微控制器有各种各样的形状和大小，但它们都有一个共同点：它们的功能是由制造商定义的。而他们的外设的设计尽可能灵活，经常修改某些参数的能力，有的甚至允许新的功能被添加到软件如Cypress半导体的PSoC家族，他们仍然具有固定数量的资源，允许相对小的定制。正是由于这种固定的功能，所以存在大量的变体。

　　而另一方面，FPGAs则是一块相对空白的画布：它们的功能主要是由工程师使用的，它们具有几乎无限的选择能力。正是这种设计的自由性，使团队能够将许多不同的数字(和越来越多的模拟)功能合并成一个单一的、本质上适合于特定设计的设备。

　　主题变奏曲

　　可编程逻辑已经进化到远远超过PLD，传统上流行于提供相对简单的设计“胶合逻辑”。以IP的形式提供处理器内核意味着OEM现在可以选择在最小的FPGA中添加微控制器(MCU)。虽然它们不能提供完全的设计自由，但是添加一个软核可以比单纯的组合门提供更大的设计整合。

　　然而，也许更为重要的是，软芯形式的微控制器通常由制造商为特定的FPGA家族进行优化，商业上允许这些制造商提供免费的内核，没有预先成本或版税。这意味着，如果你使用的是FPGA，它有备用容量，你基本上可以免费得到一台MCU。此外，由于核心已被优化到通常是高性能的FPGA织物中运行，它们总是比离散的同类提供更高的性能。

　　毫不奇怪——可能是因为它的遗产，增加了可用性，或者仅仅是它的大小——一个最多产的软核是一个值得尊敬的8051版本。由于它的寿命长，谦虚的8051可能是业界最广泛使用的指令集架构，尽管受到32位替代方案的压力(后来更多)，但它仍然是开发人员的最爱，也许是因为它相对简单的架构和易用性。

　　通用和行业标准“软核心目标FPGA市场已经根深蒂固，Altera和Xilinx，Microsemi，格都有一个第三方供应商提供一系列的软芯。合作伙伴是数字核心设计并提供一系列的8位核心包括版本8051，PIC16，HC11，以及32位内核基于68K CISC指令集。

　　解决方案

　　当然，使用FPGA的部分原因是为了提供一个定制的设计，为给定的应用程序提供最佳的性能，其中一个通用的8位MCU可能不太适合挑战。在这种情况下，可能需要更强大的32位替代方案，在这里，FPGA供应商选择通过开发定制的解决方案来区分自己。

　　一个很好的例子就是LEON3的核心，既为Microsemi和Xilinx器件可。它开发的，可以从他们的相互合作伙伴Aeroflex gaisler AB的核心可以在Microsemi的融合，实现了冰屋，ProASIC3和axcelerator设备。它也可用于Xilinx Virtex-6，Virtex-5，Spartan-6，和家庭功能。基于集对v8e扩展支持SPARC V8指令，核心(图1)为可综合的VHDL，这使得它能够支持广泛的功能，包括高速缓存的大小和数量。

　　LEON3的核心形象

　　图1：LEON3核心提供32位性能与SPARC V8指令集。

　　Xilinx公司也提供自己的专有的32位嵌入式软核MicroBlaze的形式(图2)，这是由一系列的FPGA和超过七十个用户可配置的选项，以支持。

　　的图像从Xilinx MicroBlaze软核

　　图2：从Xilinx MicroBlaze软核提供32位性能具有广泛的可配置性。

　　配置可以为开发商的一个关键区别是，当然，FPGA供应商操作的基础上的。这并不令人惊讶，这延伸到软核，但当然，支持一个核心需要一个编译器，这不可避免地引入了一些限制，可配置的核心可以。为了克服这一点，一些厂商提供了他们的软核的变种，如Altera的Nios II(图3)，它声称可以在任何FPGA中实例化。Nios II有三种变体：快速的、经济的、标准的，还有一系列免费的外围IP核，比如内存控制器和串行接口。

　　AlteraⅡ软核的图像

　　图3：Altera提供了三种优化的Nios II软核的变体。

　　行业标准

　　以及一系列的传统架构包括8051、优化选择LEON3和定制的解决方案，如Nios II和MicroBlaze处理器，FPGA的供应商也可以选择支持很可能成为最普遍的指令集架构在嵌入式电子行业有：手臂的cortex-m.

　　虽然没有立即识别为标准的变种，是由ARM的cortex-m1专门为FPGA结构的实现。这种低门数版是基于ARM v6-m Thumb指令集架构和还包括32位Thumb-2指令。扩展可用于支持操作系统和调试(图4)。核心提供了Cortex-M3提出二进制兼容，这意味着软件可以移植的M1在FPGA的M3在ASIC或标准的一部分，不需要重新编译。

　　ARM cortex-m1图像

　　图4：手臂cortex-m1是专为嵌入在FPGA的织物。

　　Microsemi的可以支持其融合cortex-m1，雪屋和ProASIC3/E FPGA，需要600000和100万系统门之间(取决于设备)，这相当于FPGA的资源20%和33%之间(如果调试功能略)。Microsemi还提供了一个开发工具，将其cortex-m1 ProASIC3/E器件。Altera公司的Cyclone III支持家庭的cortex-m1，则消耗2600个逻辑单元。

　　不同于简单的内核像8051的cortex-m1需要周边核心使它工作，这可能对一些开发商目前的障碍。然而，两Microsemi和Altera公司提供全面的工具套件，旨在实现尽可能简单;FPGA如何厂商正朝着提供完整的系统级芯片，而不仅仅是逻辑器件的反射。

　　结论

　　所提供的好处，即使是最简单的MCU保证他们继续使用;但是，对低成本的32位变体由ARM Cortex-M家族人的大规模迁移，它可以被认为是传统设备是失宠。在现实中，FPGA是不可能取代标准的MCU，尽管提供一体化的机会更大，但它是在一系列的FPGA实现软芯的可用性将维持一些8位家庭普及的可行性，为新一代的开发者享受。

　　现在对软芯的支持，再加上它们的低成本甚至零成本意味着它们已经在工程师的工具箱中占据了位置，尽管今天是一个小地方。为进一步开发FPGA，他们很可能会继续整合更多的硬件功能，包括处理器内核。然而，似乎同样有把握的是，软核仍然是今后几年的可行选择。