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单片机无需下位机，可以直接输出定时，控制一些开关量，程序内置的，我理解的plc运动控制器，属于下位机，都是输出高频脉冲，方向信号，控制很多组电机，还有模拟量，多轴系统都是用cpld和fpga开发的，你们说的单片机，可能是我理解的单芯机，单芯片完成设计之后，直接完成了各种功能开。

我感觉现在应用比较广泛的还是5151单片机主要是应用在一控制简单，输入输出，联网功能要求不是很高的情况下，51单片机主要是单循环，前后台控制，没有操作系统。重点是面向应用的。单片机学起来容易，但是用好就难了，重点好、是采集，输出的稳定，精确，控制算法的优秀。没有几年的实践很难用好，除了学好单片机外还要学好c语言，模拟电路，数字电路等如果是高端一点的是ARM（32位处理器）,

ARM处理器处理速度快，RAM和ROM都有比较大的扩展空间。可以装各种嵌入式操作系统，如ucos，wince。嵌入式linux等。当然ARM里也有ARM7,ARM9,ARM11等级，不同的有不同的性能，适合不同的系统。ARM现在主要应用在一些智能设备上，像一些智能手机就是用ARM做的。这样你就能看出来区别了，ARM的存储空间大，，可以载入操作系统，联网功能强，图形显示系统丰富美观。

你这个设计对于51单片机来说，如果直接按照楼上的总线对接，pina和pinb那就是48哥引脚。51单片机有几个型号有6个port口啊。个人建议：不考虑实时性的话。在FPGA上设计一个数据接口，SPI的。或者8pin串口加dataclk的。48个数据通讯的方式有个IC是AD9852的。也是MCU和IC通信，数据量为48bit。

看了你的描述，觉得你说的应该是用单片机的串口和FPGA进行通信的。建议你先用单片机和PC机对接，用串口调试助手先把单片机的串口给确定好，在用FPGA和PC对接，调FPGA的串口模块。两部分好了后在对接就成功了。如果你对串口了解，你应该知道串行数据是按照一定的波特率一个接一个发送的，那么在FPGA的这边你就要考虑要多大的速度才能采集到这个串行数据。

你可以把FPGA当成RAM，也可以自己规定传输协议。你若将FPGA当成RAM建议你好好看下RAM的时序，只要FPGA内部达到时序要求，就可以模仿RAM的行为，当然RAM是有固定时序要求的，如果你仅仅是为了单片机和FPGA的通讯，最简单的就是自己定协议：比如当rd上升沿时，FPGA将数据传到总线上，单片机再在rd下降沿时将数据读走...等等，这个可以很灵活，但缺点就是单片机部分需要编个专门读写的子程序，这相当于降低了FPGA部分的难度，增加了单片机部分的难度。