【導(dǎo)讀】為了解決FPGA的這一缺陷，制造商們一直都在苦苦找尋合適的方案，令人高興的是，伴隨工藝的不斷改進(jìn)，兼具CPLD與FPGA優(yōu)點(diǎn)的芯片最終還是如期而至，被譽(yù)為“下一代非易失FPGA”的芯片是如何解決FPGA掉電易失難題的？
CPLD與FPGA雖然都?xì)w屬于可編程ASIC器件，但因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)上的差異，CPLD使用起來要比FPGA方便很多。CPLD編程采用的是E2PROM或FASTFLASH技術(shù)，無需外部存儲(chǔ)芯片，而FPGA則以高集成、靈活性著稱，局限是編程信息需存放在外部存儲(chǔ)器上，容易出現(xiàn)掉電數(shù)據(jù)丟失等缺陷。
為了解決FPGA的這一缺陷，制造商們一直都在苦苦找尋合適的方案，令人高興的是，伴隨工藝的不斷改進(jìn)，兼具CPLD與FPGA優(yōu)點(diǎn)的芯片最終還是如期而至——恰逢Altera公司進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)三十周年之際，也是該系列芯片的第十代產(chǎn)品，這款被譽(yù)為“下一代非易失FPGA”的芯片被Altera命名為“MAX10 FPGA”。
MAX10與傳統(tǒng)的FPGA芯片相比有何不同之處？Altera給出的答案為這是業(yè)界第一款多功能、低成本、單芯片F(xiàn)PGA，其最大的特點(diǎn)是內(nèi)部集成了兩個(gè)嵌入式閃存單元，無需添加外部RAM和存儲(chǔ)器件，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)保存在其中一個(gè)鏡像單元中，避免出現(xiàn)系統(tǒng)失效等風(fēng)險(xiǎn)。此外，由于MAX10采用的是臺(tái)積電55nm嵌入式NOR閃存技術(shù)，支持瞬時(shí)接通功能，上電接通時(shí)間只需短短的3ms，這一性能相比以往的FPGA器件顯然要優(yōu)秀許多。
另一點(diǎn)值得注意的是，MAX10將過去常用在FPGA系統(tǒng)的32位核心處理器換成了Altera的軟核處理器Nios II，加上精度高達(dá)12bit的SAR ADC和溫度傳感器等外圍器件，可以為電路板設(shè)計(jì)減小接近50%的面積，同時(shí)也能大幅度降低BOM成本。
應(yīng)用方面，與傳統(tǒng)FPGA芯片類同，Altera將MAX10定位在工業(yè)、汽車、通信、計(jì)算和存儲(chǔ)等領(lǐng)域，只是由于全新的雙配置閃存和嵌入式處理軟核，可以在單芯片上實(shí)現(xiàn)大多數(shù)應(yīng)用中的失效安全遠(yuǎn)程更新和運(yùn)動(dòng)控制處理的功能，借助MAX10內(nèi)置的DSP模塊，用戶也能夠編寫精準(zhǔn)的算法以應(yīng)對(duì)高性能、高精度的應(yīng)用場(chǎng)景。
事實(shí)上，Max10早于去年9月份就發(fā)布了第一款新品，計(jì)劃是今年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。此次Altera發(fā)布的不僅僅是與其配套的通用開發(fā)套件，更有Altera合作的分銷商駿龍科技帶來的兩款基于MAX10的特色方案，分別針對(duì)當(dāng)下十分火熱的物聯(lián)網(wǎng)以及電機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用。其中，Mpression Odyssey（奧德賽）是一個(gè)為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用量身定制的開發(fā)和評(píng)估套件，用戶可以在iOS和Andriod手機(jī)上安裝專用的應(yīng)用程序，直接通過藍(lán)牙接口讀寫數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)和遠(yuǎn)程控制。
據(jù)駿龍科技方面介紹，“奧德賽（Odyssey）”開發(fā)套件主要由兩塊主板構(gòu)成：一塊MAX 10 FPGA板卡和一塊藍(lán)牙及傳感器板卡。MAX 10 FPGA板卡以Altera的MAX10為核心，帶有30個(gè)插針的擴(kuò)展接口、紐扣電池接口、JTAG調(diào)試接口、各種開關(guān)/按鈕和8個(gè)LED。藍(lán)牙及傳感器板集成了一個(gè)藍(lán)牙4.0模塊、一個(gè)32位處理器、溫度/濕度傳感器、紫外線/光敏/距離傳感器和加速度傳感器，用戶可以在手機(jī)應(yīng)用程序中進(jìn)行個(gè)性化的設(shè)置，從而快速體驗(yàn)MAX 10和傳感器的各種特性。
Odyssey 系統(tǒng)框圖
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使用Odyssey套件的設(shè)計(jì)流程
另一款基于MAX 10的電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案，使用FPGA替代傳統(tǒng)的CPU/DSP架構(gòu)實(shí)現(xiàn)算法，意味著所有的算法都將通過硬件實(shí)現(xiàn)，這樣由于處理能力限制而在CPU中無法實(shí)現(xiàn)的算法，現(xiàn)在都可以在MAX 10 FPGA中以輕松地實(shí)現(xiàn)。Altera的MAX 10支持EtherCAT、Powerlink、Mechatrolink等工業(yè)以太網(wǎng)接口以及Endat 2.2， BISS等編碼器接口，用戶可以該方案中實(shí)現(xiàn)靈活可定制的接口。該方案還提供可定制的調(diào)試界面，客戶可以根據(jù)自己的需求，定制自己的調(diào)試界面，實(shí)時(shí)觀測(cè)內(nèi)部信號(hào)。
完善的MAX10電機(jī)設(shè)計(jì)平臺(tái)
可定制的實(shí)時(shí)控制調(diào)試界面
