Mikroprosesor dan FPGA vs Mikrokontroler

Pendahuluan:

FPGA dan mikrokontroler adalah akar dasar dari hampir semua proyek kelistrikan. Di hampir semua perangkat listrik, Anda pasti akan menemukan chip yang dapat diprogram terpasang yang membantu perangkat itu berfungsi dengan baik. Tapi apa perbedaan antara FPGA dan mikrokontroler? Dan bagaimana Anda bisa tahu mana yang lebih baik untuk Anda?

FPGA (Field Programmable Gate Array) adalah jenis IC yang dapat Anda program setelah pembuatan sedangkan mikrokontroler memiliki sirkuit dan instruksinya sendiri yang telah ditetapkan sebelumnya. Kami akan membahas karakteristik yang membedakan keduanya dan bagaimana memilih satu untuk proyek Anda.

Perbedaan Mikroprosesor dan Mikrokontroler:

Pertama, Anda harus mengetahui perbedaan antara mikroprosesor dan mikrokontroler karena sering membingungkan. Mikroprosesor adalah sirkuit terintegrasi yang dilengkapi dengan perangkat listrik seperti CPU dan dibuat untuk diproses. Chip ini tidak memiliki periferal seperti RAM atau ROM yang disertakan pada chip tetapi sebaliknya, disediakan di luar chip yang cenderung membuatnya lebih besar. Di sisi lain, mikrokontroler itu sendiri adalah komputer dengan periferal tertanam dan relatif lebih kecil. Mikrokontroler dirancang untuk melakukan tugas-tugas tertentu dan kebutuhan periferal, oleh karena itu, lebih rendah sebagai tugas yang ditentukan. Mikroprosesor dapat dianggap sebagai jantung sistem, sedangkan mikrokontroler adalah penggerak sistem tertanam.

Mikroprosesor biasanya digunakan untuk tugas-tugas seperti pengeditan video, pengembangan game, dll. sedangkan mikrokontroler mencakup tugas-tugas yang lebih kompleks. Mikroprosesor biasanya dapat melampaui 1GHz sedangkan mikrokontroler dapat mencapai 30-50 MHz Juga mikrokontroler biasanya lebih murah daripada mikroprosesor. Anda dapat menggunakan mikrokontroler sebagai pengganti mikroprosesor tetapi harganya cukup mahal.

Mikroprosesor

Mikroprosesor relatif lebih mahal karena banyak komponen eksternal yang diperlukan. Mikrokontroler dapat dibangun dengan sistem hemat daya sedangkan mikroprosesor tidak memiliki fitur seperti itu. Mikrokontroler didasarkan pada arsitektur Harvard dengan pemrograman khusus dan memori informasi sedangkan mikroprosesor dibangun di atas model von Neumann dan data dan pemrograman disimpan dalam modul memori yang sama.

Perbedaan antara FPGA dan Mikrokontroler:

Mikrokontroler dan FPGA keduanya digunakan untuk memantau nilai keluaran dan mengontrol pemrosesan sistem. Tetapi mereka memiliki perbedaan yang sangat mencolok. Mikrokontroler seperti komputer dengan memori sendiri, port I/O, dan timer. Itu dapat melakukan tugas-tugas sederhana atas nama perangkat keras lain. FPGA adalah jenis IC dengan jutaan gerbang logika dan dapat melakukan tugas melalui gerbang logika terprogram, mereka juga membutuhkan periferal eksternal untuk berfungsi. Mikrokontroler dapat diprogram menggunakan C, C++ sedangkan gerbang logika pada FPGA diprogram menggunakan VHDL atau Verilog. Mikroprosesor memiliki daya pemrosesan terbatas sedangkan FPGA memiliki ruang terbatas.

Papan Pengembangan FPGA Mimas V2 Spartan 6

FPGA menunjukkan fleksibilitas karena dapat melakukan tugas apa pun yang diprogram untuk dilakukan di gerbang logika, dan bahkan dapat disambungkan ulang untuk melakukan tugas yang berbeda. Mikrokontroler, di sisi lain, terbatas pada tugas yang mereka gunakan. Mikroprosesor juga akan menggunakan program baris demi baris secara berurutan sedangkan FPGA dapat memproses berbagai perintah secara bersamaan.

Menulis kode untuk mikrokontroler juga relatif lebih mudah daripada FPGA. Anda dapat dengan mudah mengontrol interupsi di FPGA dengan menggunakan FSM (Finite State Machines), sedangkan di mikrokontroler dibutuhkan waktu untuk mengatasi interupsi. Anda dapat dengan mudah memprogram ulang FPGA tanpa membuat perubahan pada perangkat keras sedangkan tata letak mikrokontroler perlu dimodifikasi di sirkuit terpadu silikon.

Konfigurasi FPGA lebih kompleks karena Anda harus mengompilasi semua kode dari awal dan kemudian mengubahnya menjadi bahasa mesin. Di sisi lain mikrokontroler siap pakai dibangun untuk melakukan tugas dan lebih mudah digunakan dan dikonfigurasi. Jika kita berbicara dalam hal pemrograman maka mikrokontroler relatif lebih fleksibel tetapi tidak dapat dikustomisasi secara akurat melalui perangkat keras.

Konsumsi Daya di FPGA dan Mikrokontroler:

FPGA secara komparatif menggunakan lebih banyak daya dibandingkan dengan mikrokontroler dan oleh karena itu tidak cocok untuk semua sistem. FPGA juga tidak seefisien komponen seperti ASIC (Application Specific Integrated Circuits). Memprogram ulang FPGA juga berarti inefisiensi karena pemanfaatan logika menjadi rendah. Demikian pula transistor yang tidak digunakan menyebabkan konsumsi daya yang lebih besar.

Tapi kecepatan FPGA lebih tinggi dari mikrokontroler. Mikrokontroler memiliki kecepatan pemrosesan yang lebih rendah tetapi juga mengkonsumsi daya yang lebih rendah dan bahkan menawarkan mode hemat daya. Beberapa memungkinkan arus tidur kurang dari 1 A dan dapat berfungsi pada beberapa A selama laju jam lambat. Dalam beberapa kasus, sistem FPGA mungkin menggunakan mikrokontroler di papan untuk meningkatkan efisiensi daya.

Kesimpulan:
Proyek Anda dapat menggunakan mikrokontroler dan FPGA. Tetapi jika Anda menginginkan pilihan yang lebih terjangkau maka Anda harus memilih mikrokontroler. Demikian pula, jika Anda menginginkan opsi yang lebih fleksibel dan dapat diprogram ulang, maka Anda harus memilih FPGA.