¿Qué componentes puede reemplazar / emular un FPGA?

Los FPGA pueden reemplazar la lógica digital, así como (en los FPGA de señal mixta) algunos componentes analógicos (en su mayoría bits más grandes como ADC / DAC, comparadores, PLL, etc.).

El equivalente analógico / pasivo es FPAA , y hay algunos ejemplos que ya existen como < a href="http://www.latticesemi.com/products/maturedevices/isppac/index.cfm"> línea ispPAC de Lattice Semiconductor .

Los FPGA pueden emular todo tipo de dispositivos (CPU, controladores Ethernet, cosas de cifrado), pero no es donde brillan los FPGA. ¡Lo bueno de un FPGA es que puede hacer todo tipo de cosas que actualmente no existen!

Podría emular una CPU ARM en un FPGA, pero ¿por qué hacer eso cuando puede comprar una ARM real por el 10% del costo? Podría emular una GPU en una, pero sería más lento y mucho más caro que comprar una.

Pero puedes diseñar tu propio dispositivo que no existe actualmente. ¿Qué tal un "micrófono" 3-D que se conecta a una gran variedad de micrófonos normales y genera una "imagen" 3D genial usando técnicas similares al radar de apertura sintética? ¿O un controlador que se interconecta con una gran variedad de servomotores para una obra de arte de alto rendimiento?

Se usan muchos FPGA para conectar una computadora estándar o una CPU integrada a algo único. Transpondedores de ultrasonido, por ejemplo.

Entonces, si bien puedes emular muchas cosas, si solo ves un FPGA como algo que puede emular otras cosas, entonces estás perdiendo el punto de los FPGA.

¿Qué puede ser reemplazado por un FPGA?

Las salas completas llenas de hardware han sido reemplazadas por FPGAs.

Casi todo lo que pueden hacer los circuitos integrados de la serie 7400, también puede hacer un FPGA:

Cualquier función digital se puede implementar con FPGAs. Por "función digital", me refiero a algo donde cada entrada es "0" o "1" en cualquier momento, y cada salida es "0" o "1" en cualquier momento, y la salida depende de solo en alguna función de la entrada y algún estado digital interno. Las funciones más complicadas generalmente requieren un FPGA "más grande", o partición a través de múltiples FPGA.

Algunos circuitos integrados de la serie 7400, y la mayoría de los FPGA, implementan algunas cosas que no se ajustan a la definición de una "función digital":

• salidas de drenaje abierto
• buses de datos bidireccionales
• salidas limitadas de velocidad de giro
• "resistencias de pull-up" internas y "resistencias de pull-down" (en los pines de entrada)

¿Qué no puede ser reemplazado por un FPGA?

Por desgracia, hay muchas cosas en una PCB que no pueden ser reemplazadas por un FPGA.

• Funciones digitales que también deben ejecutarse a altas velocidades. (Los FPGA disponibles siguen mejorando, permitiendo que se construyan sistemas más complejos y rápidos a partir de ellos, pero el mismo proceso utilizado para hacer un chip FPGA totalmente genérico también se puede usar para hacer una CPU totalmente personalizada u otro chip ASIC eso puede incluir un poco más de funcionalidad en el chip y hacerlo ir mucho más rápido, pero está programado para hacer solo eso. (Sin embargo, para los problemas vergonzosamente paralelos , un grupo de FPGAs, cada uno trabajando en varias partes del problema en paralelo, puede termine una tarea más rápido y a un costo menor que cualquier número razonable de CPU; consulte Deep Crack y COPACOBANA ).

• Funciones de tiempo continuo como PLLs. (Sin embargo, muchos FPGA también incluyen un PLL en el mismo chip).

• Funciones analógicas y funciones de RF: funciones analógicas de banda base puras, como filtros anti-aliasing, amplificadores operacionales, transformadores de Ethernet, etc .; funciones de señal mixta tales como comparadores, ADCs, DACs, etc .; y funciones de radiofrecuencia como los mezcladores heterodinos. (Como señaló Ignacio Vázquez-Abrams, existen algunos FPGA que incluyen un ADC o dos y un DAC o dos, y también existen chips similares a los FPGA, el FPAA y señal mixta PSoC , etc., que puede estar programado para hacer algunas de estas funciones analógicas). (Sin embargo, hay muchos trucos que usan las personas para reemplazar grandes cantidades de circuitos analógicos y RF con una pequeña cantidad de circuitos analógicos y un DSP, y el propio DSP puede ser reemplazado por un FPGA).

• Circuitos de alimentación: reguladores de tensión, limitadores de corriente, circuitos de protección contra sobretensiones, puentes H, rastreadores de puntos de máxima potencia , Inductores de potencia, inyectores PoE, divisores PoE, etc.

• Circuitos de alto voltaje

• Antennas

• Sensores

• Actuadores, LED y otras pantallas, etc.

• connectors

  

He visto algunos esquemas de ejemplo con resistencias, condensadores y similares en ellos.

He visto esquemas del material destinado a ir dentro de un FPGA, mostrando un pull-up y resistencias desplegables y muchas cajas de la serie 7400 y otros símbolos lógicos, pero nunca he visto una con condensadores. ¿Podrías darme un enlace?

He visto muchos esquemas del material destinado a una PCB, mostrando una caja grande con la etiqueta "FPGA" en el centro y muchos otros componentes a su alrededor: regulador de voltaje y capacitores requeridos por la hoja de datos de FPGA para el funcionamiento correcto del FPGA y otros componentes requeridos por la aplicación que no pudieron ser reemplazados por ese FPGA.