FPGA vs microcontrôleur : lequel correspond à vos besoins ?

Introduction

Il peut être difficile de choisir des circuits intégrés appropriés dans ses appareils et produits ; par conséquent, PCBTok fournira les informations nécessaires à leur sujet.

Les FPGA et les microcontrôleurs sont appelés petits ordinateurs, avec une distinction principale de leurs noms ; Le matériel du FPGA est programmable et les microcontrôleurs sont personnalisables.

En ce qui concerne les services, les FPGA peuvent interpréter simultanément des instructions concurrentes, contrairement aux microcontrôleurs, qui ne peuvent gérer qu'une seule ligne de code. En raison de ses attributs et de ses capacités, il est évident que le FPGA est potentiellement plus cher que les microcontrôleurs.

Néanmoins, cela peut varier car la sélection d'un doit être alignée sur l'objectif de l'appareil ; par conséquent, nous aimerions fournir plus d'informations à leur sujet dans cet article. Continuez à lire!

Introduction au FPGA par rapport au microcontrôleur

Qu'est-ce qu'un microcontrôleur?

Semblable à ce qui a été dit, un microcontrôleur est une variété de processeurs miniatures qui ressemblent à un système typique dans pratiquement tous les aspects. Cependant, à une différence près, il ne peut exécuter qu'un seul programme dédié par rapport à l'ordinateur traditionnel qui sert des milliers de programmes.

Il comprend une unité centrale de traitement, une RAM et même des périphériques d'entrée-sortie. Ainsi, il est considéré comme une version miniature de l'ordinateur typique actuellement déployé dans les ordinateurs portables et les unités centrales.

Globalement, il n'a qu'un seul objectif ; d'effectuer des tâches de manière automatique et répétitive en fonction de son programme. On le trouve dans d'innombrables appareils électroniques grand public, industriel candidatures, le médical l'industrie, et bien d'autres. Quant à sa puissance, elle est en milliampères.

À titre d'exemple d'applications, on les trouve dans les claviers, les moniteurs, imprimantes et scanners, téléphones, feux de circulation, dispositifs médicaux implantables et autres avec une seule fonction. On peut découvrir des microcontrôleurs dans divers appareils dans le monde d'aujourd'hui, et leur coût peut varier en fonction du type de produit et de l'objectif de l'appareil.

Qu'est-ce qu'un microcontrôleur?

Qu'est-ce qu'un FPGA (Field Programmable Grid Array) ?

Étant donné qu'un Field Programmable Grid Array est une conception préprogrammée, il pourrait être un peu plus complexe et nuancé qu'un microcontrôleur. Cependant, si un utilisateur recherche des logiciels modifiables et du matériel configurable après la production, c'est la bonne sélection.

Les FPGA sont populaires parmi les ingénieurs car ils peuvent prototyper ces petits ordinateurs en fonction de la fonction et de l'application souhaitées. De plus, ils préfèrent de tels circuits car ils peuvent facilement modifier leur matériel.

Par exemple, si un utilisateur envisage de mettre à niveau la vitesse d'un appareil pour une sortie efficace, il peut facilement le reprogrammer sans avoir besoin d'un tout nouveau matériel pour effectuer ces modifications. Ainsi, il est bénéfique dans diverses applications. Cependant, cela peut être plus coûteux que le MCU.

Qu'est-ce qu'un FPGA (Field Programmable Grid Array) ?

Différences entre FPGA et microcontrôleur

Un FPGA n'a pas de matériel établi installé, alors qu'un microcontrôleur en a un. Il a été conçu de cette manière puisque l'objectif principal d'un FPGA est de permettre à un utilisateur de configurer facilement le matériel pour une mise à niveau de fonction.

Si vous êtes curieux de savoir comment les utilisateurs configurent le FPGA simultanément, cela implique l'utilisation d'un langage de programmation HDL. Dans de tels cas, on peut facilement modifier l'objectif de ce petit ordinateur en fonction de l'objectif et de l'application souhaités par l'utilisateur.

Alors que le microcontrôleur est à l'opposé d'un FPGA puisqu'il possède une structure matérielle prédéfinie, les utilisateurs peuvent programmer ce circuit intégré via un logiciel pour spécifier sa fonction désignée. De plus, son processeur, sa mémoire, ses périphériques et ses câbles sont fixés. Par conséquent, il peut être beaucoup plus abordable que le FPGA.

Différences entre FPGA et microcontrôleur

Programmation d'un microcontrôleur

Aucune étape complexe n'est impliquée dans la programmation d'un microcontrôleur car elle est simple. Il est programmé via un langage d'assemblage. Cependant, selon l'objectif recherché et le concepteur, on peut toujours utiliser un langage de programmation élevé. Certains des langages qui lui appartiennent sont JavaScript, Python et C.

En tant qu'expert dans ce domaine, nous avons simplement franchi les étapes. Voici les étapes :

• Tout d'abord, nous devons écrire un code de programme. Selon la langue préférée, on peut le créer. Cependant, il est généralement écrit en langage C.
• Deuxièmement, organisez le code écrit aussi efficacement que possible grâce à un programme de compilation.
• Comme dernière étape, installez simplement le code du programme compilé dans le microcontrôleur. Ensuite, la procédure est terminée; on peut déjà utiliser le circuit embarqué.

Dans l'ensemble, le processus est simple pour les consommateurs ayant une formation en codage. Cependant, si vous êtes quelqu'un qui ne sait pas et ne peut pas coder, nous vous suggérons de contacter un expert.

Avantages et inconvénients du microcontrôleur

Si vous faites partie des personnes qui envisagent un microcontrôleur dans vos appareils, vous devez connaître ses forces et ses faiblesses pour consolider davantage votre choix. Puisque nous avons une vaste expérience dans l'industrie, nous pouvons fournir à nos consommateurs les avantages et les inconvénients de ce circuit intégré aux appareils.

Avantages

• Sa procédure de programmation est relativement simple.
• Ils conviennent parfaitement aux spécifications matérielles peu exigeantes.
• Contrairement aux FPGA, ils sont rentables car leurs capacités sont limitées.

Désavantages

• Comme mentionné, il ne peut exécuter que des fonctions limitées en raison de ses spécifications limitées. Il ne peut accomplir que son objectif préprogrammé et ne peut pas charger plusieurs programmes à la fois.
• Concernant son premier inconvénient, puisqu'il ne peut traiter qu'une seule commande à la fois, il prend du temps puisqu'il anticipe un traitement séquentiel. Ainsi, conduisant à une approche chronophage.
• Généralement, il a un matériel restreint ; il ne peut traiter que le programme installé dessus.

Programmation d'un FPGA

Contrairement aux microcontrôleurs, le développement d'un FPGA peut être difficile car il nécessite une technologie différente et adhère rigoureusement à l'architecture système proposée. Certains de ses logiciels incluent Xilinx, Intel Quartus et même VHDL ou Verilog à des fins de vérification.

En tant qu'expert dans ce domaine, nous avons naturellement franchi les étapes. Vous trouverez ci-dessous les étapes détaillées de la programmation d'un FPGA :

• Tout d'abord, nous devons écrire le code Verilog/VHDL.
• Maintenant, développez un sous-système dans le même système.
• Ensuite, les affectations de broches doivent être effectuées comme il se doit.
• Quatrièmement, un fichier SDC doit être généré.
• Cinquièmement, toutes les netlists doivent être transmutées en une forme binaire.
• Sixième, zone et chemin.
• Septièmement, grâce à un programme de compilation, organisez le code et générez-le sous forme de fichier binaire.
• Après cela, installez et programmez le code du fichier binaire compilé dans le FPGA.
• En fin de compte, réutilisez après avoir évalué les données.

Comme pour les microcontrôleurs, si vous n'avez aucune expérience en codage, nous vous suggérons de contacter un spécialiste dédié possédant une connaissance approfondie de l'industrie. Cependant, certains fabricants disposent déjà d'experts en attente pour effectuer ces tâches.

Avantages et inconvénients du FPGA

L'évaluation des avantages et des inconvénients d'un FPGA peut aider à déterminer la meilleure décision d'en utiliser un dans vos produits. Nous pouvons dire à nos clients les avantages et les inconvénients de ce circuit intégré grâce à notre connaissance approfondie de l'industrie.

Avantages

• Son principal avantage sur un microcontrôleur est qu'il est programmable ; ainsi, on peut modifier et configurer le but et la fonction de l'appareil à tout moment grâce à un micrologiciel spécialisé pour un FPGA.
• Comparé au microcontrôleur, il n'a pas de jeu d'instructions prédéfini ; par conséquent, les consommateurs peuvent le programmer.
• Il peut traiter des instructions simultanées car il repose sur un traitement parallèle, contrairement à un microcontrôleur qui relève du traitement en série, ce qui en fait une option plus lente. De plus, il dispose d'un système efficace de gestion des perturbations appelé machines à états finis, souvent appelés FSM.
• Il permet aux utilisateurs d'essayer diverses méthodes applicables aux FPGA, favorisant ainsi les phases d'apprentissage des consommateurs tout en utilisant ces circuits embarqués.

Désavantages

• Comme on le voit dans le processus de programmation, un FPGA peut être compliqué. Puisque tous les codes sont exécutés à partir de rien, transmutez-les ensuite en langage machine.
• Contrairement au microcontrôleur, il consomme une énergie extrême car il possède d'innombrables fonctionnalités et capacités, en particulier le traitement simultané.
• En termes de coût, cela peut être coûteux en raison de ses capacités.
• Son oscillateur interne est d'origine externe puisqu'il n'en fournit pas au préalable.

Quel est le meilleur, Microcontrôleur ou FPGA ?

En général, il n'y a pas de meilleure option qu'un microcontrôleur et un FPGA. Les consommateurs doivent tenir compte du résultat et de l'objectif souhaités lorsqu'ils choisissent le circuit le mieux intégré dans leurs appareils. Par conséquent, cela dépendra des consommateurs sur quelle option est bien meilleure que l'autre en fonction de leurs applications.

Néanmoins, nous vous aiderons à décider quel petit ordinateur emporter dans vos appareils. Nous suggérons d'opter pour un microcontrôleur si vous envisagez de le déployer dans un circuit de routine. D'autre part, nous proposons de choisir un FPGA pour les situations nécessitant une vitesse de traitement importante et des opérations synchrones. Par exemple, les FPGA s'appliquent pour exécuter des vidéos HD. Si l'on opte pour un microcontrôleur, il se peut qu'il ne fonctionne pas bien.

Maintenant, si l'on recherche un circuit embarqué programmable simple qui peut être conçu et débogué facilement et qui est rentable, nous suggérons d'opter pour un microcontrôleur. Mais il a son inconvénient, et il n'est pas polyvalent par rapport à un FPGA puisqu'il ne peut pas reprogrammer son matériel. Des limitations similaires s'appliquent aux capacités de modification des microcontrôleurs.

En ce qui concerne les applications nécessitant un traitement d'image et une intelligence artificielle, nous suggérons de sélectionner Field-Programmable Grid Array (FPGA) car il utilise la technique de traitement parallèle dans laquelle il peut tolérer et exécuter plusieurs opérations simultanément sans compromettre la qualité et les performances du produit. Cependant, si vous optez pour un microcontrôleur dans de tels scénarios, cela peut être chaotique car il ne peut traiter que des techniques séquentielles ; ainsi, il est plus lent et moins puissant qu'un FPGA.

Dans l'ensemble, ils sont reconnus pour être déployés dans des appareils séparément. Cependant, l'utilisation de ces petits ordinateurs dans un seul appareil est possible, selon l'objectif et l'application. Dans un scénario d'un appareil où il nécessite l'exécution de contrôles complexes, il peut intégrer un microcontrôleur. De plus, la technologie peut contenir un FPGA si elle nécessite des activités intensives et des vitesses de traitement accrues. Dans de tels cas, il peut offrir des avantages supplémentaires, de la robustesse, de la fiabilité et des fonctionnalités avancées à son appareil, ainsi que des performances et une application globales.

Quel est le meilleur, Microcontrôleur ou FPGA ?

Conclusion

Pour conclure, il existe diverses considérations lors de la sélection de la carte de circuit intégré appropriée à intégrer dans son appareil. De plus, il peut être difficile de choisir entre un microcontrôleur et un FPGA ; cependant, nous espérons que nous sommes d'une grande aide.

PCBTok croit et espère qu'à travers cet article de blog, nous avons simplifié la prise de décision. Cependant, s'il reste encore une certaine confusion à l'esprit, nous sommes disponibles 24h/7 et 12j/XNUMX pour répondre à vos préoccupations. Nous avons plus de douze (XNUMX) ans d'expérience dans l'industrie; par conséquent, on peut compter sur nous pour tous les problèmes qu'ils pourraient avoir concernant cette industrie.

Qu'est-ce que tu attends? Envoyez-nous un message et nous serons ravis de vous fournir les informations nécessaires dont vous avez besoin.