颠覆式革命：解决FPGA掉电易失难题

　　CPLD与FPGA虽然都归属于可编程ASIC器件，但因为结构上的差异，CPLD使用起来要比FPGA方便很多。CPLD编程采用的是E2PROM或FASTFLASH技术，无需外部存储芯片，而FPGA则以高集成、灵活性著称，局限是编程信息需存放在外部存储器上，容易出现掉电数据丢失等缺陷。

　　为了解决FPGA的这一缺陷，制造商们一直都在苦苦找寻合适的方案，令人高兴的是，伴随工艺的不断改进，兼具CPLD与FPGA优点的芯片最终还是如期而至——恰逢Altera公司进入中国市场三十周年之际，也是该系列芯片的第十代产品，这款被誉为“下一代非易失FPGA”的芯片被Altera命名为“MAX10 FPGA”。

　　MAX10与传统的FPGA芯片相比有何不同之处？Altera给出的答案为这是业界第一款多功能、低成本、单芯片FPGA，其最大的特点是内部集成了两个嵌入式闪存单元，无需添加外部RAM和存储器件，当系统发生故障时，数据会自动保存在其中一个镜像单元中，避免出现系统失效等风险。此外，由于MAX10采用的是台积电55nm嵌入式NOR闪存技术，支持瞬时接通功能，上电接通时间只需短短的3ms，这一性能相比以往的FPGA器件显然要优秀许多。

　　另一点值得注意的是，MAX10将过去常用在FPGA系统的32位核心处理器换成了Altera的软核处理器Nios II，加上精度高达12bit的SAR ADC和温度传感器等外围器件，可以为电路板设计减小接近50%的面积，同时也能大幅度降低BOM成本。

　　

　　应用方面，与传统FPGA芯片类同，Altera将MAX10定位在工业、汽车、通信、计算和存储等领域，只是由于全新的双配置闪存和嵌入式处理软核，可以在单芯片上实现大多数应用中的失效安全远程更新和运动控制处理的功能，借助MAX10内置的DSP模块，用户也能够编写精准的算法以应对高性能、高精度的应用场景。

　　事实上，Max10早于去年9月份就发布了第一款新品，计划是今年实现量产。此次Altera发布的不仅仅是与其配套的通用开发套件，更有Altera合作的分销商骏龙科技带来的两款基于MAX10的特色方案，分别针对当下十分火热的物联网以及电机驱动应用。其中，Mpression Odyssey（奥德赛）是一个为物联网应用量身定制的开发和评估套件，用户可以在iOS和Andriod手机上安装专用的应用程序，直接通过蓝牙接口读写数据、分析数据和远程控制。

　　

　　据骏龙科技方面介绍，“奥德赛（Odyssey）”开发套件主要由两块主板构成：一块MAX 10 FPGA板卡和一块蓝牙及传感器板卡。MAX 10 FPGA板卡以Altera的MAX10为核心，带有30个插针的扩展接口、纽扣电池接口、JTAG调试接口、各种开关/按钮和8个LED。蓝牙及传感器板集成了一个蓝牙4.0模块、一个32位处理器、温度/湿度传感器、紫外线/光敏/距离传感器和加速度传感器，用户可以在手机应用程序中进行个性化的设置，从而快速体验MAX 10和传感器的各种特性。

　　

　　Odyssey 系统框图

　　

　　使用Odyssey套件的设计流程

　　另一款基于MAX 10的电机驱动方案，使用FPGA替代传统的CPU/DSP架构实现算法，意味着所有的算法都将通过硬件实现，这样由于处理能力限制而在CPU中无法实现的算法，现在都可以在MAX 10 FPGA中以轻松地实现。Altera的MAX 10支持EtherCAT、Powerlink、Mechatrolink等工业以太网接口以及Endat 2.2， BISS等编码器接口，用户可以该方案中实现灵活可定制的接口。该方案还提供可定制的调试界面，客户可以根据自己的需求，定制自己的调试界面，实时观测内部信号。

　　

　　完善的MAX10电机设计平台

　　

　　可定制的实时控制调试界面