在上一期中，该文重点介绍了FPGA与DSP的含义、种类、原理和特点，那么本期还将继续为大家介绍FPGA与DSP两者的比较，希望能给广大读者提供借鉴意义。

FPGA与DSP的比较
    一般，FPGA可以说是并行处理，硬件方式，具实时性；DSP是线性处理指令，独占执行方式，非实时。FPGA要考虑各模块之间的握手协调；DSP则要考虑中断响应和子功能程序挂起的优先级。

    虽然FPGA与DSP都用于某个功能的硬件电路实现，但是它们的侧重点有所不同。现从下列三个方面比较如下。

从内部资源上比较
    FPGA侧重于设计具有某个功能的硬件电路，内部资源是VersaTiles（ActelFPGA）之类的微小单元，FPGA的内部单元初始在编程前都是使用HDL语言实现硬件电路的设计描述。FPGA可以内部实现ALU、加法器、乘法器、累加器、FIFO、SRAM、DDRcontroller、FFT、HDLC、DMA、PWM等数字电路，FPGA内部的连线资源，将这些功能模块的内部和模块之间的信号连接起来，构成较大的模块。目前的FPGA都可以直接内嵌诸如ARM7、CoretexM1、Core8051等微处理器，用于FPGA的软核的，也有的厂商将一些硬件模块直接做到FPGA中，即FPGA内部的硬核。传统的FPGA都是实现纯数字电路的，只有Actel的FPGA实现了数模混合的PSC单芯片技术，真正的提升和扩大了FPGA的应用功能和领域。多数FPGA都有PLL、DLL之类的锁相环，Slew可调，Actel还内建了OSC、RTC、Power manager之类的硬件单元，甚至Actel的Fusion系列还内建了600kbps的12bit的ADC以及MOSFET Driver之类的模拟接口，内部有User Flash Memeory，Flash ROM等资源可以实现真正的PSC、Bootloader之类的功能。

    DSP主要是侧重算法处理，内部资源主要是乘法器、加法器之类的资源，有SPI、UART等接口，接受一定的指令集。内部的资源基本上都是现成的，非常方便于客户的使用。但是相对来讲其功能是有局限性的，所以主要用于某些特定的领域。DSP也有内嵌的锁相环、计数器、Baud rate发生器，有的DSP也有ADC模拟接口。

从使用的编程语言上比较
    FPGA主要使用HDL，包括VHDl、Verilog，还有数模混合的描述语言Verilog-AMS等；而DSP使用C、C++等汇编语言编程。

从功能角度上比较
    FPGA普遍用于实现数字电路模块，基本上能实现所有的数字电路，以及客户特定需求的数字处理模块。FPGA的IO桥接种类繁多，不同种类级别的FPGA支持的IO标准和协议都不尽相同，但是这些IO的驱动能力或是电压都是可编程配置的。Actel的Fusion还能用于电流/电压检测、温度的检测、MOSFET driver、电源管理等，其独特的Flash工艺技术可以依靠电池供电工作，和掉电实时保存数据，超低功耗，多种工作模式(Static、Sleep mode)。尤其IGLOO芯片的功能在Sleep mode下功耗只有5uW，因而可用于手机、GPS之类的移动设备中。此外，用FPGA可实现ASIC前期的设计验证，能实现DSP、CPU、MCU等功能，内存控制器，用于工业的PWM、SVPWM、Clarke、Park的正逆变换的实现，VGA控制，数据的编解码，解复用，高达上Gbps的信号处理，实现协议的转换等功能，都是DSP难以胜任的。

    DSP内部有很多现成的硬件模块和接口以及控制器，但是需要软件编程设定，可以实现PWM控制、接口控制、UART接口、SPI接口等功能。但是由于受指令集的时钟周期的限制，DSP不能处理太高的信号，至于说上Gbps的信号，LVDS之类的信号就很难涉及了。所以相应的应用领域会有所限制。但是，不同的领域设计方案不同，考虑的侧重点也会不同，有些领域设计者爱好使用DSP，如算法实现，协议的处理等换作FPGA来处理那就得不偿失。 [nextpage]

    随着FPGA本身成本和体积的不断降低，性能不断上升，ASIC的市场大部分都已经不可否认地让给了FPGA，技术融合已经是一条必经之路。因CPU指令流水线的管道数有限，只能支持数量有限的指令并行处理；而FPGA则可以为之提供多管道，同时并行处理大量指令，且FPGA还可执行大量的数据吞吐操作，因此在指令和数据两方面FPGA都能获得比传统CPU更大的工作效率，从而产生了CPU+FPGA的组合。

    FPGA器件可以实现各功能块同时工作，实现指令级、比特级、流水线级甚至是任务级的并行执行，其效率远远高过通用DSP处理器。但FPGA以前都是为验证ASIC原型而设计，因此虽然FPGA在节省工程开发时间上效率非常高，但是在利用效率方面却比DSP要逊色。一般，FPGA芯片价格贵过DSP，不过FPGA同时可并行处理的数字信号运算量大于DSP，当数字信号运算需求量够大的时候，FPGA在性价比上才会超过DSP。虽然FPGA拥有取代DSP的良好后续发展，但多核心处理器是FPGA的威胁。

    ARM具有比较强的事务管理功能，可以用来跑界面以及应用程序等，其优势主要体现在控制方面，而DSP主要是用来计算的，比如进行加密解密、调制解调等，优势是强大的数据处理能力和较高的运行速度。FPGA可以用VHDL或verilogHDL来编程，灵活性强，由于能够进行编程、除错、再编程和重复操作，因此可以充分地进行设计开发和验证。当电路有少量改动时，更能显示出FPGA的优势，其现场编程能力可以延长产品在市场上的寿命，而这种能力可以用来进行系统升级或除错。

    值得指出的是，Altera、Xilinx等公司开发了实现数字信号处理算法的FPGA，它们提供软件或VHDL等开发语言，通过软件编程用硬件实现特定的数字信号处理算法。由于它具有通用性的特点，并可以实现算法的并行运算，因而可代替DSP作为独立的数字信号处理器或作为DSP芯片的协处理器应用。通用的DSP的灵活性主要体现在软件容易更改，以及对各种算法处理和复杂算法的实现上，而对硬件本身的更改则不行。FPGA是由大量的逻辑宏单元组成，通过配置可使这些逻辑宏单元形成不同的硬件结构，从而可构成不同的电子系统来完成不同的功能。由FPGA构成的DSP电路同样以并行或顺序方式工作：在并行工作方面，FPGA与专用DSP相当，但远优于通用DSP，如通用DSP需大量运算指令完成的工作，FPGA可在一个周期内完成；在顺序执行方面，FPGA比通用DSP快，且每一顺序工作的时钟周期中能同时并行完成许多执行，而通用DSP却不能。随着多达数百万门高密度FPGA的出现，FPGA可嵌入许多面向DSP的专用硬核模块，结合大量可配置于FPGA硬件结构中的参数化的DSP IP软核，开发者能十分容易地将整个DSP系统实现在一片FPGA中，从而实现了所谓可编程SoC，显示了FPGA高速高带宽的优势。

    由此，可粗略地列出FPGA与DSP的比较如表1所示。由表1可知，两者侧重点不同而各有优劣，一般专做数据处理用DSP；低端的FPGA比较善于做控制用，且用起来较灵活，想做什么控制器都可以自己编写，而不用专用芯片。但现在，从整体性价比考虑，一般实时处理系统均采取DSP+FPGA相结合的结构形式（未完待续）。