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一、MAX10系列FPGA简介
小二在这里推介Altera Max10系列FPGA的方案，是因为它的确好用，而且还具有以下优点：
（1）低成本：价格最便宜的（2K逻辑）官方报价$2每片；价格最贵的（50K逻辑）的也不过是$20多每片，比同等逻辑量的Cyclone III还要便宜些；没骗你，单片标价都是这么便宜，非常适合消费级产品中应用。
（2）无需外部配置芯片。因为芯片内部集成了Flash，再也不用外挂一个配置芯片了；更为甚者，除了专用的程序存储Flash还有用户可用的Flash空间；
（3）无需复杂电源方案。全系列器件仅需单电源（3.3V）或者双电源（2.5V和1.2V）供电；
（4）选择丰富。
a）可选单电源或双电源器件（单电源性能稍低）；
b）封装形式多样，涵盖36~672引脚的各类型封装形式；
c）内部资源选择多样，可选择通用型、带用户Flash型和带ADC型（有用户Flash）等多种；
d）IO和逻辑组合多样，即使是2K逻辑的器件，也有最多160个通用IO，是取代传统CPLD的完美选择；
（5）内置锁相环。这是传统CPLD所没有的，因此可以用比CPLD便宜的价格获得比CPLD更加广泛便捷（可SignalTap在线调试）的应用；
（6）IO性能优秀。可接入（输出）多种差分电平标准，如LVDS、Hispi等，最高频率可达305MHz；可外挂DDR III器件，最高时钟频率可达300M。
（7）分布式RAM资源，内部的M9K RAM碎片可收集使用，可以做到内部RAM资源利用最大化；
（8）内部有18*18乘法器资源；
（9）极低功耗；
总而言之，这个片子可以极大满足低端应用市场，经济实惠，外围电路简单。比CPLD价格更便宜，使起来更加的方便。当然啦，MAX10系列器件的应用还是主要集中在控制类、接口类领域，毕竟能力和定位在那里。
二、实用案例
小二挑选了四个案例对MAX10系列FPGA应用做简单说明。
案例一：工业相机系统
对一部分工业相机而言，前端最多的是实现Sensor采集（或许还有一些简单预处理）和传输，算法应用处理大多在计算机上，一般的方案架构如下：
图1 部分工业相机的架构图
（1）如图1所示，核心是个FPGA（需要做预处理的可能会挂一片SRAM或者DDR），主要担负Sensor的配置与数据采集、与工控机的控制交互和图像数据上传等工作；
（2）Sensor通常分辨率不会太大，也有可能是Mono的，也有可能帧率较高，输出接口则是五花八门，有可能是LVDS、Hispi、BT601/656/1120等等各种；配置总线接口则基本是SPI或IIC;通过FPGA逻辑实现数据接收和配置总线接口；
（3）控制接口与计算机交互控制命令或状态，控制命令有可能是设置相机、同步触发等，物理层可能通过RS-232/422/485或者CAN总线等；通过FPGA IP资源实现控制接口；
（4）这里的数据接口输出相机前端系统的数据到工业相机，物理层常用的有a)USB3.0，通常采用Cypress的转接桥片，FPGA实现一个并行存储总线逻辑；b）以太网，一般会用UDP传输，要求高一些的会走一些握手协议，GigE Vision目前用的比较多，会利用FPGA IP资源来实现（当然GigE Vison IP并不免费，有人选择花钱买第三方的，也有公司选择自主开发）; c)CameraLink,这个大家都熟悉，工业相机用了好些年了；
（5）有一些简单预处理的，会选择挂SRAM或DDR来缓存，做一些类似于几何拼接、坏点校正、简单的降噪、增强或者Gamma之类的（有的用到18*18乘法器，看具体算法）；
实际上这里选哪家的FPGA并没有什么特殊的优势或者门槛，有用Xilinx或Altera Cyclon的，也有用Lattice的。我这里想说的是，这几年用MAX10的越来越多了。大家或许是基于下面的一些原因考虑的吧：
（1）性价比因素：比Xilinx的便宜得多，就算是MAX10系列的器件和Lattice同规模的相比较价格也在同一个水平上，但是用起来会更方便、IP资源也多、社区生态也更丰富；
（2）单电源3.3V或者双电源（2.5V和1.2V）供电：这样能极大的简化电源方案，如果选用单电源3.3V的，基本上只要一个电轨就够了；
（3）内置Flash：无需再外接程序或数据存储的Flash；
（4）汽车认证：AEC-Q100认证，这对有些应用来说很重要。
综合来讲，用MAX10系列器件能够大幅的减少电路尺寸、节省BOM成本，但是也有一些缺点，主要集中在单电源供电的器件发热稍大、部分器件的交期较长。
案例二：电源控制
在复杂的系统中往往有多个处理器或处理单元、模组，对掉电、上电和电源调节有特殊的要求，主要体现在时序和反馈调节上。在这里使用CPLD太弱、使用其它FPGA太费，楼主看到用得比较多的是单电源供电的10M02（或者10M04，毕竟还是有一些逻辑需求在里面），封装一般用M153的（8mm*8mm）。主要实现的功能如下：
（1）上电和掉电时序控制，这个简单，GPIO输出个高低电平OK；
（2）反馈调节：用片上的SAR ADC采样电压或者电流数据，通过SMBUS对电源管理芯片进行实时调节(也有用DAC调节电源FB基准的)；
（3）风扇控制：采样温度、PWM调节风扇转速的；
（4）有的还会和处理器建立一个通信接口，一般是SPI或者IIC。
用起来特别方便，一个3.3V电源，一片MAX10芯片搞定一切，占的地方小，也便宜。
案例三、电机控制
电机控制这一块儿的应用有用作控制步进电机的，也有用在BLDC（FOC）控制上的。
（1）步进电机：比较简单，就是一个根据输入命令信号生成相位脉冲，真的很简单，主要还是用10M02的器件；
（2）用作接口转接的：主要是在BLDC（FOC）控制中采样编码器之类反馈器件的值，编码器接口的协议众多，FPGA采集到后经过滤波处理（有的用到18×18乘法器，具体看算法）通过总线送到主处理器如TI的TMS320F28335/ TMS320F28069之类的专用的电机控制DSP上。对较为复杂的如多机械关节的地方，接入的编码器路数可能还会比较多，这一块儿主要还是用10M02和10M04的器件较多。
案例四、图像接口
一个是体现在其它接口与MIPI D-PHY之间的转接上，监控和显示领域用得比较多，早期主要是用的Lattice的方案（基本上自己没法改动），现在也有一些用MAX10方案的：
（1）监控领域：主要是做sensor的采集到主处理器MIPI接口输入(早几年TI的方案上也有转并口BT1120的)，监控行业现在主要是和华为海思主处理器的MIPI D-PHY CSI接口对接；
（2）显示领域：主要是MIPI D-PHY DSI转SDI（用第三方收发器芯片）、HDMI、LVDS用于中大型屏显示的。
这两种应用大多会用10M25和10M40双电源（单电源的LVDS工作速率要低）的器件。
二个是一些特殊的应用，比如说模拟输出的图像在前端又不能用较大面积电路的。如制冷型探测器的焦平面输出AD采样：
（1）传统的办法是分成2级或者3级：a）最前端是信号板，套在探测器的脖子上（业内人士清楚这种方式）； b）中间是AD板（这一级也有可能没有，直接放到图像处理板上），主要进行ADC采样，离信号板的距离相对近（因模拟信号不适合远距离传输，即使转成差分的）；c）图像板：接收AD板采样的信号（或者是板上本来就有AD采样电路）和红外图像处理。这样子带来的不利影响是模拟信号需要较长距离的线上传输，可能会带来干扰或衰减，影响图像质量（这对红外图像系统很重要）；电路多且分散，也会对可靠性带来影响。
（2）采用MAX10的方案，将低功耗ADC和信号板合并，实现模拟信号传输路径最优，转成LVDS数字信号抗干扰能增强。已知现有的主要是用M153封装（8*8mm面积）的那颗料，系统方案如图2所示，实物见封面图片。
图2 制冷型红外热成像前端模拟接口板框图
另外还有一些其他接口的应用，比如说子母时钟系统，对时码输出有秒对齐要求的，会用它来做接口板输出串口、1X9或其他接口的时码。
总之呢，MAX10的器件在性价比、资源和易用性上还是很有优势的。不过，就目前的国际形势来看，中国还是需要有且必须有自己的真正能够达到规模商用水平的FPGA，小二期待那一天尽快到来。
行业分类 : 工业电子
开发平台 :
交付形式 : PCBA,整机,软件
性能参数 : 工业级（-40°C~+60°C）；支持定制开发
应用场景 : （1）工业相机系统； （2）接口转换，如MIPI到HDMI桥接、USB接口桥接、多路总线切换器等； （3）I/O控制，如上电时序控制、I/O扩展卡、空节点和继电器控制等； （4）数据转换，ADC和DAC系统； （5）电机控制。
