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它们是为您的电路增加逻辑的电子组件（因此它们类似于微控制器）。但是设计方法与uC（微控制器）完全不同。在uC中，您无法更改内部uC设计。您只能在其上运行“经典”程序。对FPGA进行编程更像是创建新硬件。您可以在逻辑门之间创建新的连接，并创建一个新的专用处理器。您可以在家里，办公桌和PC上完成所有操作。
听起来不错？是的，但是有一些缺点。例如，价格（但我认为很难比较），更高的功耗和更低的时钟速度（但是您可以以一种智能的方式设计应用程序，并在一个时钟周期内执行更多的操作）。
有用的链接：
用法示例：http：//nsa.unaligned.org/
FPGA实际上是可以在现场进行编程的逻辑门阵列。触发器，多路复用器，4位查找表等可以使用类C语言（Verilog）以任意方式连接。
uC（例如AVR）也由类似的逻辑门组成，但是在制造设备时会对其进行配置。当然，它具有RAM和Flash，因此您可以编写软件来读取输入和控制输出，但不能更改门的实际布置。门将始终排列在ALU，存储器控制器，串行端口等中。
uC的好处是，您可以使用一种易于使用，熟悉的高级语言（例如C）在现场（在办公桌上）对其进行编程。问题在于软件的速度很慢。要使输入控件具有输出，在最简单的情况下，您可以编写：
void loop（）{buttonState = digitalRead（buttonPin）; 如果（buttonState == HIGH）{
digitalWrite（ledPin，HIGH）;
} else {digitalWrite（ledPin，LOW）; }}
那将变成一打汇编指令，因此循环将需要一微秒左右的时间来控制来自一个输入的一个输出。而且，整个uC芯片需要这么快地完成。当然，您可以做更多的事情，但是随着uC忙于做其他事情，控制输出的能力将会降低。
在FPGA中，我可以将门配置为在1个时钟内使输入控制输出。因此，输出跟随输入的时间可能会延迟25纳秒。使用相同的时钟周期，速度快40倍。FPGA中的其余门可用于执行许多其他操作，这不会影响此小功能的速度。
FPGA的代码将是一个简单的触发器：
总是@（摆姿势时钟）ledPin <= buttonPin;
在一个FPGA的成千上万个中，这只需要一个FPGA单元，大约40个门。
我可以对FPGA进行重新编程以执行其他操作，例如，仍然使用一个FPGA单元，仍然在一个时钟中基于四个输入的组合来控制led。或者在几个FPGA单元中，基于来自输入的串行流控制led，这将是100个门。因此，我可以基于串行数据（例如“ ON”或“ OFF”）以非常高的速率（轻松达到20MHz）控制串行流的LED，而仍然仅使用FPGA容量的一小部分。
因此，FPGA的优势显然是速度。它可以完成uC可以做的任何事情，并且可以并行完成所有事情，并且可以更快地完成它。uC需要几毫秒完成的复杂事情，FPGA可以完成几毫秒或更短的时间。只要FPGA中还剩下门，我就可以向其中添加更多功能，而不会影响FPGA中以前功能的速度或操作。顺便说一下，FPGA可以很容易地以20MHz的时钟速率运行。
成本不是差异。我可以花5美元买到一个FPGA，它几乎可以实现我见过的几乎所有Arduino设计，与Arduino AVR芯片差不多。还有一些免费的FPGA工具链（IDE，编译器，调试器）。
力量不是差异。由于我可以以低得多的时钟速率运行FPGA以实现与uC相同的功能，并使用其门的一小部分（未使用的门仅使用泄漏功率），因此FPGA可以击败几乎任何基于uC的功率设计。
FPGA的最大缺点是，与uC程序相比，定义，编写代码和调试非平凡的FPGA设计要复杂得多且耗时得多。一个晚上可能要完成的典型uC项目在FPGA上可能要花费几天的时间。
其他可能会解决的问题是，大多数人都接受过软件编程方面的培训，但很少有人了解硬件编程。您可以相当轻松地学习Verilog。但是您还需要考虑硬件设计而不是软件设计。设计模式有很大不同。
另一个问题是FPGA很少采用8至20引脚的DIP封装。它们往往采用100引脚或更大的表面贴装封装，因此构建电路板变得更加困难。
最后一个问题是，可以在易于使用的uC中很好地实现很多有趣的项目，那么为什么还要烦恼FPGA？
如果您熟悉基本逻辑门，则应该知道它们实际上是瞬时的。当A，B或C更改时，操作A和B或C立即更改。
FPGA是可编程逻辑门的矩阵（或其中的一种）。您可以定义输入和输出（作为输入的组合）。
在uC中，A + B / C * sqrt（D）将花费几个时钟周期和一些内存。在FPGA中，结果几乎是即时的。
它们非常适合视频，DSP，密码学...
那是主要优势。现代FPGA现在适合存储，并且有uC / FPGA混合。