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本文内容整合于电子发烧友网 6 月《智能工业特刊》，转载请注明出处
智能工业发展迅猛，工厂自动化、机器人技术、智能通信和工业安全等巨大商机更是铺天盖地而来。嵌入式系统作为兵家必争的滩头阵地，主控芯片商战况火热。
随着赛灵思、阿尔特拉、莱迪思等一众 FPGA 全球顶级大厂携更高集成度、灵活、延迟小、处理速度快和整体成本较低等优势的 FPGA 产品加速挥军挺进智能工业市场，这势必对主导工业 MCU 的飞思卡尔、 TI、 ST 和微芯科技等 MCU 传统豪门带来冲击。进攻与防守之间的抉择，又是一次矛与盾的大战！未来智能工业主战场自然群雄割据，那么， MCU vs FPGA，究竟鹿死谁手？
工业 + FPGA = 强大的性能兼高度灵活性
在工业垂直细分领域，随着应用环境的复杂度提升，新技术的引入以及对人身安全有更高的标准， 使得设备厂商对制造商在产品定制化、面市周期以及总体成本方面提出更高需求，亦为 FPGA 造就了机遇。
对于工业应用领域而言， FPGA 凭借设计集成、可重新编程能力等优势，有效协助系统开发商的产品更快速地推向市场，逐渐进入传统 MCU 和 DSP 占主要份额的领域。
随着系统复杂度的提高，FPGA 还能够集成整个芯片系统（SoC），与分立的 MCU、DSP、 ASSP 以及 ASIC 解决方案相比，大幅度降低了成本。不论是用作协处理器还是 SoC皆具备不可取代的独特优势。
初露头角的 FPGA 已能窥见其背后广阔的市场前景，这也吸引了众多厂商纷纷插旗布局。 为深耕工业应用， 巨头 Altera 推出了电机控制、以太网 IP 以及功能安全三大组合方案。
FPGA 在交流永磁电机领域颇具优势。交流永磁电机采用三相交流，控制难度相对较大，电机控制的关键环节是电流环的控制，如果厂商在电流采集环节需要精进，传统方法已经很难办到，因此 FPGA 在这方面优势明显。而在直流电机市场，其控制相对简单，功耗低，传统方案已经成熟，FPGA 在直流领域则不具备明显优势。
而面对工业以太网众多标准，Altera 基于 FPGA 的虚拟 ASSP 中提供多种协议“开箱即用”解决方案，该方案在单片 FPGA 中集成多种工业以太网协议 IP 及 Softing Gmbh 专门针对 Altera FPGA 开发的软件堆栈，不需要前端许可费用和单片版税报告，同时可现场更新以支持今后的协议。
另一方面，标以“低成本低功耗小尺寸”的莱迪思在市场上的定位亦十分明确。莱迪思半导体通讯及工业部门高级总监 Jim Tavacoli 概括性表示，工业系统供应商在连接性、外形尺寸和功耗方面都面临着日益严峻的挑战，瞄准这一需求，莱迪思正积极运用其在智能手机、平板电脑和可穿戴设备领域积累的 FPGA 专业经验并将其应用到工业领域中。
底层 FPGA 器件的可编程特性赋予设计人员极大的灵活性，使他们能够连接所需的系统元件，以便利用最新的 IP 构建系统。我们提供业界功耗最低、占用空间最小的 FPGA，并且具备可与 ASIC、ASSP 和 MCU 竞争的成本优势。 【更多详情】http://www.elecfans.com/emb/fpga/20140708347747.html
工业 + MCU = 仍据主流地位，性能提升必将锦上添花
在机器手臂的控制中，MCU 是重要的控制核心。多种控制器或处理器中以 MCU 的市场前景最为可期，虽然 MCU 的处理效能比不上微处理器（MPU）、数字信 号处理器（DSP）或是现场可编程门阵列（FPGA）等元件，不过由于目前智能工厂上的机器人多以机器手臂为主，高精度、大型且完全拟真人的机器人还不普遍，而机器手臂注重的是马达控制效能，因此已在马达控制领域占有一席之地的 MCU 业者将最直接受惠。且据了解，机器人的灵活度主要取决于移动关节的数目，这样的话则需要更多的马达，因此对 MCU 的需求将明显增加，将目光投向 MCU，对于广大半导体厂商而言，是一个巨大的商机。 【更多详情】http://www.elecfans.com/article/88/143/2014/20140709347848.html
知名厂商飞思卡尔一直凭借种类齐全的 MCU 产品线不断引领着工业变革， 针对不同的工业需求，如 M0 低功耗 MCU、M4 高性能 MCU、5V Kinetis E 器件、用于马达控制的基于 M4 的 MCU，甚至高性能 150M 器件，都有合适的器件提供，能为工业客户带来更多的价值。
Kinetis M 系列：集成高精度 24 位 Σ-Δ 转换器的单芯片 SoC 电表芯片，主要针对中国国家电网、海外电表市场、工业测量等市场。从这一点可以看出，飞思卡尔不只在数字技术，在模拟技术也具有很强的竞争力。
Kinetis E 系列：对工业界，特别是 ARM 在工业行业的推广而言，飞思卡尔低价推出的Kinetis E 5V MCU 是一个突破性的产品，它是全球第一颗 5V 的 Cortex ARM 产品，它成功地将 ARM 的产品引向更广泛的工业应用。该 MCU 具有强大的抗电磁干扰性和优越的性能，而且完全是在中国设计、测试，生产的一个全新 MCU 系列。
由于工业上的消耗有 56%是通过马达消耗的，所以飞思卡尔即将推出一款新的 Kinetis MCU 型号，将 ARM 内核引入马达控制市场以解决相关问题。【更多详情】www.elecfans.com/emb/danpianji/20131223332983.html
>>> Kinetis MCU：工程师不得不懂的 MCU 混合信号验证策略和挑战
http://www.elecfans.com/emb/danpianji/201407093 47853.html
FPGA 与 MCU 之争，鹿死谁手？
就主晶片之争的问题，有专家认为，FPGA（可编程逻辑闸阵列）、DSP（数位讯号处理器）再到 MCU（微控制器）这三者之间各有利基，端看市场需求。在过去 MCU 性能不是如此强大的情况下，许多马达控制采用 DSP 架构就足以应付，但随着 MCU 开始加入浮点运算功能后，在性能方面已经逐渐提升又兼具控制周边的情况下，其实是可以开始取代部份 DSP 甚至是 FPGA 的应用领域，但市场上少部份特殊或是需要极高精准度的工业马达领域， 还是会需要 FPGA 与 DSP。
DSP 我们在此不提。先说 FPGA，其最显著的优势便是灵活性，大致可概括为以下四点：1）设计集成：通过在 FPGA 中集成多种功能，能有效地降低系统总成本；2）可重新编程能力：在新方案中通过调整设计并重新使用原有单元，能够缩短产品的面市时间；3）简化设计方法：通过提供直观而且功能强大的设计流程，简化设计方法；4）延长产品生命周期：透过增加特性和功能，FPGA 能够延长产品的生命周期。
除此之外， FPGA 作为通信协处理器负责连接到以太网的工作，灵活的解决方案可以通过一个硬件平台支持多种协议；而用 FPGA 控制马达，通过它的嵌入式处理器，实时特性和数字编码器轻松实现。
面对 FPGA 的迅猛发展，新唐科技微控制器产品行销企划处处长黄日安表示，FPGA的优势是显而易见的，然而大批量生产成本过高，相较之下 MCU 更显实惠。黄日安指出， MCU 众多功能是在出厂前就设计好，使用者只需用软件把功能实现出来，不必自己去从无到有的创造一个功能出来。此外，MCU 是针对产业或说系统特别开发出来最适当的产品，可以选择的产品多样多性，性价比也最高。因此不存在 FPGA 会影响 MCU市场的因素。
进一步而言，FPGA 的应用是要看产品的适用性来决定，而 MCU 则是可以通用在多种产品应用中，因此从软件与硬件的难易度来看， MCU 都有其无法被取代的独特性。【更多详情】http://www.elecfans.com/emb/danpianji/20140708347761.html
FPGA+MCU？！ 融合才是大势
事实上， 工业市场是一个庞大的市场，任何一款主控芯片都无法完全将其覆盖。就工业应用领域而言，FPGA 功耗大，可集成实现高性能，处理快速且没有延时，适合大平台大系统作业。相比之下专注于马达控制的 MCU 尽管具备功耗和成本优势但是处理速度不能够满足要求。而且现阶段，工业自动化市场领域对 FPGA 器件的要求越来越高，在这些应用中，新的市场环境产生了新的设计开发过程，亦增加了电子设备的复杂度，继而会导致显著增加硬件成本，延长了产品面市时间。故此，设计的灵活性、器件可靠性、低功耗和性价比成为各 FPGA 厂商的竞逐的焦点。
FPGA 自从问世以来，就以强大的灵活性著称。 FPGA 最大的特点就是可以反复地编程、擦除、使用或者在外围电路不变的情况下用不同硬件电路实现各异的功能，并且，随着工艺技术的进步，FPGA 的功耗不断降低，速度逐渐提高，同时成本也越来越低。而 FPGA 与MCU 融合的平台也已经显示出种种优势以及广阔的市场前景，我们从两大巨头的产品线路
图就可以看出一二，Xilinx 在 FPGA+DSP 方面走在行业前列，而 Altera 则在 FPGA+MCU领域持续发力。
Xilinx 非常著名的 XtremeDSP 技术就是在 FPGA 中引入了 DSP 模块。 XtremeDSP 技术是针对航天和军用产品、数字通信、多媒体、视频和成像行业的高性能定制 DSP 解决方案。XtremeDSP 平台产品可以满足通信、MVI（多媒体、视频和成像）和军用产品行业中各种应用的要求。 Xilinx28nm All Programmable 器件所具备可靠的、高速的数据传递和实时图像处理系统的性能，FPGA 和 DSP 处理器相结合非常适于处理高度复杂的信号处理算法。
而 Altera 的 SoC 产品则在 FPGA 集成了 MCU，通过硬核处理器系统（ HPS） 至 FPGA宽带互联、硬件加速以及高性能存储器来提高系统性能。并增加设计的灵活性、提升器件可靠性、降低成本、加快产品上市速度。Altera 公司亚太区产品市场经理谢晓东曾表示，今后 Altera 的 FPGA 产品将有一半会集成 MCU，这将是 Altera 重点发力领域。对于 FPGA而言系统架构非常重要，在 FPGA 架构中集成了基于 ARM 的硬核处理器系统（HPS），包括处理器、外设和存储器接口。它同时实现了硬核知识产权（IP）的性能和低功耗特性，以及可编程逻辑的灵活性，同时满足性能要求。 据我们的了解，现在的电机控制需要高性能和高效率，对控制精度和响应时间提出了更高的要求。MCU 通常侧重于 I/O 接口的数量和可编程存储器的大小，非常适用于有大量的I/O 操作的场合，所以广泛应用在低成本，低功耗和对精度要求不高的系统中。但由于本身处理能力有限，应用的场合受到了比较大的限制。对于电机控制提出的更高要求， FPGA 芯片固有的可编程性和并行处理的特点十分适合于中高端的电机控制应用。由于它以纯硬件的方式进行并行处理，而且不占用 CPU 的资源，所以可以使系统达到很高的性能。两者的优势互补开始成为 FPGA 器件厂商研发的重点方向。
而随着可编程芯片系统 SOPC （System On a Programmable Chip）的出现，相当多的FPGA 里面都集成了 DSP 或者 CPU，目前 Xilinx 和 Altera 的 FPGA 都可以完成这样的工作，它们不但可以集成自己的软核，而且可以集成目前流行的 PowerPC、ARM 等硬核。这样，FPGA 就可以完全实现 DSP 和 MCU 的功能。而且 FPGA 在内置的嵌入式处理器中还可以添加一些自定义指令，从而可以快速完成一些特定算法，并且可以根据需要定义芯片管脚。对于应用者而言，两者的结合不单可以节省成本，而且可以简化设计流程，加快产品面世速度。
对于需要强大效能和控制功能的工业应用来说， FPGA+MCU 集成器件是一种理想解决方案。 FPGA+MCU 集成器件不仅不会替制造商带来新的设计挑战，还在新设计方案上提供了更多便利。 FPGA+MCU 集成器件为许多既需要 FPGA 功能又需要 MCU 功能的复杂工业应用场合提供了高性能、低功耗、快速设计、低成本的解决方案。如果你也是电子发烧友，如果你也对智能工业感兴趣，如果你还想看更多有深度的文章，
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