マイクロコントローラーには、フィールド プログラマブル グリッド アレイ (FPGA) といくつかの類似点があります。 ただし、両方のプログラムにはいくつかの違いがあります。 どちらも基本的にデバイスや製品に組み込まれた集積回路ですが、これら 2 つには明らかな違いがいくつかあります。 電気エンジニアや愛好家は、FPGA とマイクロコントローラーを使用します。
これら 2 つのアイテムは、特定の機能を実行できるようにプログラムできます。 ただし、これらのアイテムはそれぞれ、さまざまな用途での使用に最適です。 FPGA ユーザーは製造後すぐにハードウェアをプログラムでき、マイクロコントローラーはより高いレベルでカスタマイズできます。 さらに、マイクロコントローラーは 1 回のコード行を読み取ることができますが、FPGA はパラレル入力しか処理できません。
FPGA はより高いレベルのカスタマイズが可能であるため、プログラミングがはるかに難しく、高価です。 一方、マイクロコントローラーはカスタマイズが簡単で、コスト効率が高くなります。 これら 2 つの集積回路にはさらに多くの違いがあります。 それらの違いを理解すると、プロジェクトにどれが適しているかを判断するのに役立ちます。 それらの違いと類似点については、さらに読んでください。
マイクロコントローラーとは何ですか?
マイクロコントローラーは、他のコンピューターと同様の要素を備えた集積回路または小型コンピューターとして説明できます。 中央処理装置 (CPU)、出力デバイス、およびランダム アクセス メモリ (RAM) を備えています。 ただし、さまざまなプログラムを実行できるデスクトップ コンピューターとは異なります。 マイクロコントローラーは、一度に 1 つのプログラムのみを実行できる専用デバイスです。
1 つの機能を繰り返し実行することも、ユーザーの要求に応じて実行することもできます。 マイクロコントローラーは通常、製品の種類に関係なく、他のデバイスに組み込まれています。 また、この小型コンピュータは低エネルギーで動作するため、消費電力はミリアンペア単位です。 マイクロコントローラーは消費電力が低いため、非常に手頃な価格です。 ただし、マイクロコントローラーが組み込まれているデバイスのコストはさまざまです。
マイクロコントローラーは私たちの日常生活で使用されています。 それらはどこにでもあります。 これらの小型コンピュータまたは集積回路は、民生用機器、医療機器、その他の種類の機器などのさまざまな機器に組み込まれています。 これらは、ファックス、モニター、コピー機、キーボード、電話、プリンター、電子レンジ、電子レンジなどの民生用デバイスに組み込まれています。
また、マイクロコントローラーは、自動車のエンジン制御システム、埋め込み型医療機器、信号機、電動工具などのデバイスに組み込まれるのが一般的です。 各マイクロコントローラーは特定の目的を果たします。 信号機で使用されているものと同じように、フィードバック制御システムを使用して自動的に動作することができます。 また、ボタンを押したりスイッチを入れたりするなど、ユーザーの要求に応じて機能することもできます。 この良い例は、洗濯機と電子レンジです。
フィールド プログラマブル ゲート アレイ (FPGA) とは何ですか?
フィールド プログラマブル ゲート アレイは、マイクロコントローラーに比べてはるかに複雑な方法で機能します。 FPGA マイクロコントローラーでは、通常、チップは事前にプログラムされています。 したがって、ユーザーはソフトウェアを変更できますが、ハードウェアを変更することはできません。 したがって、ユーザーは購入後にハードウェアを構成できます。
FPGA は、特定用途向け集積回路のプロトタイピングに役立ちます。 インテルは、プロトタイプ作成プロセスの合理化に役立つように、FPGA マイクロコントローラーの形式を利用しています。 FPGA はデバイスにも組み込まれており、新しいハードウェアを必要とせずにこれらのデバイスを変更できます。
FPGA は集積回路のアレイで構成されます。 これらのアレイはプログラマブル ロジック ブロックです。 FPGA は通常、製造時点では特定の機能を果たすように構成されていません。 ユーザーは必要に応じて構成および再構成を決定できます。 構成プロセスには、ハードウェア記述言語 (HDL) の使用が含まれます。 FPGA には、ユーザーが相互接続と組み合わせることができるロジック ブロックが付属しています。
現在使用されている FPGA は、複雑な計算を可能にするために、多数の RAM ブロックと論理ゲートを備えています。 IC の構成または再構成に使用されるハードウェア記述言語は、Verilog および VHDL です。 FPGA には、単純なフリップフロップと完全なメモリ ブロックを含むメモリ コンポーネントがあります。
マイクロコントローラーとFPGAの類似点は何ですか
マイクロコントローラーとFPGAの消費電力
マイクロコントローラーは、FPGA に比べて消費電力が少なくなります。 FPGA の消費電力が高いことは、エンジニアにとって大きな懸念事項です。 FPGA の大きな問題の 1 つは、FPGA が電力制限を超える可能性があるため、すべてのアプリケーションにとって理想的ではないことです。
さらに、FPGA はプロトタイピングやエミュレーションにも適しています。 ただし、一部のコンポーネントほど効率的ではありません。 FPGA には未使用のトランジスタがあるため、高い電力を消費します。 また、信号経路が長くなると消費電力も増加します。
マイクロコントローラーは FPGA よりも消費電力が少なくなります。 ほとんどのマイクロコントローラーには省電力モードまたはアイドル モードがあります。 したがって、それらは完璧な選択です。 一部のマイクロコントローラーはスリープ電流が 1 µA 未満であることを特徴としています。 電力要件が低い FPGA を見つけることは不可能です。 FPGA システムの大部分は、電力効率を高めるために PCB 上にマイクロコントローラーを統合しています。
結論
FPGA とマイクロコントローラーは、愛好家やエンジニアによって一般的に統合される集積回路です。 マイクロコントローラーは非常に使いやすく、コストも安くなります。 ほとんどの初心者や愛好家にとって理想的なオプションです。 ただし、エンジニアリング会社には FPGA の方が適しています。 マイクロコントローラーは単純なタスクを実行できるため、単純なアプリケーションに適しています。 また、FPGA はより高度なカスタマイズを提供します。 これは、ユーザーがより複雑なプロセスをプログラムできることを意味します。
マイクロコントローラーと FPGA の間の多くの相違点と類似点について説明してきました。 この情報を利用して、プロジェクトに適したものを選択できます。
