直接說結(jié)論：在選擇FPGA和ARM處理器進(jìn)行AD數(shù)據(jù)采集時(shí)，沒有絕對(duì)的“更好”，需根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)景的需求來判斷。以下從核心差異、適用場(chǎng)景、優(yōu)缺點(diǎn)等方面對(duì)比分析，幫助大家選擇更合適方案。

核心差異：架構(gòu)與能力

FPGA芯片

本質(zhì)是“硬件可編程邏輯器件”，由大量可配置的邏輯單元、寄存器、布線資源組成，可通過硬件描述語(yǔ)言(Verilog/VHDL)自定義電路邏輯，實(shí)現(xiàn)并行處理。

優(yōu)勢(shì)：高速并行數(shù)據(jù)處理、可直接對(duì)接高速AD芯片（通過LVDS等高速接口）、時(shí)序控制精確（納秒級(jí)）、靈活定制采集邏輯（如多通道同步、復(fù)雜觸發(fā)）。

ARM處理器

是“通用微處理器”，基于馮?諾依曼或哈佛架構(gòu)，通過運(yùn)行軟件程序（C/C++ 等）實(shí)現(xiàn)功能，本質(zhì)是串行指令流執(zhí)行。

優(yōu)勢(shì)：軟件開發(fā)便捷、集成外設(shè)豐富（如UART、SPI、I2C等）、適合處理協(xié)議交互（如網(wǎng)絡(luò)傳輸、數(shù)據(jù)解析）、低功耗場(chǎng)景表現(xiàn)更優(yōu)。

適用場(chǎng)景對(duì)比

下面從各個(gè)需求維度，進(jìn)行詳細(xì)對(duì)比分析：

典型方案選擇

選FPGA的場(chǎng)景

高頻信號(hào)采集（如雷達(dá)、通信信號(hào)、振動(dòng)分析）、多通道同步數(shù)據(jù)采集（如DAQ卡、示波器）、需要實(shí)時(shí)硬件預(yù)處理（如實(shí)時(shí)頻譜分析）、對(duì)接高速AD 芯片（如16位100MSPS以上）。

選ARM的場(chǎng)景

低速傳感器數(shù)據(jù)采集（如溫濕度、壓力）、單通道/少通道簡(jiǎn)單采集（如物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)）、需結(jié)合網(wǎng)絡(luò)傳輸（如WiFi上傳數(shù)據(jù)）、低功耗便攜設(shè)備（如手持儀器）。

折中方案：ARM+FPGA異構(gòu)設(shè)計(jì)

若同時(shí)需要多通道/高速采集、靈活協(xié)議處理（如高端數(shù)據(jù)采集卡），可采用“FPGA負(fù)責(zé)前端AD采集與預(yù)處理，ARM負(fù)責(zé)后端數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、協(xié)議交互、波形顯示等”，發(fā)揮兩者優(yōu)勢(shì)。

國(guó)產(chǎn)并口帶來創(chuàng)新

當(dāng)下，基于ARM + FPGA架構(gòu)的AD采集方案，在能源電力、儀器儀表等領(lǐng)域正變得越來越主流，尤其是瑞芯微/全志科技都推出了具備并口的處理器（例如RK3576、RK3506、T536等）之后！瑞芯微的并口叫DSMC，全志科技的并口叫Local Bus。

下圖是創(chuàng)龍科技基于“瑞芯微ARM RK3576 + 紫光同創(chuàng)FPGA PGL25G + 8通道200KSPS國(guó)產(chǎn)AD”采集方案的軟件框架圖，ARM和FPGA之間通過DSMC并口進(jìn)行數(shù)據(jù)高速傳輸。

FPGA：專注采集控制

FPGA負(fù)責(zé)控制AD芯片采集8通道AD數(shù)據(jù)。采集過程中，F(xiàn)PGA通過乒乓存儲(chǔ)將AD數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)保存到DRAM，每當(dāng)數(shù)據(jù)存滿32KByte，就會(huì)發(fā)送GPIO中斷，以此通知ARM RTOS進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取，確保采集環(huán)節(jié)不中斷、不延遲。

ARM RTOS：高效搬運(yùn)數(shù)據(jù)

當(dāng)ARM RTOS接收到FPGA發(fā)送的GPIO中斷后，會(huì)立即通過DSMC并口讀取AD數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)寫入ARM Linux和ARM RTOS的共享內(nèi)存中暫存。待數(shù)據(jù)采集完成后，ARM RTOS會(huì)通過RPMsg機(jī)制向ARM Linux發(fā)送通知，啟動(dòng)后續(xù)數(shù)據(jù)處理流程。

ARM Linux：智能處理 + 顯示

ARM Linux通過RPMsg接收ARM RTOS的消息后，從共享內(nèi)存中讀取原始AD數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為實(shí)際電壓值，并通過Qt界面實(shí)時(shí)顯示波形。

審核編輯 黃宇?