЦП или другого чипа ASIC. это может упаковать немного больше функций в чип и заставить его работать значительно быстрее, но жестко запрограммировано только на это). (Тем не менее, для удручающе параллельных задач несколько FPGA, каждая из которых работает над несколькими частями задачи параллельно, могут выполнить задачу быстрее и с меньшими затратами, чем любое разумное количество процессоров — см. Deep Crack и COPACOBANA ).

• Функции непрерывного времени, такие как PLL. (Однако многие FPGA также включают в себя PLL на том же кристалле).

• Аналоговые функции и радиочастотные функции — чисто аналоговые функции основной полосы частот, такие как фильтры сглаживания, операционные усилители, преобразователи Ethernet и т. д.; функции смешанных сигналов, такие как компараторы, АЦП, ЦАП и т. д.; и радиочастотные функции, такие как гетеродинирующие смесители. (Как указал Игнасио Васкес-Абрамс, существует несколько FPGA, которые включают в себя один или два АЦП и один или два ЦАП, а также существуют чипы, подобные FPGA, — FPAA и PSoC со смешанными сигналами и т. д. , — которые могут быть запрограммированы на выполнение некоторых из этих аналоговых функций). (Тем не менее, есть много уловок, которые люди используют, чтобы заменить большое количество аналоговых схем и радиочастот небольшим количеством аналоговых схем и DSP, а сам DSP можно заменить FPGA).

• Цепи питания: регуляторы напряжения, ограничители тока, схемы защиты от перенапряжения, H-мосты, трекеры максимальной мощности , катушки индуктивности, инжекторы PoE, сплиттеры PoE и т. д.

• Цепи высокого напряжения

• Антенны

• Датчики

• Приводы, светодиоды и другие дисплеи и т.д.

• соединители

Я видел несколько примеров схем с резисторами, конденсаторами и т.п.

Я видел схемы компонентов, предназначенных для размещения внутри ПЛИС, на которых показаны подтягивающие и подтягивающие резисторы , множество блоков серии 7400 и другие логические символы, но я никогда не видел ни одной с конденсаторами. Не могли бы вы дать мне ссылку?

Я видел множество схем компонентов, предназначенных для печатной платы, с большой коробкой с надписью «FPGA» посередине и множеством других компонентов вокруг нее — стабилизатор напряжения и конденсаторы, требуемые спецификацией FPGA для правильной работы ПЛИС. FPGA и другие компоненты, необходимые для приложения, которые не могут быть заменены этой FPGA.