FPGA 大家應該都聽過，我們(men) 學會(hui) 它之後在未來我可以從(cong) 事哪些領域的工作？興(xing) 趣是最好的老師，如果你發現 FPGA 所能從(cong) 事的領域你壓根就不感興(xing) 趣，那麽(me) 你去學習(xi) 它就有可能是在浪費時間，比如你將來想當個(ge) 會(hui) 計，你想當個(ge) 醫生那你學習(xi) FPGA 就沒有什麽(me) 必要了，當然也不排除你在學習(xi) 過程中突然發現了它的魅力，從(cong) 而喜歡上它。  

FPGA 所能應用的領域大概可以分成以下六大類： 

01 通信係統  

FPGA 在通信領域的應用可以說是無所不能，得益於(yu) FPGA 內(nei) 部結構的特點，它可以很容易地實現分布式的算法結構，這一點對於(yu) 實現無線通信中的高速數字信號處理十分有利。  

因為(wei) 在無線通信係統中，許多功能模塊通常都需要大量的濾波運算，而這些濾波函數往往需要大量的乘和累加操作。  

而通過FPGA 來實現分布式的算術結構，就可以有效地實現這些乘和累加操作。  

尤其是 Xilinx 公司的 FPGA 內(nei) 部集成了大量的適合通信領域的一些資源比如：基帶處理（通道卡）、接口和連接功能以及 RF（射頻卡）三大類：  

基帶處理資源基帶處理主要包括信道編解碼（LDPC、Turbo、卷積碼以及 RS 碼的編解碼算法）和同步算法的實現（WCDMA 係統小區搜索等）。  

接口和連接資源接口和連接功能主要包括無線基站對外的高速通信接口（PCI Express、以太網 MAC、高速 AD/DA 接口）以及內(nei) 部相應的背板協議（OBSAI、CPRI、EMIF、LinkPort）的實現。  

RF 應用資源RF 應用主要包括調製/解調、上/下變頻（WiMAX、WCDMA、TD-SCDMA 以及 CDMA2000 係統的單通道、多通道 DDC/DUC）、削峰（PC-CFR）以及預失真（PredistorTIon）等關(guan) 鍵技術的實現。總而言之隻要你 FPGA 學的好，在通信領域你絕對可以大展身手。  

02 數字信號處理  

在數字信號處理領域 FPGA 同樣所向披靡，主要是因為(wei) 它的高速並行處理能力。FPGA最大優(you) 勢是其並行處理機製，即利用並行架構實現數字信號處理的功能。    

這一並行機製使得 FPGA 特別適合於(yu) 完成 FIR 等數字濾波這樣重複性的數字信號處理任務，對於(yu) 高速並行的數字信號處理任務來說，FPGA性能遠遠超過通用 DSP 處理器的串行執行架構，還有就是它接口的電壓和驅動能力都是可編程配置的不像傳(chuan) 統的 DSP 要受指令集控製。  

因為(wei) 指令集的時鍾周期的限製，不能處理太高速的信號，對於(yu) 速率級為(wei) Gbps的 LVDS 之類信號就難以涉及。  

所以在數字信號處理領域 FPGA 的應用也是十分廣泛的。  

03 視頻圖像處理  

隨著時代的變換，人們(men) 對圖像的穩定性、清晰度、亮度和顏色的追求越來越高，像以前的標清（SD）慢慢演變成高清（HD），到現在人們(men) 更是追求藍光品質的圖像。  

這使得處理芯片需要實時處理的數據量越來越大，並且圖像的壓縮算法也是越來越複雜，使得單純的使用 ASSP 或者 DSP 已經滿足不了如此大的數據處理量了。  

這時 FPGA 的優(you) 勢就凸顯出來了，它可以更加高效的處理數據，所以在圖像處理領域在綜合考慮成本後，FPGA 也越來越受到市場的歡迎。  

04 高速接口設計  

其實看了 FPGA 在通信領域和數字信號處理領域的表現，我想大家也已應該猜到了在高速接口設計領域，FPGA 必然也是有一席之地的。它的高速處理能力和多達成百上千個(ge) 的 IO 決(jue) 定了它在高速接口設計領域的獨特優(you) 勢。  

比如說我需要和 PC 端做數據交互，將采集到的數據送給 PC 機處理，或者將處理後的結果傳(chuan) 給 PC 機進行顯示。PC 機與(yu) 外部係統通信的接口比較豐(feng) 富，如 ISA、PCI、PCI Express、PS/2、USB 等。  

傳(chuan) 統的做法是對應的接口使用對應的接口芯片，例如 PCI 接口芯片，當我需要很多接口時我就需要多個(ge) 這樣的接口芯片，這無疑會(hui) 使我們(men) 的硬件外設變得複雜，體(ti) 積變得龐大，會(hui) 很不方便，但是如果使用 FPGA 優(you) 勢立馬就出來了。  

因為(wei) 不同的接口邏輯都可以在 FPGA 內(nei) 部去實現，完全沒必要那麽(me) 多的接口芯片，在配合 DDR 存儲(chu) 器的使用，將使我們(men) 接口數據的處理變得更加得心應手。  

05 人工智能  

如果大家比較喜歡關(guan) 注科技板塊的新聞的話最近一定會(hui) 被 5G 通信和人工智能充斥眼球，確實 21 世紀已經不知不覺走到了 2022年，在這 二十多年間，人工智能迅速發展，5G 的順利研發也使人工智能如虎添翼，可以預見，未來必將是人工智能的天下。  

FPGA 在人工智能係統的前端部分也是得到了廣泛的應用，例如自動駕駛，需要對行駛路線、紅綠燈、路障和行駛速度等各種交通信號進行采集，需要用到多種傳(chuan) 感器，對這些傳(chuan) 感器進行綜合驅動和融合處理就可以使用 FPGA。  

還有一些智能機器人，需要對圖像進行采集和處理，或者對聲音信號進行處理都可以使用 FPGA 去完成，所以 FPGA 在人工智能係統的前端信息處理上使用起來得心應手。  

06 IC 設計  

IC 這個(ge) 詞大家可能一聽到就覺得特別高深，不是凡人所能觸及到的，而 IC 設計更是一些神人才能勝任的工作。  

不可否認的是 IC 設計門檻確實比較高，但是我們(men) 也沒必要把它過於(yu) 神話，其實簡單點來講我們(men) 可以拿 PCB 設計來與(yu) 之比較，PCB 是拿一個(ge) 個(ge) 元器件在印製線路板上去搭建一個(ge) 特定功能的電路組合，而 IC 設計呢是拿一個(ge) 個(ge) MOS 管，PN 節在矽基襯底上去搭建一個(ge) 特定功能的電路組合，一個(ge) 宏觀一個(ge) 微觀。  

PCB 如果設計廢了大不了重新設計再打樣也不會(hui) 造成太大損失，但是如果 IC 設計廢了再重新設計那損失就很慘重了，俗話說大炮一開，黃金萬(wan) 兩(liang) 。  

那麽(me) 在 IC 領域光刻機一開黃金萬(wan) 兩(liang) 也不是吹的，光刻膠貴的要命，光刻板開模也不便宜，加上其他多達幾百上千道工序，其中人力、物力、機器損耗、機器保養(yang) ，絕對是讓人肉疼的損失，所以 IC 設計都要強調一版成功。  

保證 IC 一版成功就要進行充分的仿真測試和 FPGA 驗證，仿真驗證是在服務器上麵跑仿真軟件進行測試，類似 ModelSim/VCS 軟件；  

FPGA 驗證主要是把 IC 的代碼移植到 FPGA 上麵，使用 FPGA 綜合工具進行綜合、布局布線到最終生成 bit 文件，然後下載到 FPGA 驗證板上麵進行驗證，對於(yu) 複雜的 IC 我們(men) 還可以給他拆成幾個(ge) 部分功能去分別驗證，每個(ge) 功能模塊放在一個(ge) FPGA 上麵，FPGA 生成的電路非常接近真實的 IC 芯片。  

這樣極大的方便我們(men) IC 設計人員去驗證自己的 IC 設計。  

其他，比如電力行業(ye) 的高速數據采集，醫療行業(ye) 的高速、大數據量的模擬量采集傳(chuan) 輸，軍(jun) 工行業(ye) 的雷達、衛星、製導係統等等都是FPGA的應用領域

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