- FPGA అంటే ఏమిటి మరియు ఇది మైక్రోకంట్రోలర్ నుండి ఎలా భిన్నంగా ఉంటుంది
- FPGA ఆర్కిటెక్చర్
- FPGA లు అవసరమైనప్పుడు
మైక్రోకంట్రోలర్స్ యొక్క పెరుగుతున్న ప్రజాదరణతో ఇంజనీర్లు FPGA ల కంటే మైక్రోకంట్రోలర్లను ఎక్కువగా ఉపయోగిస్తున్నారు. మైక్రోకంట్రోలర్ల పైగా ఆధిపత్య మారాయి FPGA ఎందుకంటే వారి తక్కువ ఖర్చులో, మంచి మద్దతు, సులభంగా లభ్యత, పెద్ద కమ్యూనిటీ, పాండిత్యము, ప్రోగ్రామింగ్ మొదలైనవి కానీ మైక్రోప్రాసెసర్ల కంటే ఇతర వంటి సెట్ సూచనలను కొన్ని పరిమితులు ఉంటాయి, కార్యక్రమాలు వరుస అమలు (సీక్వెన్షియల్ ప్రాసెసింగ్), వశ్యత మరియు పునర్వినియోగం లేకపోవడం మొదలైనవి. అయితే, FPGA లు ప్రోగ్రామ్‌ల సమాంతర అమలును కలిగి ఉన్నందున FPGA ఈ పరిమితులను అధిగమించగలదు మరియు ఇది అనువైనది మరియు పునర్వినియోగపరచదగినది అంటే ఇది వేర్వేరు పనుల కోసం పునరుత్పత్తి చేయవచ్చు.
FPGA అంటే ఏమిటి మరియు ఇది మైక్రోకంట్రోలర్ నుండి ఎలా భిన్నంగా ఉంటుంది
ఒక ఫీల్డ్-ప్రోగ్రామబుల్ గేట్ అర్రే తర్కం గేట్లు శ్రేణి ఉంది మరియు అంటే యూజర్ దాని కొత్త నిర్వచించిన ఆకృతీకరణలు ఇప్పటికే ఆకృతీకరణలు తిరిగి రాస్తుంది చేయవచ్చు మరియు ఫీల్డ్ లో వారి సొంత డిజిటల్ సర్క్యూట్ సృష్టించవచ్చు ఈ శ్రేణి రంగంలో ప్రోగ్రామ్ చెయ్యవచ్చు ఒక ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్ సిలికాన్ చిప్. FPGA లను ఖాళీ స్లేట్‌గా పరిగణించవచ్చు. FPGA లు స్వయంగా ఏమీ చేయవు, అయితే FPGA కోసం బిట్ ఫైల్ అని పిలువబడే కాన్ఫిగరేషన్ ఫైల్‌ను సృష్టించడం డిజైనర్లదే. FPGA ఒక బిట్ ఫైల్‌తో లోడ్ అయిన తర్వాత డిజిటల్ సర్క్యూట్ లాగా ప్రవర్తిస్తుంది.
మైక్రోకంట్రోలర్లలో, మైక్రోకంట్రోలర్లను ప్రోగ్రామ్ చేయలేము లేదా ఫీల్డ్‌లో పునర్నిర్మించలేము కాబట్టి ఇది అలా కాదు. ఇప్పటికే ఉన్న కాన్ఫిగరేషన్లను ఓవర్రైట్ చేయడానికి వినియోగదారుకు అనుమతి లేదు లేదా వారు ఫీల్డ్‌లో ఏ డిజిటల్ సర్క్యూట్‌ను సృష్టించలేరు. మైక్రోకంట్రోలర్లు ప్రోగ్రామ్ చేయడం సులభం మరియు సంఘం కూడా విస్తృతంగా ఉంది. మైక్రోకంట్రోలర్లు కస్టమ్ బిల్ట్ మినీ కంప్యూటర్లు, ఇవి ఐసి రూపంలో వస్తాయి, అయితే ఎఫ్‌పిజిఎలు లాజిక్ బ్లాక్‌లను మాత్రమే కలిగి ఉంటాయి, అవి మళ్లీ విద్యుత్తుతో తిరిగి మార్చబడతాయి. మైక్రోకంట్రోలర్ల పరంగా, ఇది FPGA ల కంటే తక్కువ శక్తిని వినియోగిస్తుంది. FPGA లు ఖరీదైనవిగా పిలువబడతాయి మరియు ఏదైనా పరికరాన్ని నిర్మించటానికి మైక్రోకంట్రోలర్ కంటే ఎక్కువ ఖర్చు అవసరం. నిర్దిష్ట అనువర్తనాల కోసం మైక్రోకంట్రోలర్లు తక్షణమే నిర్మించబడినప్పుడు FPGA లు సెటప్ చేయడానికి చాలా ఎక్కువ సమయం పడుతుంది.
FPGA ఆర్కిటెక్చర్
FPGA లాజిక్ కణాలు లేదా మాడ్యూల్స్ మరియు ఇంటర్‌లింక్‌ల యొక్క సాధారణ నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంది, ఇది డెవలపర్లు మరియు డిజైనర్లు పూర్తి నియంత్రణలో ఉంటుంది. FPGA ప్రధానంగా కాన్ఫిగర్ లాజిక్ బ్లాక్ (CLB), I / O బ్లాక్స్ లేదా ప్యాడ్స్ మరియు స్విచ్ మ్యాట్రిక్స్ / ఇంటర్ కనెక్షన్ వైర్లు వంటి మూడు ప్రధాన బ్లాకులతో నిర్మించబడింది. ప్రతి బ్లాక్ క్లుప్తంగా క్రింద చర్చించబడుతుంది.
- CLB (కాన్ఫిగర్ లాజిక్ బ్లాక్): ఇవి FPGA యొక్క ప్రాథమిక కణాలు. ఇది ఒక 8-బిట్ ఫంక్షన్ జనరేటర్, రెండు 16-బిట్ ఫంక్షన్ జనరేటర్లు, రెండు రిజిస్టర్లు (ఫ్లిప్-ఫ్లాప్స్ లేదా లాచెస్) మరియు రిప్రొగ్రామబుల్ రౌటింగ్ నియంత్రణలు (మల్టీప్లెక్సర్లు) కలిగి ఉంటుంది. రూపకల్పన చేసిన ఇతర ఫంక్షన్ మరియు మాక్రోలను అమలు చేయడానికి CLB లు వర్తించబడతాయి. ప్రతి సిఎల్‌బిలు ప్రతి వైపు ఇన్‌పుట్‌లను కలిగి ఉంటాయి, ఇది తర్కం యొక్క మ్యాపింగ్ మరియు విభజన కోసం వాటిని సరళంగా చేస్తుంది.
- I / O ప్యాడ్‌లు లేదా బ్లాక్‌లు: FPGA యొక్క విధులను ప్రాప్తి చేయడానికి ఇన్పుట్ / అవుట్‌పుట్ ప్యాడ్‌లను బయటి పెరిఫెరల్స్ కోసం ఉపయోగిస్తారు మరియు I / O ప్యాడ్‌లను ఉపయోగించడం ద్వారా వివిధ పెరిఫెరల్స్ ఉపయోగించి వేర్వేరు అనువర్తనాల కోసం FPGA తో కమ్యూనికేట్ చేయవచ్చు.
- స్విచ్ మ్యాట్రిక్స్ / ఇంటర్ కనెక్షన్ వైర్లు: పొడవైన మరియు చిన్న ఇంటర్ కనెక్షన్ వైర్లను సౌకర్యవంతమైన కలయికలో అనుసంధానించడానికి స్విచ్ మ్యాట్రిక్స్ FPGA లో ఉపయోగించబడుతుంది. వేర్వేరు పంక్తుల మధ్య కనెక్షన్‌లను ఆన్ / ఆఫ్ చేయడానికి ఇది ట్రాన్సిస్టర్‌లను కలిగి ఉంటుంది.
FPGA లు అవసరమైనప్పుడు
మైక్రోకంట్రోలర్‌లకు కొంత పరిమితి ఉందని మరియు మైక్రోకంట్రోలర్ మరియు మైక్రోప్రాసెసర్‌లు ప్రోగ్రామ్‌ల వరుస అమలుపై నడుస్తున్నందున కొన్ని అనువర్తనాల్లో ఇది కొంచెం నెమ్మదిగా చేస్తుంది కాబట్టి ఈ సందర్భంలో, FPGA లకు ఒక ప్రయోజనం ఉంది మరియు సమర్థవంతంగా ఉపయోగించవచ్చు. అలాగే వారు సూచనలతో మరియు వారి వైరింగ్ తో వచ్చిన ఎందుకంటే మైక్రోకంట్రోలర్ పరిమిత పనులను చేయవచ్చు. కోడ్‌ను అభివృద్ధి చేసేటప్పుడు ప్రోగ్రామర్ ఆంక్షలకు కట్టుబడి ఉండాలి. కాబట్టి ఈ దృష్టాంతంలో కూడా, FPGA లకు ప్రయోజనం ఉంది.
అయినప్పటికీ, మైక్రోకంట్రోలర్ల విషయంలో, ప్రాసెసర్ కొంత స్థాయి సమాంతరతను సాధించడానికి ఒక కోడ్ నుండి మరొక కోడ్‌కు మారుతుంది. FPGA ల కంటే మైక్రోకంట్రోలర్‌లపై సంకేతాలు రాయడం మీకు తేలిక. FPGA ల యొక్క సమాంతర ప్రాసెసింగ్ సామర్ధ్యం పరిమిత స్టేట్ యంత్రాలను (FSM లు) ఉపయోగించడం ద్వారా అంతరాయాలను సమర్థవంతంగా నియంత్రించడానికి మిమ్మల్ని అనుమతిస్తుంది.
మైక్రోకంట్రోలర్ల విషయంలో, అంతరాయాన్ని పరిష్కరించడానికి మీరు ISR తీసుకున్న సమయాన్ని లెక్కించాలి. మీరు FPGA ని రీప్రొగ్రామింగ్ చేయడం ద్వారా సులభంగా రివైర్ చేయవచ్చు. శక్తిని ఆన్ చేసినప్పుడు FPGA లోని కాన్ఫిగరేషన్ కాన్ఫిగర్ లాజిక్ కణాలపై లోడ్ అవుతుంది.
FPGA ని పునరుత్పత్తి చేయడానికి మీరు హార్డ్‌వేర్‌లో ఎటువంటి మార్పులు చేయనవసరం లేదు. సమాంతర డేటా యొక్క హై-స్పీడ్ ప్రాసెసింగ్ కోసం FPGA లు అనుకూలంగా ఉంటాయి మరియు అధిక స్థాయి అనుకూలీకరణతో వస్తుంది. అయినప్పటికీ, ప్రోటోటైప్ ఆపరేషన్ మరియు కాన్ఫిగరేషన్ యొక్క సంక్లిష్టత యొక్క లోపాలు కూడా ఉన్నాయి. కాబట్టి, మైక్రోకంట్రోలర్‌లపై ఈ ప్రయోజనాలతో ఎఫ్‌పిజిఎలను ఎంచుకోవచ్చు. FPGA ప్రోగ్రామింగ్‌ను ప్రారంభిద్దాం