EEPW论坛

正在学习或者从事可编程逻辑开发的人员对Altera的MAX系列的CPLD一定非常熟悉，而对于今天要介绍的Altera的MAX10系列的器件可能大家还比较陌生，那么就跟随笔者一起去了解今天的主角MAX10的主要特性。

Altera的这款新FPGA早在定义之初就被封为“下一代非易失FPGA”，它以本来为CPLD系列“头衔”的“MAX”来命名，也是想突出其延续了Altera可编程产品物美价廉的传统，而低成本的MAX10所拥有的一些性能通常只有高端FPGA才具备。

MAX 10 FPGA是今年Altera新的第10代产品成员之一，采用55nm台积电工艺制造。MAX10的定位介于CPLD之间，相比CPLD增加了Flash(闪存);相比高端FPGA缺少收发器、ARM硬核等。MAX10采用NiOS II软核，具有定制化、可裁剪、高性能的特点。由此可见，MAX 10在低成本、单芯片、瞬时上电的可编程逻辑器件(PLD)中提供了先进的处理能力，具有非易失、瞬时加载、双镜像配置、内部集成模数转换模块等特点。Altera推出这款MAX 10系列可编程器件，

Altera的MAX® 10 FPGA在低成本、单芯片小外形封装可编程逻辑器件中实现了先进的处理功能，是革命性的非易失集成器件。继承了前一代MAX器件系列的单芯片特性，使用单核或者双核电压供电，其密度范围在2K至50KLE之间。MAX 10 FPGA系列提供先进的小圆晶片级封装(3mm x 3mm)，以及有大量I/O引脚封装的产品。MAX 10 FPGA采用TSMC的55 nm嵌入式NOR闪存技术制造，支持瞬时接通功能。其集成功能包括模数转换器(ADC)和双配置闪存，支持您在一个芯片上存储两个镜像，在镜像间动态切换。与CPLD不同，MAX 10 FPGA还包括全功能FPGA功能，例如，Nios® II软核嵌入式处理器支持、数字信号处理(DSP)模块和软核DDR3存储控制器等。

笔者有幸拿到了Altera新推出的基于MAX10系列FPGA的MAX 10 NEEK开发套件，通过对本套件的测评，让我们一起来探究MAX10系列FPGA的性能。首先对套件做个整体的介绍，由Altera 的合作伙伴Terasic推出的这款 MAX 10 NEEK开发套件， 是一个基于 Altera MAX10 系列的全功能嵌入式开发套件，是下一代 Nios® II 嵌入式处理器评估套件，此开发平台提供了一个全面的设计环境来满足嵌入式开发设计者创建处理器系统的需求，基本此开发平台可以使用Altera的 32位Nios® II软核处理器进行单芯片嵌入式原型开发，从而替代传统的的微控制器(MCU)。

拿到手的MAX 10 NEEK很有范，包装极具目前智能硬件的创意元素，简洁不失大气。

包装盒上印着一个蜘蛛机器人，笔者猜测利用此开发平台应该能够控制这个蜘蛛机器人吧。

打开包装盒，包装内部部件如上图所示，包装清单如下：

1. MAX 10 NEEK 开发板

2. 电源变压器 (5V/3A)

3. 1.8m USB 转接线 (Type A to Mini-B)

4. MAX 10 NEEK 快速入门手册

MAX 10 NEEK开发套件正面，一个7英寸分辨率为800×480的触摸LCD液晶屏和摄像头为这款开发套件增色不少，用此液晶屏用作开发过程的界面显示，方便很多，总之这款开发套件不仅外观非常漂亮，而且非常实用，乍看外观这简直就是一台平板电脑啊。

开发套件背面，板卡尺寸，190x140x 20 mm，此款开发套件接口比较丰富，除了音频、网口等常用接口外，还有HDMI高清接口。

下图为本开发套件的结构框图，板上资源和接口情况一目了然。

MAX 10 NEEK开发套件方框图

下面让我们一起看下此开发套件板上的资源情况以及各种接口。

MAX 10 NEEK开发套件正面

MAX 10 NEEK开发套件反面

下面我们对开发套件的板子资源情况和接口做下详细的介绍。首先介绍的是本款开发套件的主芯片FPGA，MAX 10 NEEK开发套件采用的FPGA芯片型号为 MAX10系列的10M50DAF484C6G，前面对MAX10系列的FPGA做了整体的介绍，想必大家对MAX10系列的FPGA有了整体的了解，这里就不再累述，这里重点介绍下MAX10系列FPGA的一些特性以及本款套件所用FPGA型号10M50DAF484C6G的资源情况。首先让我们看下MAX10 FPGA的体系结构。

MAX10 FPGA体系结构

通过上面的MAX10FPGA体系结构图我们了解到MAX 10 FPGA提高了系统组件功能的集成度，从而降低了系统级成本，下面让我们一起来了解下MAX 10的新特性：

Ø 双配置闪存——一个管芯闪存支持双配置，实现数千次重新编程真正的失效安全更新。

Ø 模拟模块——集成模拟模块和ADC以及温度传感器，非常灵活的采样排序功能，缩短了延时，减小了电路板面积。

Ø 瞬时接通——MAX 10 FPGA是系统电路板上第一个开始工作的器件，控制高密度FPGA、ASIC、ASSP和处理器等其他组件的启动。

Ø Nios® II软核嵌入式处理器——MAX 10 FPGA支持Altera软核Nios II嵌入式处理器的集成，为嵌入式开发人员提供了单芯片、完全可配置的瞬时接通处理器子系统。

Ø DSP模块——作为第一款非易失具有DSP的FPGA，MAX 10 FPGA非常适合使用集成18x18乘法器的高性能、高精度应用。

Ø DDR3外部存储器接口——MAX 10 FPGA通过软核知识产权(IP)存储控制器支持DDR3 SDRAM和LPDDR2接口，适合视频、数据通路和嵌入式应用。

Ø 用户闪存——具有736 KB管芯用户闪存代码存储功能，MAX 10 FPGA支持先进的单芯片Nios II嵌入式应用。用户闪存容量取决于配置选择。

下面我们再看下MAX 10 FPGA 体系结构以及MAV10系列产品特性表

通过上表我们可以看出MAX 10 NEEK所采用的FPGA芯片型号10M50DAF484C6G为MAX10系列中资源最多的型号，其资源情况如下：

Ø 50K 可编程逻辑单元

Ø 集成双 ADC，每个ADC支持一个专用模拟输入和8个双重功能的pin脚

Ø 1638Kb M9K

Ø 5888Kb 用户flash存储空间

Ø 144 个 18 × 18 乘法器

Ø 4 个 PLL

在了解了主芯片FPGA的资源情况后，我们再继续了解套件的编程和配置接口：

Ø 板载程序下载电路

Ø 10-pin JTAG 插头(可选)

Ø 1 个双boot image 选择拨码开关，可以动态选择两个不同的配置镜像文件。

我们继续了解开发套件板上存储器件：

Ø 64Mx16 1 Gb DDR3 SDRAM

Ø 128Mx8 1 Gb DDR3 SDRAM

Ø 512Mb quad SPI flash 存储空间

Ø Micro SD 卡槽

开发套件板上存储器件比较丰富，有两个DDR3闪存和一个SPI flash，另外还有SD卡接口，这些存储器件足以满足常用的项目开发应用。

同样开发套件的通信和扩展接口也非常丰富：

Ø 千兆以太网 PHY， 配RJ45 连接器，用于千兆以太网开发。

Ø UART 转 USB口，用于串口通信。

Ø PS/2 鼠标/键盘连接器

Ø 2x6 TMD(Terasic Mini Digital) 扩展槽，用于外设扩展。

下面继续要介绍的是开发套件的显示部分，开发套件的显示采用的是一个7英寸分辨率为800×480的5点触摸电容屏，此款液晶屏为本开发套件增色不少，在我们一些项目开发中，界面显示必不可少。人机交互图形化用户界面设计，也就是我们常说的 GUI ，有了这款液晶屏，我们就可以进行交互界面方面的开发。

下面继续继续介绍开发套件的音频和视频接口：

开发套件板载24位 CD 质量的音频解码器， 配有mic-in，line-in，line-out 三个插孔，可以进行音频方面的开发，开发套件支持HDMI 视频输入，另外开发套件还有8M 像素 MIPI CS2 彩色摄像头输入接口，可以用于图像采集方面的开发。

下面继续要介绍的是开发套件的模拟部分：

Ø 2 个 MAX 10 FPGA ADC SMA 输入

Ø 电位计输入到 ADC

Ø 板载MIC输入到ADC

Ø 2x10 pin的 MAX 10 FPGA ADC 输入插头

Ø 1 个DAC输出

接着我们继续了解开发套件上的传感器资源，板上的传感器资源也是非常丰富，都是时下比较流行和比较实用的。

Ø 湿度与温度传感器

Ø 光传感器

Ø 加速计

Ø 功率监控器

开关、按钮、LED以及数码管是一个开发套件上不可或缺的外设，当然本开发套件上这方面的资源也比较丰富。

Ø 5 个按钮

Ø 10 个拨码开关

Ø 10 个红色用户LED灯

Ø 两个 7 段数码管显示

下面继续要了解的是板上的时钟，开发套件上的时钟也比较丰富，有1 个 10 MHz 单端外部晶振时钟源和3 个 50 MHz 单端外部晶振时钟源，这些外部晶振再加上FPGA内部的4个PLL足以满足项目开发应用。

最后我们要了解的是开发套件的电源部分，开发套件支持5V/3A 直流输入。

以上主要介绍了MAX10 FPGA的器件特性，以及对开发套件上的资源做了整体的介绍，通过上面的介绍，估计大家对开发套件的板上资源和MAX10 FPGA的特性有了一定的了解，我估计大家最关心的还是这款开发套件的性能，在下一文章中我们将对这款套件进行评测，通过几个demo来展示此款开发套件的性能。