概述
开源硬件Arduino的生态是越来越丰富了，基于各种微控制器的Arduino开发板已经无法满足广大开源硬件爱好者的开发欲望，Arduino官方推出了基于FPGA的Arduino 开发板——Arduino MKR Vidor 4000，前一段时间，Seeed Studio也推出了Spartan边缘加速Arduino Shield，与官方的Arduino MKR Vidor 4000相比，Spartan Edge加速器板具有类似的性能，而价格不到一半！Arduino使用简单，有着丰富的软件开源资源，而FPGA灵活且功能强大，可轻松处理复杂的计算，如音频和视频处理，Spartan Edge加速器板使用了Xilinx 低成本高性价比的Spartan 7 XC7S15 FPGA作为主控，既可以作为Arduino扩展板做硬件加速使用，又可以作为单独的FPGA开发板使用，另外，板上还集成了一片ESP32，支持2.4GHz WiFi和蓝牙4.1协议。
如此神奇的跨界产品，下面我们来一探究竟。

硬件特性
Spartan Edge加速器板符合Arduino UNO Shield的尺寸规格，围绕Xilinx Spartan-7 XC7S15 FPGA构建，有着12.8K逻辑单元，360Kb Block RAM，运行频率达到100Mhz，灵活的IO可以配置为PWM、SPI、I2C、UART等外设。

开发板具有丰富的外围设备和接口，具备强大的可玩性。例如8位ADC，6轴加速度计，2个RGB LED，MINI HDMI接口，CSI摄像头接口，两个Grove接口等，支持802.11 b / g / n 2.4GHz WiFi以及带有BLE的蓝牙4.1。

参数指标：
 FPGA芯片 - Spartan-7 XC7S15
 逻辑单元 - 12,800
 Slices - 2,000
 CLB寄存器 - 16,000
 最大的分布式RAM（Kb）：150
 块RAM/FIFO w/ ECC（每块有36Kb）： 10块
 块RAM总计：360Kb
 时钟管理（1MMCM+1PLL）：2
 DSP Slices：20
 无线芯片 - Espressif ESP32-D0WDQ6
 WiFi - 802.11 b/g/n 2.4GHz
 蓝牙 - Bluetooth 4.1 with BLE
 外设
 视频：Mini HDMI x1
 照相机：CSI/MIPI 接口x1 (兼容 Raspberry Pi Camera V1 - OV5640)
 SD卡：Micro SD/TF card slot x1
 FPGA GPIO：10 pins header (IO9~IO0)
 Arduino GPIO：32 pins header (Arduino form factor)
 同Grove外设的连接：Grove Connector x2 (I2C/D2)
 LED
 2个单色LED
 2个3色RGB LED
 按键
 1个Boot
 1个Reset
 1个FPGA Reset
 2个用户按键
 开关
 1个电源模式开关
 1个5通道DIP开关
 供电
 工作电压：5V
 IO电压：5V
 供电方式
 USB Type C 5V
 VIN 8-17V
 Arduino Micro USB 5V
 其他外设
 8位ADC1173 15MSPS ADC
 加速度计和陀螺仪：6轴 LSM6DS3TR

上手体验
Spartan Edge加速板有两种工作模式，Arduino Shield模式和FPGA独立模式。
即使开发者对FPGA理论一无所知也没关系，官方提供了完整的Arduino FPGA API，可以帮助开发者使用FPGA资源来控制Arduino IDE的FPGA I/O，为Arduino提供曾经无法想象的功能，如边缘技术，图像识别，信号采样和处理等。
 Arduino Shield模式

Spartan Edge加速板作为Arduino的扩展板配合Arduino IDE或Seeeduino V4.2使用。通过板子上的ESP32，将FPGA配置Bitstream从SD卡导入到FPGA中。
操作步骤：
（1）在Arduino中安装ESP32的板子支持包
在ArduinoIDE中选择File-Preferences-Additional Boards Manager URLs，添加第三方的板子下载链接https://dl.espressif.com/dl/package_esp32_index.json，通过板子管理器添加ESP32平台，安装完成后，选择tool->board->DOIT ESP32 DEVKIT。
（2）下载ESP32 Boot库
Seeed官方提供了ESP32 Boot 库的下载
https://github.com/sea-s7/spartan-edge-esp32-boot/archive/master.zip

01LoadDefaultBitstream， 这个例子的功能是将/overlay/default.bit文件从SD卡导入到FPGA中。
02LoadConfigBitstream 这个例子会读取SD卡中的一个 ini 格式文件/board_config.ini，将bitstream 中overlay_on_boot 的关键值写入到FPGA。
（3）准备SD卡
 将SD卡格式化为FAT32格式；
 在SD卡中新建一个名为overlay的文件夹；
 将bitstream文件放入到overlay文件夹中。
（4）运行例子
如果要运行第一个例子01LoadDefaultBitstream，将overlay文件夹中的bitstream文件重命名为default.bit.

如果要运行第二个例子02LoadConfigBitstream, 将board_config.ini 放入 SD卡中的根目录下。将SD卡插入Spartan Edge加速板中
（5）使用IO例子
官方提供了Spartan Edge加速板的IO示例，可以控制板子上的GPIO/ADC/DAC/RGB-LED，
首先需要下载Spartan Edge IO Example Library，将库安装到Arduino IDE中。
（6）下载运行
使用USB Type-C线连接板子和PC，按住板子上的'BOOT'键1持续1s以上进入Bootloader模式，点击 'Upload' 下载程序到ESP32。确定DIP开关K5打到ON状态，按住'RST'复位板子后，FPGA就可以运行了。

 FPGA独立模式
Spartan Edge加速板可以作为普通的FPGA板使用，这时需要使用Xilinx FPGA开发软件Vivado。

关于vivado使用的教程这里就不做过多介绍了。

总结
Spartan Edge加速器板将Arduino和FPGA结合到一起，为开发者提供了更多有意思的玩法，既有Arduino简单易上手的特点，也有FPGA灵活、并行加速的优势，可以说这是一块非常有意思的开发板。