基于FPGA的电压监测系统硬件设计+PCB电路图(2)
1.2 FPGA
在1984年，FPGA刚刚被Xilinx创造出来时，它还只是简单的胶合的逻辑芯片，现场可编程门阵列（FPGA）技术在当今时代正在飞速发展，而在如今的信号处理和控制应用当中，它已经成为了用户们选择的首选，而取代了自定制专用集成电路（ASIC）和处理器。
1.2.1 FPGA的优势
简单的来说，FPGA是可以反复重新编写程序的硅芯片。用户可以将逻辑块和编程布线预先放入建立好的FPGA中，当再次调试时无需再加工和改造电路实验板，就能配置芯片，从而实现预想的用户自定义的功能。
现在，因为FPGA融合了ASIC和基于处理器这两个系统的各自的最大优势，所以各个行业都越来越多的采用FPGA芯片来进行数据的处理。FPGA不需要巨额的前期费用，就能够为硬件提供定时的速度和稳定性。FPGA的灵活性，与基于处理器的系统上运行的软件基本相当，但它的优势在于，可以不受可用处理器内核数量的变化的限制。与处理器相区别的是，FPGA属于真正的并行实行，因此，不同的处理操作可以拥有独立的资源。因此，添加多个处理任务时，其它应用性能也不会随之受到影响。
在性能方面，FPGA利用硬件的优势，FPGA，可以在每个时钟周期内完成更多的处理任务，而不需要进行顺序执行的配置，并且通过这样的改变超越了数字信号处理器（DSP）的运算能力。著名的基准测试公司BDTI发布基准表明，在某些应用方面，FPGA的单位价值的处理能力是DSP的数倍甚至数十倍。
在上市时间方面，因为FPGA技术具备多种优点，所以即使现在上市越来越困难，但还是FPGA恰好能够克服这些问题。用户从有想法到实现想法，时间将会大大的缩短，而不是通过自定制ASIC设计漫长的制造和等待过程，而且利用FPGA技术可以实现整个工程的实时改变和调换。用户可以再短短几小时内完成程序的编写调试和最后的实现并进行FPGA设计迭代，比传统技术省去了几周的时间。
在成本方面，设备制造商每年都需要运输数千种不同型号的芯片，但根据数据调查来看，绝大多数最终用户都需要进行硬件的自定义，从而进行数十，乃至数百种系统的开发。FPGA技术的发展意着用户可以省掉大量的时间来进行程序的编写和调试。这样，用户就可以用非常低廉的成本来ASCI的巨额费用。
1.2.2 FPGA的发展历史
自上个世纪70年代以来，可编程逻辑器件(PLD，Programmable Logic Device)，作为一种通用元器件迅速发展起来，它成功的改变了传统工程中运用固定的器件，由上而下的传递数据的数字系统的设计方法。按照结构区分，有四种类型的可编程逻辑器件：PLA、PAL、CPLD和FPGA。其中，PLA(Programmable Logic Arrays)这种结构可以同时编程“与”和“或”逻辑阵列结构。它采用反熔丝编程的方式，但是这种技术的缺点在于，集成密度较低，只能完成一次性的、比较简单的组合逻辑功能编程。
在1967年，Wahlstrom提出了基于SRAM的可编程技术的FPGA概念，FPGA是由许多独立的可编程逻辑模块组成，而通过可编程开关来实现这些模块的连接。这相比于PAL器件的“与或”逻辑阵列结构不同。这种结构具有如下优点：它的集成度高、逻辑单元灵活、适用范围广。通常情况下FPGA会有多种长度不同的接线单元。
SRAM可以为FPGA提供很大的编程灵活性，但缺点同样明显，那就是在掉电后会丢失所有数据。与ROM相比，它需要更大面积才能实现可编程开关。这个问题随着亚微米CMOS工艺的出现而解决，Xilinx也开发出了第一块基于SRAM的FPGA芯片。
FPGA具有很多优点。它既具有可编程的灵活性，又具有门阵列器件的高集成度和通用性，在规模和上的发展并不受到整体架构的限制，同时EDA还对FPGA具有功能强大的软件支持。并且依靠着这些，在随后的二十多年中，FPGA得到了飞速发展。