從MCU到FPGA：第3部分
當我開始這個項目的時候，我已經了解到FPGA的好處在於它可以將多種功能集成到單一的晶元中，並可以通過重配置而修改晶元功能。但是這種靈活性也讓我想知道：我應該如何處理FPGA與外部組件的介面以及介面連線等問題呢？由於FPGA的平均設計周期為兩到三年，並且考慮到諸如USB 3.0到USB Type-C等通信技術的更新換代，我很難理解FPGA如何才能真正地帶來好處。
和處理大多數MCU項目時一樣，我打算從示例代碼開始，然後通過各種示例搭建自己的項目。但是對於每一個例子，我發現越來越不熟悉，並且結果也越來越混亂。在這裡代碼被用來定義對象和調用函數，這在MCU里倒是很常見，但是有些定義是在高階函數里進行的，而其他的則是在另一個地方。像往常一樣，這些函數被用來執行一個功能或任務，但有一些函數要依賴於其他函數而另一些函數則是獨立的。正如我試圖對它們發表評論時所發現的那樣，那些沒有被直接調用的代碼仍然是代碼功能的關鍵。
我很迷糊。
我決定在YouTube上搜索「Intel FPGA Setup Cyclone V」來尋找示例和「Setup＆Go」培訓。當我瀏覽這些內容時，我發現一個共同的主題（圖1）：
看似不連貫的一組命令仍然有效，但似乎並不完整。
缺乏不支持FPGA的外部模塊或組件。
有了這些觀察，我回顧了更多設計樣本和代碼，並發現了英特爾Cyclone V和HPS FPGA架構顯著的優勢。
圖1顯示了HDMI命令集，其中包括一系列未被調用的代碼。它們不是按順序運行的，而是並行運行的。它們的功能很像回調函數，在HPS中如果有來自較高級別控制器的數據調用時，這些回調函數就會被激活。然後編譯器就會提高向MCU傳遞信息的能力，反之亦然。在這兩者之間需要做的就是協調定義和時間安排。
圖1：HDMI命令集，其中包括一系列未被調用的代碼。
項目流程如下所示：
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1、Linux HPS抓取圖像。
2、Linux將OpenCV處理過程移交給FPGA。
3、Linux調整圖像。
4、FPGA接收原始圖像信息，並將其編碼為HDMI介面。
這是使用HPS和FPGA的完美示例。FPGA能夠處理大量重複的運算並實現協議，而Linux和MCU則處理了程序的動態元素。這讓我看到了FPGA的優勢。
當我深入研究僅含有MCU的設計時，我發現了FPGA的其他優點：它需要很少的元件，而且可以使成本更低，性能更好的MCU獲得非常好的效果。例如，僅含MCU的設計將需要更高的A52等條件來進行圖像處理，此外還需要一個GPU來進行圖形加速處理和更多的RAM來完成整個設計。設計完成後，最終結果仍然是一個鎖定的，有限的可升級模塊。有了FPGA，這些組件便可以被引入同一個晶元，所以產品級PCB設計更為簡單，因為它需要較少的的組件介面，而且由此產生的模塊仍然可以升級或優化。
我頭頂上的燈泡在幾英里外都可能被看到。
將多功能集成到單個電路上，減少介面數量，或者根據線路修改功能等這些都是FPGA的優勢，但它的好處遠不止這些。FPGA改變了我為了高效完成任務而增加外部組件的方式：不是「按順序執行步驟1，步驟2，步驟3」，現在我正在考慮這樣完成任務：「執行步驟A,B,C，並且當執行完B之後，就執行D」。現在，為什麼要花時間來研究MCU到FPGA開發轉換的原因也已變得越來越明晰了。
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