针对微控制器应用的采用FPGA的嵌入式应用
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在选择微控制器时应考虑哪些因素？本文将主要探讨采用FPGA的嵌入式应用。不过，选择任何微控制器的标准本质上都是相同的。设计者需要考虑下列因素：终端产品的成本是多少？实现设计以及存储控制程序需要多少内存？对输入输出的要求？对寄存器的要求？如何与其它器件集成？
传统的MCU已作为一种非定制的特殊应用标准产品(ASSP)上市，每个供应商都提供了不同的功能以实现差异化并迎合市场的各种需求。将FPGA与MCU IP结合可提供比传统MCU更加灵活的硬件平台，并有助于实现前面列出的各项考虑因素。
虽然FPGA比单片MCU昂贵，但其附加的功能(如嵌入式DSP、存储块以及灵活的I/O环)可以抵消多个器件的成本；FPGA提供了更加灵活的存储结构，一旦数据和指令需要改变，则用户可以调整硬件设计来与之匹配；现代系统中有各种各样的信号标准和接口协议，因此对输入输出的要求非常严格，具有可编程片上缓冲器的FPGA在这个领域具有独特优势。例如，Lattice MachXO器件可在各种电平下支持单端LVCMOS/LVTTL和差分LVDS/LVPECL。就寄存器和暂存存储器资源而言，面向FPGA的MCU IP核所提供的灵活性可改变配置以满足应用的需求；FPGA是解决器件集成问题的理想方案。可编程查找表(LUT)、寄存器和存储器提供了额外的集成功能，同时灵活的可编程I/O和专用接口(如双数据速率(DDR))使其与多个器件的握手更加容易。
对于许多微控制器应用来说，FPGA是非常理想的器件，因为其成本相对低廉，包含大量的嵌入式存储块，具有足够的I/O以应对几乎所有控制器功能，拥有丰富的寄存器，并支持包括LVCMOS、SSTL及差分LVDS信号传输在内的许多I/O标准。
基于闪存的非易失性FPGA
FPGA的制造工艺有多种，包括一次性编程(反熔丝)、易失性(基于SRAM)，以及使用基于EE或闪存的非易失性工艺。
表1列出了器件密度、封装类型、可用I/O数、嵌入式和分布式存储器，以及PLL和嵌入式DSP块。例如，基于闪存的FPGA采用130nm和90nm工艺。广泛的选择范围使得找出满足特殊微控制器应用需求的器件更容易一些。
表1：基于闪存的非易失性FPGA产品
微控制器应用实例
FPGA的灵活性使其适用于许多微控制器应用，以及包含微控制器的更复杂的设计。
图1：马达控制应用
像家用电子设备、工业机器人以及正在增长的新兴汽车应用(从GPS、引擎控制到制动系统)这些产品都包括图1、2和3中所示的微控制器。
图2：导航系统应用
图3：片上系统应用
在马达控制应用中，系统发送和接收来自微控制器的信息，以调整步进电机的速度和方向。来自系统的输入告知微控制器增大或减小马达和控制器的速度，微控制器再依次告知系统马达的实时速度和方向。
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