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FPGA和STM32的区别是什么 stm32与fpga的优缺点分析

时间:2025-11-29  作者:Diven  阅读:0

FPGA基本原理和内部结构

一、FPGA原理

FPGA中的基本逻辑单元是CLB模块,一个CLB模块一般包含若干个基本的查找表、寄存器和多路选择器资源,因此FPGA中的逻辑表达式基于LUT的。

FPGA内部的编程信息一般存储在SRAM单元中,因此通常的FPGA都是基于SRAM的,所以掉电后信息会丢失,下次上电需要先配置才能使用。

着重介绍Xilinx FPGA,

二、FPGA产品的速度等级

速度等级一般反映一款芯片的性能,速度等级越高,说明芯片内的逻辑延时和布线延时越小,设计的性能要求也越容易达到,随之付出的成本也越大。

对Xilinx FPGA,速度等级一般有“-1”、“-2”、“-3”等,数字越大,速度等级越高,芯片价钱也越贵。

对Intel FPGA,速度等级一般有“-6”、“-7”、“-8”,数字越小表示速度等级越高、价钱越贵。

三、FPGA内部资源

逻辑资源块是FPGA内部最重要的资源,Xilinx称其为CLB(configurable logIC block);

7系列中,FPGA内部三大主要资源:可编程逻辑单元、可编程I/O单元、布线资源

1、可配置逻辑单元(configurable logIC block)

CLB在FPGA中最为丰富,由两个SLICE构成,SLICE分为SLICEL(L:Logic)和SLICEM(M:Memory),因此CLB可分为CLBLL和CLBLM两类;

SLICEL和SLICEM内部都包含4个6输入查找表(LUT6)、3个数据选择器(MUX)、1个进位链(carry chain)和8个触发器(Flip-Flop);

2、存储单元(Block RAM

Block RAM可以被配置为同步、异步、单端口、双端口的RAM或FIFO,或者ROM;

3、运算单元(DSP48E1)

当FPGA需要复杂的运算时,会使用DSP48E1,例如乘法;

什么是STM32?

意法半导体(ST)集团于1988年6月成立,是由意大利的SGS微电子公司和法国Thomson半导体公司合并而成。1998年5月,SGS-THOMSON Microelectronics将公司名称改为意法半导体有限公司,是世界最大的半导体公司。 STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex®-M0,M0+,M3, M4和M7内核(ST‘s product portfolio contains a comprehensive range of microcontrollers, fROM robust, low-cost 8-bit MCUs up to 32-bit ARM-based Cortex®-M0 and M0+, Cortex®-M3, Cortex®-M4 Flash microcontrollers with a great choice of peripherals. ST has also extended this range to include an ultra-low-power MCU platform)。

具有以下三个特点:

•新的基于ARM内核的32位MCU系列

–标准的ARM架构 –内核为ARM公司为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的Cortex-M内核

•超前的体系结构

–高性能 –低电压 –低功耗 –创新的内核以及外设

•简单易用/自由/低风险

Cortex-M3系列属于ARMv7架构

ARMv7架构定义了三大分工明确的系列:

“A”系列:面向尖端的基于虚拟内存的操作系统和用户应用

“R”系列:针对实时系统;

“M”系列:对微控制器

STM32F1属于Cortex-M系列中的Cortex-M3内核,采用ARMv7-M架构。STM32F4属于Cortex-M4系列采用ARMv7-ME架构。Cortex-A5/A8采用ARMv7-A架构。传统的ARM7系列采用的是ARMv4T架构。

那么STM32与ARM有什么区别呢?

Cortex-M家族

STM32和ARM有什么区别

STM32的命名规则

STM32的应用场景

STM32的应用场景还有很多,这里只是简单地列出一些。

总的来说STM32具有如下优势:

1)极高的性能:主流的Cortex内核。

2)丰富合理的外设,合理的功耗,合理的价格。

3)强大的软件支持:丰富的软件包。

4)全面丰富的技术文档。

5)芯片型号种类多,覆盖面广。

6)强大的用户基础:最先成功试水CM3芯片的公司,积累了大批的用户群体,为其领先做铺垫。

stm32与fpga的优缺点

一个属于单片机STM32 ,一个属于可编程阵列FPGA。

STM32由于有各种外设操作起来简单,可以处理模拟以及数字信号,适用于设计的控制电路FPGA应用也比较,只能处理数字信号,但是能同时运行多条指令,也就是并行执行,这是单片机、ARM等比不了的,主要用于处理各种逻辑。

STM32代表ARM Cortex-M内核的32位微控制器,具有高性能,实时性强,低功耗,便于低电压操作等优点,同时还易于开发。

按内核架构分,有STM32F103“增强型”系、STM32F101“基本型”系列、STM32F105、STM32F107“互联型”系列。其中增强型系列时钟频率达到72MHz,是同类产品中性能最高的产品;基本型时钟频率为36MHz,以16位产品的价格得到比16位产品大幅提升的性能,是32位产品用户的最佳选择。两个系列都内置32K到128K的闪存,不同的是 SRAM的最大容量和外设接口的组合。时钟频率72MHz时,从闪存执行代码,STM32功耗36mA,是32位市场上功耗最低的产品,相当于0.5mA/MHz。

FPGA是英文Field-Programmable Gate Array的缩写,即现场可编程门阵列,是在PAL、GAL、CPLD可编程器件的基础上进一步发展的产物。是作为专用集成电路(ASIC)领域中的半定制电路而出现的,既解决了定制电路的不足,又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。FPGA采用了逻辑单元阵列LCA(Logic Cell Array)这样一个新概念,内部包括可配置逻辑模块CLB(Configurable Logic Block)、输出输入模块IOB(Input Output Block)和内部连线(Interconnect)三个部分。

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