由于不使用ASIC以及沒有與其關聯的高額模板費用，FPGA是實現數據處理元素最靈活且高性價比的方法。FPGA由于采用了靈活的架構，能夠允許硬件設 計人員實現同時包含并行和串行元素的處理系統。這樣一來，設計人員可以針對性能和延遲對系統進行優化。通常，與使用通用處理器可獲得的性能相比，這些數據 處理系統獲得的性能級別更高，但成本卻更低。

　　您可以將外部微處理器耦合到FPGA中的某個數據處理系統上，然后用它進行控制。但是，在FPGA中嵌入一個處理器可以提供幾項優勢。一個內部處理器可以 極大地減少處理器與數據處理系統之間的延遲，能夠消除大量處理器周期。處理器與數據處理系統之間的通信信道可以是32位或更高，擁有更多的尋址和控制線 纜。對于一個外部處理器，這些增加的線纜可能需要更大的封裝來容納處理器和FPGA，從而抬高了系統成本。或者，也可以使用PCI Express（PCIe）來減少引腳的數量。而不幸的是，由于這是相對較新的接口，并非所有處理器和FPGA都支持PCIe。雖然PCIe具有與生俱來 的高性能，但它是串行接口，因此會增加處理器與數據處理系統之間的延遲。

　　在FPGA中同時實現處理器與數據處理元素可以減少元件數量，縮小電路板空間，有時還能降低功耗。這可能產生一個成本顯著降低的解決方案。FPGA中可提 供固化的處理器實現（如ARM Cortex-A9處理器）或軟核實現（如Xilinx MicroBlaze處理器）。基于FPGA的處理器還可根據應用的要求進行配置。基于FPGA的系統支持系統級的調優：它可以靈活地選擇將計算功能在處 理器或FPGA邏輯中實現。

　　實現技術

　　FPGA嵌入式處理系統的實現方法有很多種，但一般可將其分成三類：從頭組裝系統，使用向導將其組合到一起，或者通過修改現有設計實現。

　　FPGA工具可支持您從頭組裝一個處理系統，方法是：從列表中選擇一個必需的IP，然后通過總線和線纜連接該IP。這樣的組裝雖然有效，但可能會耗費時間。

　　
圖 1 向導啟動屏幕和完成的系統

　　為了加快速度，FPGA工具還允許通過向導快速組裝微處理器系統。通過使用下拉列表或復選框，可以輕松指定目標部件以及所需的處理器和外設。圖1展示了向導啟動的介紹窗口以及向導生成的最終系統。類似地，也可以使用 MATLAB？軟件之類的工具，快速地將數據處理系統與用于控制的處理器總線接口組裝起來。然后，只需匹配總線接口，就可將處理器與數據處理系統連接起來。

　　嵌入式處理系統的第三種實現方法是修改現有的參考設計，或將其添加到現有的硬處理器系統上。FPGA參考設計和硬處理器系統會繼續演變，其中許多會變得更 加側重于市場。在許多情況下，設計均非常全面，無須硬件設計人員增加任何額外的組件。軟件設計人員通常會找到完整的驅動程序，以及為這些參考設計預置的操 作系統。

　　前面提及的前兩種方法都是創建處理器系統的有效方法。但是，第三種方法從現有的經過驗證的參考設計入手，因此可以極大地減少硬件和軟件工程師的開發時間。