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去年，思得普信息科技推出了小脚丫STEP-MXO2 二代FPGA开发板，因其小巧精致的外观（适合灵活DIY），不错的外设资源（包括数码管、RGB LED、拨码开关、36个可用IO口等）、板载编程器、加上在FPGA板卡中的价格优势，很快就席卷了各大高校、工程师群体，受到学生、专家一致认可。不过，由于当时推出的STEP-MXO2只有一款采用Lattice FPGA的版本，很多时候，大家都希望可以有不一样的选择，并且对很多学生或者工程师来说，熟悉或者使用比较多的FPGA还是以Xilinx以及Altera（Intel）这两家最为知名的FPGA原厂的产品为主，这不，你想要的都会有的，思得普信息科技推出了全新的STEP-MAX10 FPGA的开发板，基于Intel Alerta MAX10系列FPGA，虽然板载的FPGA芯片换了，但是外设资源完全兼容基于Lattice MXO2 FPGA的STEP-MXO2开发板，换句话说，还是熟悉的味道，只不过你多了一种不一样的选择，这也让原本熟悉Altera FPGA的学生工程师朋友毫无门槛的轻松上手。
小脚丫STEP-MAX10
先来认识下这款全新的小脚丫STEP-MAX10 FPGA开发板。首先外包装变得更加考究了，全金属、磨砂质感，看上去比先前的纸质外盒高大上多了。
正面是小脚丫的Logo
背面是颇具有煽动性的口号“进入可编程逻辑世界”以及小脚丫官方的微信公众号等信息，值得一提的是，微信公众号有FPGA资料的介绍以及小脚丫FPGA开发板详细的教程指导，不妨关注下。
要说STEP-MAX10最大的特点就是与STEP-MXO2兼容，除了本身板载的核心，其它外设资源全部兼容，所以说，当把STEP-MAX10开发板作为一个核心模块来说，在硬件上很容易移植到之前采用过STEP-MXO2开发板的产品上。
熟悉小脚丫STEP-MXO2二代开发板朋友自然对STEP-MAX10的外设资源不陌生，同样采用了DIP40封装，板卡尺寸为52mm*18mm，小巧精致，携带方便。另外，板载资源也是十分丰富，包含4路轻触按键，4路拨码开关，8路用户LED，2路RGB_LED三色灯，此外，板卡集成了下载器，一根MicroUSB数据线即可完成开发板的供电与下载。整个开发板的硬件框图如下所示。
小脚丫STEP-MAX10 FPGA开发板的具体资源与接口如下图所示。
其中开发板上的引脚信号定义如下图所示
如果非要说有啥不同的地方，主要有两点：
1个是下载器的FTDI的芯片换成了Microchip的芯片，这样做的目的无非是为了进一步控制成本，而对功能上的使用是没啥变化的；
2是STEP-MAX10搭载的核心FPGA芯片采用了Altera公司MAX10系列下的10M08SCM153，资源更为丰富了，而且对于熟悉Altera FPGA的朋友来说可以无门槛的上手，不失为另一种选择。
核心器件：Altera 10M08SAM153
- 153脚BGA封装，引脚间距0.5mm，芯片尺寸8mm x 8mm；
- 上电瞬时启动；
- 8000个LE资源， 最大172KB 用户闪存，378Kbit RAM；
- 2路PLL；
- 24路硬件乘法器；
- 支持DDR2/DDR3L/DDR3/LPDDR2存储器；
- 112个用户GPIO；
- 3.3V电压供电；
MAX 10 FPGA是Altera最新的产品之一，定位于CPLD与FPGA之间，相比CPLD增加了Flash（闪存），相比Cyclone V缺少收发器、ARM硬核等。MAX10采用NiOS II软核，可定制化，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。
从小脚丫官方资料的介绍来看，STEP-MAX10有两个搭载MAX10 FPGA的版本，一个是笔者手上的这款，还有另一个搭载10M02 FPGA的版本，因为没有见到实物，所以不大好确认，但就笔者认为，手上的10M08版本要比10M02版本强多了，这可不仅仅是逻辑资源上的提升，还包括用户存储、乘法器、ADC、温敏二极管、Flash双启动配置等，具体可以参考下图。
正如上面所说的，10M08内置了双启动模式，可以在一个芯片内实现双配置，通过芯片的Boot_sel引脚实现两种配置的切换，这是10M02版本所不具备的，单芯片双配置的方案可以使你的设计更加灵活，在某些需要额外Flash芯片配置场合更加节省成本。
退一步讲，小脚丫STEP-MAX10的两个版本基本能满足你的不同需求， 具体如何选择主要是看用户准备设计怎样的产品，当然如果你只是用于学习、评估等用途，无疑选择和笔者手上一样的这个版本更为合适。
开发环境
针对 Intel Altera FPGA的开发工具是Quartus Prime，目前最新版本为16.1，支持64位系统。
Quartus Prime是 Intel Altera公司的综合性 PLD/FPGA 开发软件，作为一种可编程逻辑的设计环境，由于其强大的设计能力和直观易用的接口，具有运行速度快，界面统一，功能集中，易学易用等特点，越来越受到数字系统设计者的欢迎。
如果想下载最新版本，还是推荐使用官方的下载工具，毕竟安装文件还是有点大，当然，最方便的是选择小脚丫官方提供的网盘地址下载，不过这不保证是最新的版本。针对小脚丫STEP-MAX10 FPGA开发的话主要是安装一个软件包Quartus Prime以及器件包MAX 10FPGA，当然要使用仿真功能还需要额外下载一个ModelSim安装包，这些都安装完成需要占用10GB度的存储空间，还是非常大的。
安装完成会有USB Blaster的驱动安装，也就是下载需要用到的，这个必须安装，安装完成后通过PC USB端口给小脚丫STEP-MAX10供电就能看到USB Blaster驱动。如果USB-Blaster显示有问号，没有安装成功，可以通过安装Quartus目录文件夹下的驱动重新安装。
开发环境搭建好后就可以正式进行小脚丫STEP-MAX10 FPGA开发板的编程开发了，具体过程就不一一叙述了，在小脚丫官方提供的使用指导手册有完整的上手说明：关注微信号 stepfpga 即可获取。
给STEP-MAX10开发板上电，上电默认运行的是和STEP-MXO2一样出厂程序。
下面例举一个简单的LED闪烁程序，打开Quartus开发工具，新建一个LED的工程文件，下图则为Quartus Prime16.1的开发工具的主界面。
新建工程的时候配置正确的参数，笔者手上拿到的STEP-MAX10 开发板上搭载的FPGA型号为10M08SAM153C8G
在新建的LED工程下新建设计文件，文件类型选择自己擅长的，这里选择的是Verilog HDL。
LED闪烁的代码如下
module LED
(
input clk_in, //clk_in = 12mhz
input rst_n_in, //rst_n_in, active low
output led1, //led1 output
output led2 //led2 output
);
parameter CLK_DIV_PERIOD = 12_000_000;
reg clk_div=0;
//wire led1,led2;
assign led1 = clk_div;
assign led2 = ~clk_div;
//clk_div = clk_in/CLK_DIV_PERIOD
reg[24:0] cnt=0;
always@(posedge clk_in or negedge rst_n_in) begin
if(!rst_n_in) begin
cnt<=0;
clk_div<=0;
end else begin
if(cnt==(CLK_DIV_PERIOD-1)) cnt <= 0;
else cnt <= cnt + 1'b1;
if(cnt<(CLK_DIV_PERIOD>>1)) clk_div <= 0;
else clk_div <= 1'b1;
end
end
endmodule
保存，执行分析综合，没有错误的话可以通过RTL Viewer查看到生成的RTL电路。
之后进行管脚约束，比如将FPGA上不需要用到的管脚都设置为触发输入状态，另外这里都将I/O口的电平设置为3.3V LVTTL。这些设置完成，紧接着将上面LED代码中设置的管脚进行配置，这个就可以查看文章一开始展示的开发板的引脚信号定义，这里选择交互闪烁开发板上的LD1以及LD8，也就是对应FPGA的N15跟K11。
管脚分配完成之后就可以执行编译了，编译没有错误的话就能进入下载步骤，其中下载的时候需要在硬件设置中选择相应的USB-Blaster（USB-0）下载器，模式为JTAG，下载文件可以选择输出的.sof或者.pof文件，sof文件也就是下载到SRAM里，是掉电会消失，一般用于调试，而pof文件是掉电不会消失，做产品应用之用。
开发板实际运行结果LED1，LED2（对应板卡上的LD1、LD8）交互闪烁。
当然，这只是入门级的LED闪烁的程序，上面也只是展示了整个工程开发的流程，对于复杂的工程开发需要预仿真和后仿真等，保证最终的程序设计逻辑和时序符合我们的设计要求。另外，小脚丫STEP-MAX10开发板还可以配合多功能的底板实现更多功能的操作控制。而且此时笔者手上的这款板卡逻辑资源是非常丰富的，完全可以实现Altera的Nios2 软核功能，这些部分将在小脚丫STEP-MAX10 FPGA开发板评测（二）中继续为大家展示。
小结
基于Intel Altera MAX10系列FPGA的小脚丫STEP-MAX10 FPGA开发板不仅具备小巧精致的外观、开箱上电即可使用的便利，而且可以作为独立功能的模块使用在底板STEP-Baseboard上实现更多功能的拓展，这无论对于初入手FPGA的学生来说，还是想做项目开发的工程师来说，甚至是精于各种DIY的电子发烧友来说，都是学习开发FPGA产品的利器之一。另外，据官方提供的消息，到今年6月份将会有一批围绕小脚丫FPGA开发板的扩展功能模块推出，同时打通了同树莓派、Arduino的生态系统。并将ARM Cortex-M0、RISC-V等内核移植到小脚丫FPGA中，一套软硬件都开源的数字学习系统将很快成型，这样的平台不仅结合了目前主流开源硬件的优势，而且还打破以往封闭的FPGA学习环境，小脚丫FPGA开发板带来的颠覆性改变还是非常值得大家期待的。
小脚丫FPGA购买链接
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原创申明：本文为爱板网原创，谢绝转载！
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