FPGA,即現(xiàn)場可編程門陣列(Field - Programmable Gate Array),是一種可編程邏輯器件。與傳統(tǒng)的固定功能集成電路不同,它允許用戶在制造后根據(jù)自身需求對硬件功能進行編程配置。這一特性使得 FPGA 在數(shù)字電路設計領(lǐng)域極具吸引力,尤其是在需要快速迭代和靈活定制的項目中。例如,在產(chǎn)品原型開發(fā)階段,開發(fā)者可以利用 FPGA 快速搭建硬件邏輯,驗證設計思路,而無需投入大量成本進行集成電路(ASIC)的定制設計與制造。這種靈活性為創(chuàng)新提供了廣闊空間,縮短了產(chǎn)品從概念到實際可用的周期。用戶可通過程序指定FPGA實現(xiàn)某一特定數(shù)字電路。福建學習FPGA平臺
FPGA 的基本結(jié)構(gòu)精巧而復雜,由多個關(guān)鍵部分協(xié)同構(gòu)成。可編程邏輯單元(CLB)作為重要部分,由查找表(LUT)和觸發(fā)器組成。LUT 能夠?qū)崿F(xiàn)各種組合邏輯運算,如同一個靈活的邏輯運算器,根據(jù)輸入信號生成相應的輸出結(jié)果。觸發(fā)器則用于存儲電路的狀態(tài)信息,確保時序邏輯的正確執(zhí)行。輸入輸出塊(IOB)負責 FPGA 芯片與外部電路的連接,支持多種電氣標準,能夠適配不同類型的外部設備,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效交互。塊隨機訪問存儲器模塊(BRAM)可用于存儲大量數(shù)據(jù),并支持高速讀寫操作,為數(shù)據(jù)處理提供了快速的數(shù)據(jù)存儲和讀取支持。時鐘管理模塊(CMM)則負責管理芯片內(nèi)部的時鐘信號,保障整個 FPGA 系統(tǒng)穩(wěn)定、高效地運行 。江蘇FPGA代碼借助 FPGA 的并行處理,可提高算法執(zhí)行速度。
FPGA在衛(wèi)星遙感圖像處理中的高效應用衛(wèi)星遙感圖像數(shù)據(jù)量大、處理復雜,對時效性要求高。我們基于FPGA開發(fā)遙感圖像處理系統(tǒng),在圖像預處理階段,實現(xiàn)輻射校正、幾何校正等算法的硬件加速,處理一幅10000×10000像素的圖像只需2秒,較傳統(tǒng)GPU方案提升3倍。針對圖像增強與特征提取,采用深度學習算法并進行輕量化設計,在FPGA上實現(xiàn)實時的地物分類與變化檢測。在農(nóng)作物監(jiān)測項目中,系統(tǒng)可快速識別農(nóng)田病蟲害區(qū)域,準確率達92%,為農(nóng)業(yè)部門提供及時的決策依據(jù)。此外,系統(tǒng)支持多光譜、高光譜等多種遙感數(shù)據(jù)格式處理,通過FPGA的可重構(gòu)特性,可快速切換處理算法,滿足不同遙感應用場景需求,助力遙感數(shù)據(jù)價值的深度挖掘。
FPGA的發(fā)展歷程見證了半導體技術(shù)的不斷革新。自20世紀80年代誕生以來,F(xiàn)PGA經(jīng)歷了從簡單邏輯實現(xiàn)到復雜系統(tǒng)集成的演變。早期的FPGA產(chǎn)品邏輯資源有限,主要用于替代小規(guī)模的數(shù)字邏輯電路。隨著工藝制程的不斷進步,從微米逐步發(fā)展到如今的7納米制程,F(xiàn)PGA的集成度大幅提升,能夠容納數(shù)百萬乃至數(shù)十億個邏輯單元。同時,其功能也日益豐富,不僅可以實現(xiàn)數(shù)字信號處理、通信協(xié)議處理等傳統(tǒng)功能,還能夠通過異構(gòu)集成技術(shù),與ARM處理器、GPU等結(jié)合,形成片上系統(tǒng)(SoC)。例如,Xilinx的Zynq系列和Intel的Arria10系列,將硬核處理器與可編程邏輯資源融合,既具備軟件處理的靈活性,又擁有硬件加速性,推動FPGA在嵌入式系統(tǒng)、人工智能等新興領(lǐng)域的廣泛應用。 現(xiàn)場可編輯邏輯門陣列(FPGA)。
FPGA在智能農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測與精細灌溉中的應用智能農(nóng)業(yè)需要實時、精細的環(huán)境監(jiān)測與灌溉控制。我們基于FPGA構(gòu)建了智能農(nóng)業(yè)監(jiān)測控制系統(tǒng),通過連接土壤濕度傳感器、氣象站、光照傳感器等設備,F(xiàn)PGA每秒采集100組環(huán)境數(shù)據(jù)。利用模糊控制算法,根據(jù)土壤濕度、空氣溫度和作物需水特性,自動調(diào)節(jié)灌溉閥門的開度,實現(xiàn)精細灌溉。在數(shù)據(jù)處理方面,F(xiàn)PGA對采集的海量數(shù)據(jù)進行實時分析,生成環(huán)境變化趨勢圖。例如,當監(jiān)測到土壤濕度過低且未來24小時無降雨時,系統(tǒng)自動啟動灌溉程序,并通過4G網(wǎng)絡向農(nóng)戶發(fā)送預警信息。在某大型果園的應用中,采用該系統(tǒng)后,水資源利用率提高了35%,作物產(chǎn)量提升了25%。此外,F(xiàn)PGA還支持多種通信協(xié)議,可與農(nóng)業(yè)云平臺無縫對接,實現(xiàn)遠程監(jiān)控與大數(shù)據(jù)分析,助力農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能化升級。 FPGA 能夠?qū)崿F(xiàn)高度并行的數(shù)據(jù)處理,使得在處理需要大量并行計算的任務時,其性能遠超過通用處理器。福建學習FPGA平臺
在嵌入式系統(tǒng)中,F(xiàn)PGA 可提供高效的硬件加速。福建學習FPGA平臺
FPGA,即現(xiàn)場可編程門陣列,作為一種獨特的可編程邏輯器件,在數(shù)字電路領(lǐng)域大放異彩。它由可配置邏輯塊、互連資源以及輸入 / 輸出塊等構(gòu)成。可配置邏輯塊如同構(gòu)建數(shù)字電路大廈的基石,內(nèi)部包含查找表和觸發(fā)器,能夠?qū)崿F(xiàn)各類組合邏輯與時序邏輯功能。查找表可靈活完成諸如與、或、非等基本邏輯運算,觸發(fā)器則用于存儲電路狀態(tài)信息。通過可編程的互連資源,這些邏輯塊能夠按照設計需求連接起來,形成復雜且多樣的數(shù)字電路結(jié)構(gòu)。而輸入 / 輸出塊則負責 FPGA 與外部世界的溝通,支持多種電氣標準,確保數(shù)據(jù)在 FPGA 芯片與外部設備之間準確、高效地傳輸,使得 FPGA 能在不同的應用場景中發(fā)揮作用。福建學習FPGA平臺
常州米聯(lián)客信息科技有限公司自2017年5月11日成立以來,在電子元器件領(lǐng)域持續(xù)深耕,已成長為一家極具影響力的企業(yè)。公司旗下的米聯(lián)客品牌于2015年注冊成立,憑借多年的積累,具備了從硬件到軟件生態(tài)的全技術(shù)棧研發(fā)能力。在產(chǎn)品方面,米聯(lián)客是國內(nèi)先進的FPGA和SOC硬件模塊解決方案商以及軟件生態(tài)解決方案商。其生態(tài)產(chǎn)品覆蓋,包含國際大廠品牌AMD、ALTERA,同時也積極擁抱國內(nèi)大廠品牌,如安路FPGA、龍芯中科、瑞芯微等。公司精心研發(fā)的核心板模塊,搭配配套的生態(tài)軟件解決方案,展現(xiàn)出強大的實用性。這些產(chǎn)品和方案已滲透到眾多領(lǐng)域。在科研驗證方面,為科研人員提供了可靠的技術(shù)支撐,助力他們探索前沿科技;在工業(yè)自動化領(lǐng)域,優(yōu)化生產(chǎn)流程,提升生產(chǎn)效率;在儀表儀器中,確保測量的精細性和穩(wěn)定性;在醫(yī)療產(chǎn)品里,為醫(yī)療設備的性能提升貢獻力量;在機器視覺方面,實現(xiàn)精細的圖像識別與處理;在自動駕駛領(lǐng)域,為車輛的智能決策提供數(shù)據(jù)處理基礎(chǔ)。米聯(lián)客正以其完善的技術(shù)和產(chǎn)品,推動各行業(yè)不斷向前發(fā)展。