ARM,DSP,FPGA,CPLD,SOPC,SOC之間有什么區(qū)別和聯(lián)系

arm是一種嵌入式芯片，比單片機功能強，可以針對需要增加外設(shè)。類似于通用cpu，但是不包括桌面計算機。

DSP主要用來計算，計算功能很強悍，一般嵌入式芯片用來控制，而DSP用來計算，譬如一般手機有一個arm芯片，主要用來跑界面，應用程序，DSP可能有兩個，adsp,mdsp，或一個，主要是加密解密，調(diào)制解調(diào)等。

FPGA和CPLD都是可編程邏輯器件，都可以用VHDL或verilog HDL來編程，一般CPLD使用乘積項技術(shù)，粒度粗些；FPGA使用查找表技術(shù)，粒度細些，適用觸發(fā)器較多的邏輯。其實多數(shù)時候都忽略它們的差異，

一般在設(shè)計ASIC芯片時要用FPGA驗證，然后再把VHDL等程序映射為固定的版圖，制作ASIC芯片，
在設(shè)計VHDL程序時，有可能要使用C仿真。

SOC就是單片系統(tǒng)，主要是器件太多設(shè)計復雜，成本高，可靠性差等缺點，所以單片系統(tǒng)是一個發(fā)展趨勢。

SOPC就是可編程芯片系統(tǒng)，就是可以用FPGA/CPLD實現(xiàn)一個單片系統(tǒng)，譬如altera的Nios軟核處理器嵌入到Stratix中。

ARM、DSP、FPGA的異同點

　　ARM （AdvancedRISCMachines）

　　是微處理器行業(yè)的一家知名企業(yè)，設(shè)計了大量高性能、廉價、耗能低的RISC處理器、相關(guān)技術(shù)及軟件。ARM架構(gòu)是面向低預算市場設(shè)計的第一款RISC微處理器，基本是32位單片機的行業(yè)標準，它提供一系列內(nèi)核、體系擴展、微處理器和系統(tǒng)芯片方案，四個功能模塊可供生產(chǎn)廠商根據(jù)不同用戶的要求來配置生產(chǎn)。由于所有產(chǎn)品均采用一個通用的軟件體系，所以相同的軟件可在所有產(chǎn)品中運行。目前ARM在手持設(shè)備市場占有90以上的份額，可以有效地縮短應用程序開發(fā)與測試的時間，也降低了研發(fā)費用。

　　DSP （digitalsignalprocessor）

　　是一種獨特的微處理器，有自己的完整指令系統(tǒng)，是以數(shù)字信號來處理大量信息的器件。一個數(shù)字信號處理器在一塊不大的芯片內(nèi)包括有控制單元、運算單元、各種寄存器以及一定數(shù)量的存儲單元等等，在其外圍還可以連接若干存儲器，并可以與一定數(shù)量的外部設(shè)備互相通信，有軟、硬件的全面功能，本身就是一個微型計算機。DSP采用的是哈佛設(shè)計，即數(shù)據(jù)總線和地址總線分開，使程序和數(shù)據(jù)分別存儲在兩個分開的空間，允許取指令和執(zhí)行指令完全重疊。也就是說在執(zhí)行上一條指令的同時就可取出下一條指令，并進行譯碼，這大大的提高了微處理器的速度。另外還允許在程序空間和數(shù)據(jù)空間之間進行傳輸，因為增加了器件的靈活性。其工作原理是接收模擬信號，轉(zhuǎn)換為0或1的數(shù)字信號，再對數(shù)字信號進行修改、刪除、強化，并在其他系統(tǒng)芯片中把數(shù)字數(shù)據(jù)解譯回模擬數(shù)據(jù)或?qū)嶋H環(huán)境格式。它不僅具有可編程性，而且其實時運行速度可達每秒數(shù)以千萬條復雜指令程序，遠遠超過通用微處理器，是數(shù)字化電子世界中日益重要的電腦芯片。它的強大數(shù)據(jù)處理能力和高運行速度，是最值得稱道的兩大特色。由于它運算能力很強，速度很快，體積很小，而且采用軟件編程具有高度的靈活性，因此為從事各種復雜的應用提供了一條有效途徑。

　　當然，與通用微處理器相比，DSP芯片的其他通用功能相對較弱些。

　　FPGA （FieldProgrammableGateArray）

　　FPGA是現(xiàn)場可編程門陣列的縮寫，它是在PAL、GAL、PLD等可編程器件的基礎(chǔ)上進一步發(fā)展的產(chǎn)物，是專用集成電路（ASIC）中集成度最高的一種。FPGA采用了邏輯單元陣列LCA（LogicCellArray）這樣一個新概念，內(nèi)部包括可配置邏輯模塊CLB（ConfigurableLogicBlock）、輸出輸入模塊IOB（InputOutputBlock）和內(nèi)部連線（Interconnect）三個部分。用戶可對FPGA內(nèi)部的邏輯模塊和I/O模塊重新配置，以實現(xiàn)用戶的邏輯。它還具有靜態(tài)可重復編程和動態(tài)在系統(tǒng)重構(gòu)的特性，使得硬件的功能可以像軟件一樣通過編程來修改。作為專用集成電路（ASIC）領(lǐng)域中的一種半定制電路，F(xiàn)PGA既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點?？梢院敛豢鋸埖闹v，F(xiàn)PGA能完成任何數(shù)字器件的功能，上至高性能CPU，下至簡單的74電路，都可以用FPGA來實現(xiàn)。

　　FPGA如同一張白紙或是一堆積木，工程師可以通過傳統(tǒng)的原理圖輸入法，或是硬件描述語言自由的設(shè)計一個數(shù)字系統(tǒng)。通過軟件仿真，我們可以事先驗證設(shè)計的正確性。在PCB完成以后，還可以利用FPGA的在線修改能力，隨時修改設(shè)計而不必改動硬件電路。使用FPGA來開發(fā)數(shù)字電路，可以大大縮短設(shè)計時間，減少PCB面積，提高系統(tǒng)的可靠性。FPGA是由存放在片內(nèi)RAM中的程序來設(shè)置其工作狀態(tài)的，因此工作時需要對片內(nèi)的RAM進行編程。用戶可以根據(jù)不同的配置模式，采用不同的編程方式。加電時，F(xiàn)PGA芯片將EPROM中數(shù)據(jù)讀入片內(nèi)編程RAM中，配置完成后，F(xiàn)PGA進入工作狀態(tài)。掉電后，F(xiàn)PGA恢復成白片，內(nèi)部邏輯關(guān)系消失，因此，F(xiàn)PGA能夠反復使用。FPGA的編程無須專用的FPGA編程器，只須用通用的EPROM、PROM編程器即可。當需要修改FPGA功能時，只需換一片EPROM即可。這樣，同一片F(xiàn)PGA，不同的編程數(shù)據(jù)，可以產(chǎn)生不同的電路功能。因此，F(xiàn)PGA的使用非常靈活?？梢哉f，F(xiàn)PGA芯片是小批量系統(tǒng)提高系統(tǒng)集成度、可靠性的最佳選擇之一。目前FPGA的品種很多，有XILINX的XC系列、TI公司的TPC系列、ALTERA公司的FIEX系列等。

　　ARM具有比較強的事務(wù)管理功能，可以用來跑界面以及應用程序等，其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在控制方面。

　　DSP主要是用來計算的，比如進行加密解密、調(diào)制解調(diào)等，優(yōu)勢是強大的數(shù)據(jù)處理能力和較高的運行速度。

　　FPGA可以用VHDL或verilogHDL來編程，靈活性強，由于能夠進行編程、除錯、再編程和重復操作，因此可以充分地進行設(shè)計開發(fā)和驗證。當電路有少量改動時，更能顯示出FPGA的優(yōu)勢，其現(xiàn)場編程能力可以延長產(chǎn)品在市場上的壽命，而這種能力可以用來進行系統(tǒng)升級或除錯。

　　三種器件各有其優(yōu)勢，所以是誰也沒有辦法替代誰。主要的競爭在FPGA與DSP，低端CPU之間展開。因為DSP和CPU都是專用集成電路，所以內(nèi)部時鐘頻率可以做的很高，密度可以做的很高，特別是CPU，往往都代表了半導體的最新最高工藝?，F(xiàn)在PC機上的CPU以GHz為計量單位，而FPGA基本500MHz就封頂了。

　　DSP是軟件實現(xiàn)算法。FPGA是硬件實現(xiàn)算法，所以FPGA的處理速度會更高。FPGA比DSP快的一個重要原因是FPGA可以實現(xiàn)并行運算，而DSP由于硬件結(jié)構(gòu)條件限制，主要還是依靠軟件來提取指令執(zhí)行，理解為還是串行執(zhí)行的！FPGA可以通過并行處理和流水線，達到比CPU和DSP更高的數(shù)據(jù)處理能力。而且現(xiàn)在FPGA也內(nèi)嵌了DSP模塊和CPU，可以設(shè)計成片上系統(tǒng)。對于對CPU要求不高的單板，只要使用FPGA內(nèi)的CPU就可以了，不需要另外再貼塊CPU芯片了。

FPGA與CPLD的區(qū)別

系統(tǒng)的比較,與大家共享：

盡管ＦＰＧＡ和ＣＰＬＤ都是可編程ＡＳＩＣ器件,有很多共同特點,但由于ＣＰＬＤ和ＦＰＧＡ結(jié)構(gòu)上的差異,具有各自的特點:
①ＣＰＬＤ更適合完成各種算法和組合邏輯,ＦＰ ＧＡ更適合于完成時序邏輯。換句話說,ＦＰＧＡ更適合于觸發(fā)器豐富的結(jié)構(gòu),而ＣＰＬＤ更適合于觸發(fā)器有限而乘積項豐富的結(jié)構(gòu)。
②ＣＰＬＤ的連續(xù)式布線結(jié)構(gòu)決定了它的時序延遲是均勻的和可預測的,而ＦＰＧＡ的分段式布線結(jié)構(gòu)決定了其延遲的不可預測性。

③在編程上ＦＰＧＡ比ＣＰＬＤ具有更大的靈活性。ＣＰＬＤ通過修改具有固定內(nèi)連電路的邏輯功能來編程,ＦＰＧＡ主要通過改變內(nèi)部連線的布線來編程;ＦＰ ＧＡ可在邏輯門下編程,而ＣＰＬＤ是在邏輯塊下編程。

④ＦＰＧＡ的集成度比ＣＰＬＤ高,具有更復雜的布線結(jié)構(gòu)和邏輯實現(xiàn)。

⑤ＣＰＬＤ比ＦＰＧＡ使用起來更方便。ＣＰＬＤ的編程采用Ｅ2ＰＲＯＭ或ＦＡＳＴＦＬＡＳＨ技術(shù),無需外部存儲器芯片,使用簡單。而ＦＰＧＡ的編程信息需存放在外部存儲器上,使用方法復雜。

⑥ＣＰＬＤ的速度比ＦＰＧＡ快,并且具有較大的時間可預測性。這是由于ＦＰＧＡ是門級編程,并且ＣＬＢ之間采用分布式互聯(lián),而ＣＰＬＤ是邏輯塊級編程,并且其邏輯塊之間的互聯(lián)是集總式的。

⑦在編程方式上,ＣＰＬＤ主要是基于Ｅ2ＰＲＯＭ或ＦＬＡＳＨ存儲器編程,編程次數(shù)可達1萬次,優(yōu)點是系統(tǒng)斷電時編程信息也不丟失。ＣＰＬＤ又可分為在編程器上編程和在系統(tǒng)編程兩類。ＦＰＧＡ大部分是基于ＳＲＡＭ編程,編程信息在系統(tǒng)斷電時丟失,每次上電時,需從器件外部將編程數(shù)據(jù)重新寫入ＳＲＡＭ中。其優(yōu)點是可以編程任意次,可在工作中快速編程,從而實現(xiàn)板級和系統(tǒng)級的動態(tài)配置。

⑧ＣＰＬＤ保密性好,ＦＰＧＡ保密性差。

⑨一般情況下,ＣＰＬＤ的功耗要比ＦＰＧＡ大,且集成度越高越明顯。

隨著復雜可編程邏輯器件(CPLD)密度的提高,數(shù)字器件設(shè)計人員在進行大型設(shè)計時,既靈活又容易,而且產(chǎn)品可以很快進入市場。許多設(shè)計人員已經(jīng)感受到CPLD容易使用、時序可預測和速度高等優(yōu)點,然而,在過去由于受到CPLD密度的限制,他們只好轉(zhuǎn)向FPGA和ASIC。現(xiàn)在,設(shè)計人員可以體會到密度高達數(shù)十萬門的CPLD所帶來的好處。

CPLD結(jié)構(gòu)在一個邏輯路徑上采用1至16個乘積項,因而大型復雜設(shè)計的運行速度可以預測。因此,原有設(shè)計的運行可以預測,也很可靠,而且修改設(shè)計也很容易。CPLD在本質(zhì)上很靈活、時序簡單、路由性能極好,用戶可以改變他們的設(shè)計同時保持引腳輸出不變。與FPGA相比,CPLD的I/O更多,尺寸更小。

如今,通信系統(tǒng)使用很多標準,必須根據(jù)客戶的需要配置設(shè)備以支持不同的標準。CPLD可讓設(shè)備做出相應的調(diào)整以支持多種協(xié)議,并隨著標準和協(xié)議的演變而改變功能。這為系統(tǒng)設(shè)計人員帶來很大的方便,因為在標準尚未完全成熟之前他們就可以著手進行硬件設(shè)計,然后再修改代碼以滿足最終標準的要求。CPLD的速度和延遲特性比純軟件方案更好,它的NRE費用低于ASIC,更靈活,產(chǎn)品也可以更快入市。CPLD可編程方案的優(yōu)點如下：

●邏輯和存儲器資源豐富(Cypress Delta39K200的RAM超過480 Kb)
●帶冗余路由資源的靈活時序模型
●改變引腳輸出很靈活
●可以裝在系統(tǒng)上后重新編程
●I/O數(shù)目多
●具有可保證性能的集成存儲器控制邏輯
●提供單片CPLD和可編程PHY方案
由于有這些優(yōu)點,設(shè)計建模成本低,可在設(shè)計過程的任一階段添加設(shè)計或改變引腳輸出,可以很快上市

CPLD的結(jié)構(gòu)

CPLD是屬于粗粒結(jié)構(gòu)的可編程邏輯器件。它具有豐富的邏輯資源(即邏輯門與寄存器的比例高)和高度靈活的路由資源。CPLD的路由是連接在一起的,而FPGA的路由是分割開的。FPGA可能更靈活,但包括很多跳線,因此速度較CPLD慢。
CPLD以群陣列（array of clusters）的形式排列,由水平和垂直路由通道連接起來。這些路由通道把信號送到器件的引腳上或者傳進來,并且把CPLD內(nèi)部的邏輯群連接起來。