###### 【該隨筆中部分內容轉載自小梅哥】 #########
FPGA（Field-Programmable Gate Array，現場可編程門陣列），正如其名，FPGA內部有大量的可編程邏輯功能塊，使用verilog HDL（硬件描述語言）實現設計。
玩過單片機的小伙伴剛接觸FPGA可能會有點困惑，其實FPGA與單片機最大的區別就在於：FPGA設計的是電路，單片機設計的是程序。單片機只有一個CPU在工作時鍾的驅動下順序的執行程序（取指、譯碼、執行），所以工作速度較慢，而FPGA設計出來的是整個電路邏輯系統，根本不需要單片機這么復雜，所以FPGA的工作速度自然很快，在兩者各有各的優勢下，單片機主要用於進行相關控制，FPGA多用於信號處理相關。
典型的FPGA原理和結構如下圖（注：以Cyclone IV E FPGA芯片為例），主要包括三類基本資源：
- 可編程邏輯功能塊（Altera-LE(Logic Element) / Xlinx-Slice）
- 可編程內部互連資源
包括各種長度的連線線段和一些可編程連接開關，它們將各個可編程邏輯塊或輸入/輸出塊連接起來，構成特定功能的電路。用戶可以通過編程決定每個單元的功能以及它們的互連關系，從而實現所需的邏輯功能。
- 可編程輸入/輸出(I/O)塊
完成芯片內部邏輯與外部管腳之間的接口，圍繞在邏輯單元陣列四周；
FPGA從簡單的邏輯粘合，發展到現在的可編程片上系統，FPGA廠家也在基本的FPGA架構上加入了一些擴展資源，比如時鍾管理單元（PLL、DLL）、嵌入式存儲器單元和硬件乘法器單元，DSP單元一些高端器件還加入了高速收發器、甚至嵌入式硬核處理器，讓FPGA的應用領域更廣闊，Cyclone IV E器件加入的擴展資源有：
- PLL鎖相環
模擬電路，將輸入的周期信號進行分頻和倍頻，或改變相位，輸出一個或多個穩定的時鍾信號；
- M9K存儲器
嵌入式塊RAM，容量大小9Kbit，這些存儲器可以被配置成單端口、簡單雙端口、真雙端口RAM、FIFO緩沖器、ROM
- 18*18硬件乘法器
快速進行運算
FPGA中除了三類基本資源和一些擴展資源外，由圖中可以看到，FPGA中資源分布也是很精致的：
1、邏輯陣列和M9K存儲器交替分布，這樣做的優點是縮短數據的傳輸路徑，以獲得更優的時序性能；
2、IOEs和PLL單元分布在器件的四周，數據流一般從左側IO流入，經過處理、運算、存儲，通過右側IO流出，控制信號通過上下IO輸入輸出；有時候系統需要高質量時鍾（比如軟核所需工作時鍾）通常由PLL單元產生，而這些分布在四周的PLL可以最短時鍾源產生工作時鍾，另外，PLL屬於模擬電路，放在周圍更利於和生產；
下面具體了解下兩種主流FPGA的資源情況：
Altera Cyclone IV E系列FPGA常見硬件資源詳情列表：
Xilinx 7 系列FPGA 硬件資源詳情：
最后，放上兩張開發板圖片，一塊是小梅哥基於Cyclone IV EP4CE10的AC620，一塊是Digilent基於Xilinx Artix7的Basys3，兩塊都很精致有木有~
