在嵌入式系统架构演进中，FPGA(现场可编程门阵列)与MCU(微控制器单元)的融合正重塑芯片设计范式。这两种技术通过互补特性构建异构计算平台，既保留MCU的通用控制能力，又赋予FPGA的硬件可编程性，为工业控制、智能设备等领域带来突破性解决方案。
一、技术特性对比
FPGA：基于可编程逻辑单元实现硬件定制，通过并行处理提升运算效率，适合高速信号处理与实时控制。其灵活性允许开发者用Verilog等语言重构电路，但开发门槛较高。
MCU：以RISC-V或ARM内核为核心，通过软件编程完成通用任务，具备低功耗与易用性优势。例如，AG32的248MHz主频RISC-V内核可高效执行复杂算法。
二、异构架构的协同优势
性能加速
FPGA的硬件逻辑可卸载MCU的实时任务，如AG32的CPLD模块能生成纳秒级PWM波形，显著提升电机控制响应速度。在15路UART并行处理中，数据吞吐量可提升8倍。
功耗优化
FPGA在MCU休眠时独立运行外设，降低整体能耗。例如，AG32的智能功耗管理仅维持必要功能，延长电池设备续航。
设计灵活性
AG32的“万能管脚”技术允许信号线动态绑定至任意引脚，简化PCB布线并提升资源利用率。传统方案需100脚MCU的任务，AG32仅用32脚即可实现。
三、典型应用场景
工业控制：AG32的异构架构支持无传感器FOC算法，CPLD硬件加速使控制周期缩短至10μs，消除电机转矩脉动4。
智能通信：通过FPGA实现多协议兼容，单芯片可同时处理Zigbee、蓝牙与Wi-Fi通信，降低智能家居设备复杂度。
显示技术：在Mini-LED驱动中，硬件PWM支持4096级灰度调节，CPLD逻辑优化超万级调光区域管理。
四、开发挑战与趋势
尽管异构架构优势显著，FPGA的编程复杂性仍是主要瓶颈。为此，AGM等厂商提供图形化逻辑设计工具，降低开发门槛5。未来，随着RISC-V生态扩展，MCU+FPGA的融合将推动边缘计算向实时性与能效性双重突破，成为嵌入式创新的核心驱动力。
