當(dāng)前的半導(dǎo)體芯片短缺阻礙了電子產(chǎn)品行業(yè)的制造生產(chǎn)線，嚴(yán)重?cái)_亂了當(dāng)今的市場(chǎng)。這從可用產(chǎn)品的有限供應(yīng)中可見(jiàn)一斑。例如，汽車產(chǎn)量從2020年到2021年有所下降，智能手機(jī)等消費(fèi)產(chǎn)品也有所下降。新產(chǎn)品的發(fā)布也被推遲，因?yàn)橹圃焐滔氤鲂碌墓?yīng)鏈和供應(yīng)商來(lái)幫助他們克服這些供應(yīng)障礙。目前的觀點(diǎn)是，半導(dǎo)體短缺將持續(xù)到2022年甚至更長(zhǎng)。

單片機(jī)是對(duì)供應(yīng)鏈和制造業(yè)造成重大影響的設(shè)備缺乏之一。單片機(jī)是一種設(shè)計(jì)用于執(zhí)行操作的緊湊型集成電路，類似于微處理器，通常用于嵌入式系統(tǒng)。您可以想象這些設(shè)備遍布您的汽車，從動(dòng)力引擎到信息娛樂(lè)（無(wú)線電）控制，有助于汽車的安全、控制和娛樂(lè)部分。沒(méi)有這些單片機(jī)，汽車的生產(chǎn)和供應(yīng)就會(huì)減少。因此，單片機(jī)替代方案有哪些選擇？

由于單片機(jī)本質(zhì)上是執(zhí)行邏輯命令來(lái)執(zhí)行操作，因此單片機(jī)的替代品是現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)。FPGA是由可配置邏輯塊矩陣組成的集成電路。因此，通過(guò)配置FPGA，您基本上可以執(zhí)行與單片機(jī)相同的操作。在考慮用FPGA代替單片機(jī)時(shí)，需要考慮三種技術(shù)：

通過(guò)在可配置邏輯塊中對(duì)組合邏輯或狀態(tài)機(jī)進(jìn)行編程，F(xiàn)PGA可以取代單片機(jī)的簡(jiǎn)單操作。

FPGA可以使用可配置邏輯塊中的“軟核”單片機(jī)進(jìn)行編程，以運(yùn)行在當(dāng)前單片機(jī)上運(yùn)行的相同軟件。換句話說(shuō)，不需要對(duì)軟件進(jìn)行任何更改。

FPGA可以與永久固定在器件芯片中的“硬核”單片機(jī)一起購(gòu)買。這可以運(yùn)行在當(dāng)前單片機(jī)上運(yùn)行的相同軟件，僅比軟核解決方案快。

與單片機(jī)相比，使用FPGA具有固有的優(yōu)勢(shì)。對(duì)于嵌入式設(shè)計(jì)工程師來(lái)說(shuō)，這些優(yōu)勢(shì)有助于實(shí)現(xiàn)成本和性能目標(biāo)。首先是FPGA可以提供的可編程IO的靈活性。雖然單片機(jī)具有固定且有限的IO，但FPGA可以針對(duì)各種IO接口標(biāo)準(zhǔn)（I2C、I2S、RGB、MIPI等）進(jìn)行編程，從而充當(dāng)橋接器、IO擴(kuò)展器或信號(hào)聚合器。接下來(lái)，單片機(jī)通過(guò)串行功能中的軟件執(zhí)行其操作。操作的速度由代碼長(zhǎng)度和系統(tǒng)時(shí)鐘控制。

另一方面，F(xiàn)PGA中的操作是在硅可配置邏輯塊中，它比代碼行執(zhí)行速度更快。您還可以在可配置邏輯塊中創(chuàng)建單獨(dú)的電路以并行運(yùn)行操作。單片機(jī)無(wú)法做到這種并行性。最后，單片機(jī)在等待狀態(tài)下會(huì)消耗有功功率；它總是需要在等待中斷時(shí)運(yùn)行代碼。另一方面，F(xiàn)PGA在其始終在線等待狀態(tài)下僅消耗泄漏功率，這使其成為比單片機(jī)更好的低功率應(yīng)用解決方案。

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