摘要：FPGA的IO可編程,，這給邏輯設計和PCB設計帶來一定的靈活性和獨立性,。在編程器的硬件實現中，FPGA就是充當一個“千手觀音”的角色，為邏輯設計和PCB設計鋪路架橋,，靈活實現各種功能,。

FPGA是一種“半定制”的芯片,，其中一個特性就是IO口可編程,，這個特性對編程器能與各類封裝芯片互連有很大幫助作用。

       MCU的管腳功能都是固定的,，與外部接口通常使用IO口或者總線連接,。普通IO口其實本質就是寄存器，這些寄存器都有一個相應的地址,，操作IO口就是操作寄存器,；片內外設相對來說，是一個具有特定功能模塊,，其內部包含多個寄存器控制不同的功能執(zhí)行,，但是這些寄存器也有固定的地址。通過存儲器映射的方式,，把片內外設和CPU連接起來,，組成一個系統。

       值得注意的是,，這些片內外設對外接口都是連接固定的管腳,，如果要對這些外設控制完成特定的功能設計，實質上已經隱含了對這些管腳控制了,。比如說,，MUC的IIC接口的SCK和SDA分配在99和100腳，那么所有IIC接口的存儲芯片都必須與這兩個腳連接,，如圖1所示,。

                                     圖1 請排好隊列

       各類需要編程的芯片如果要與MCU連接，就必須與之對應的接口連接,，對于復雜腳多的芯片,，這對PCB的布局布線有很大的局限性和挑戰(zhàn)性。

       FPGA就以靈活性見長,，可編程IO就是其中的一個重要功能,。可編程IO給PCB的設計帶來靈活性，可以簡化PCB的布局布線,，并且在設計的過程中,，還可以根據走線的走向更改管腳的連接。另外,，在FPGA內部邏輯設計過程中,，可以先把功能模塊設計與管腳分配兩步獨立開來，先完成內部邏輯功能之后,，再根據實際情況分配管腳,。因此，可編程IO給FPGA邏輯設計和PCB設計帶來一定的靈活性和獨立性,，其在這個環(huán)節(jié)中充當一個“千手觀音”的角色，為邏輯設計和PCB設計鋪路架橋,，如圖2所示,。

                    圖2 可編程IO示意圖

       實際FPGA內部并不像圖2那么簡單，這里只是為了形象說明可編程IO可以使內部邏輯和PCB可以相對獨立設計,。對于同類接口,，不必因為PCB改變而更改時序邏輯，只需要更改引腳分配,，大大簡化了PCB的布線難度,。

       FPGA被稱為“千手觀音”僅僅是數量多、動作靈活嗎,？他還有更強大的功能,，就是內部邏輯可編程。

       在最初的電路設計當中,，FPGA并沒有實際的電路,，只有完成了設計之后才有某種特定的功能電路。這種結構含有以下特性：

1,、在理想情況下,，可以實現多種接口；

2,、可以實現精確的時序,，兼容更多芯片；

3,、資源可重復利用,，在某時間段，只需要一個接口邏輯,，節(jié)省FPGA資源和配置器件的存儲空間,。

       相對地，如果用MCU來實現，則有以下缺點：

1,、 如果MCU沒有相應的接口,，將難以實現與含有該接口的存儲芯片通信（可能會用IO模擬）；

2,、 即使接口相同,，由于功能基本固定，面對一些特殊的芯片,，將力不從心,；

3、 由于輸出口線的固定,，導致與外部接口的PCB布線無法實現,；

       被編程的芯片接口種類較多，比如IIC和SPI,，如果要MCU同時具備這些接口,，口線必定復雜而且速度有限。FPGA無需考慮這個問題,，由于其內部邏輯可由設計者來設計,，那么編程器可根據接口需要來定制對應的邏輯，省時省力,，效率非常高,。

       在設計過程中靈活使用FPGA這個“千手觀音”，讓編程器功能更靈活,、更高效,。