Макетная плата Antminer с XC7Z010 FPGA

Отладочная плата — «голова» от Antminer. Чип xc7z010, microSD, DDR3L — 256M x 16, NAND Flash — 256M x 8, Gigabyte Ethernet.
Хорошая возможность прокачать свои навыки и освоить чип.
Коротко о плате и чипе на плате.

Чип на плате — xc7z010cfg400-1. Это представитель SoC (System On Chip). В него входит:
1) 2 ядерный ARM CortexA9 CoreSigth, набор стандартных ARM инструкций, Thumb2, Java ускорители Jazelle RCT, Jazelle DBX
2) Сопроцессор 128 — битный SIMD сопроцессор NEON + модуль вещественной арифметики одинарной и двойной точности для каждого ядра
3) Контроллер памяти: DDR3, DDR2, LDDR2, 2×Quad SPI, NAND, NOR
4) Периферия: 2×UART, 2×CAN 2.0, 2×I2C, 2×SPI, 4 32-битных порта GPIO, 2×USB 2.0 (OTG), 2×Ethernet (10/100/1000), 2×SD/SDI
5) FPGA логика хорошего объёма. + блочная память. + АЦП (12 бит, до 1 Мвыборок/с). + модули DSP.

В общем очень приятный в смысле вычислительной мощности чип. Позволяет запускать софт в режиме Standalone (bare-metal) — голый софт поверх ядра или в среде операционки. Возможен запуск Linux, Android, FreeRTOS, QNX, VxWork, INTEGRITY RTOS и др.
При этом у нас в наличии 2 ядра, что позволяет запустить сразу 2 ОС! Обычно в такой конфигурации на одном ядре крутится линукс для внешнего обмена, а на втором — ОС реального времени для критических процессов.

Плата. В реальности — головная часть AntMINER для майнинга. Модули майнинга горят и дохнут, а головные платы раздают задешево.
На плате распаяно:

1) Сам чип xc7z010cfg400-1
2) NAND FLASH: 1шт T29F2G08AACWP ( 256M x 8 )
3) DDR3: 2 шт.T41K256M16HA-125:E (в сумме 256M x 16)
4) Слот microSD.
5) Gigabyte Ethernet
6) 6 различных светодиодов. Ими можно поморгать.
7) 2 кнопки. Распаяны на входа, Доступны пользователям.
8) USART



А теперь краткая инструкция для тех, кто решился купит плату.
1) Выберите продавца. Внимательно почитайте отзывы. В моем случае продавец клялся, что все платы проверены и рабочие. Не обманул. Типовая цена 1.5-2 т.р. Не редко платы бывают в состоянии «на плате слой земли» или «играли в футбол». Имеет смысл немного переплатить, но купить у хорошего продавца.
2) Есть более дешевые платы. На них памяти меньше. И разъёмов для внешних подключений меньше. Но тут каждый сам решает. Не везде распаяно microSD. Пример отзыва покупателя на такую плату:

«Фото не соответствует полученному товару, на плате отсутствует часть компонентов: кварц, оптроны! Взял версию с разъёмом uSD карты, который явно припали в кустарных условиях, как и контакты для UART и JTAG. Плата не отмыта, похоже ещё заменили конденсаторы на входе узла питания. Больше всего расстраивает, что не запаяли диод D24 из-за чего плата из коробки не работает при подключении питания через разёмы J4, J3 и J5. Вероятно приложенный к плате переходник (кембрики пожалели для изоляции!), должен был быть использован с разъёмами DATA1, DATA2 и DATA3, однако там разный шаг у разъемов и держится на честном слове (по отдельности вообще выскакивает). Упаковка не антистатическая, обычный пластик в картонной коробочке. „

3) Купить и дождаться. Это самое трудное.
4) Питание платы — стандартный 6-pin разъем как на видеокарте. Питание 12 вольт.
5) Перед первым включением самым тщательным образом осмотреть плату на предмет сколов и сбитых элементов. Конкретно у меня были погнуты выводы UART и немного побиты дроссели на импульсных источниках питания. Но на работе это не отразилось. Напряжения в норме. Но потом заменю. Неизвестно как это все поведет себя при нагрузке “под упор».


6) Первое включение делаем с ограничением тока до 0.3-0.5 А. Смотрим в UART. Если все нормально — видим типовой процесс загрузки Linuх, тестирования памяти и другие процессы.
7) Скачать примеры из числа идущих с платой и попробовать разобраться. В некоторых примерах есть ошибки.

Доработка платы (на ваше усмотрение):
1) Распаиваем JTAG разъем. Учтите, он с шагом 2 мм! Сильно облегчает процесс программирования и отладки.
2) Распаиваем Buzzer. Цены вопроса — пара рублей(сам бузер, транзистор, резистор, диод). Слушать противный звук.
3) Приобретаем кабели для разъёма и сами разъёмы. Можно делать свои платки и подключать к разъёмам. Или сделать гребенки на 2.54 мм. Учтите, часто на Али за них просят очень дорого. На Авито можно купить сильно дешевле.
Например кабель: На Али ( https://aliexpress.ru/item/item/32864698039.html) — 1000 руб, на Авто — ( www.avito.ru/irkutsk/tovary_dlya_kompyutera/shleyf_18_pin_dlya_antmainer_s9_s17_i_drugih_modeley_2004713222 ) — 150 рублей.
Естественно брал на Авито.

4) Распаять 2 кварцевых резонатора для тактирования FPGA.
5) Поставить радиатор на чип, а при установке в корпус подключить процессорный киллер. Шим управление и контроль оборотов — сами пишите.

Особенности:
1) Разъем вентилятора с широким ключем для подключения высокопроизводительных серверных вентиляторов. Кусачки помогут сделать штифт уже. Компьютерный 4pin вентилятор прекрасно работает. Управление ШИМ у всех вентиляторов одно на всех. Но контроль оборотов раздельный. Если Вам понадобятся кучка датчиков на 1 вход/выход (кнопка, свето/фотодиод, 1-Wire)- распаять разъёмы и использовать. Бонусом имеем питание 12 вольт.
2) Разъёмы внешних подключений — на каждом имеем питание (3.3 вольта), земля, 5 I/O выводов. Плюс через все разъёмы проходит общая шина (SCL и SDA). Суммарно на разъёмах 49 I/O выводов, которыми мы можем использовать на свое усмотрение. 9 идут на процессорный модуль. 40 — на входа FPGA.

Что понравилось:
1) Прекрасная плата для освоения за такую цену. Аналогичная «фирменная» плата стоит от 8 т.р в минимальном обвесе.
2) Куча вариантов для загрузки. Например грузить прошивку с microSD. Я всего за неделю смог разобраться, как это делать. На самом деле это просто.

Что не понравилось:
1) Вся обвязка типоразмера 0402. Паять не просто.
2) Разъём JTAG с шагом 2.0 мм. Не самый ходовой разъём и кабель программатора. Одна сторона разъёма ( где земля) очень сложно паяется. Такое чувство, что проходное отверстие сидит на земляном полигоне без термобарьера. Паял комбинацией «фен+паяльник». Иначе не мог прогреть.
3) Нет USB выхода с чипа. И нет видеовыхода. Но при желании можно сделать.
4) Есть смутное сомнение в наличие BAD блоков на флеше (лог загрузки LInux):

[ 1.215266] nand: device found, Manufacturer ID: 0x2c, Chip ID: 0xda
[ 1.221570] nand: Micron MT29F2G08ABAEAWP
[ 1.225534] nand: 256MiB, SLC, page size: 2048, OOB size: 64
[ 1.231481] Bad block table found at page 131008, version 0x01
[ 1.237706] Bad block table found at page 130944, version 0x01
[ 1.243767] 3 ofpart partitions found on MTD device pl353-nand

Тестовый софт и схему продавец выкладывает на baidu.com. Для скачивания нужна регистрация. Зарегистрироваться можно только с привязкой к китайскому телефонному номеру и почте. Регистрация на телефоны из других стран невозможна.
Пришлось потратить пару часов на прохождение этого квеста.
Разумеется потом выяснилось, что это все можно легко скачать на:
ссылка

Резюме: доволен. «Хеловорд» прекрасно отработал с выводом в консоль. Тестовый пример с опросом кнопок и миганием светодиодами (с выводом сообщений в консоль) — отработал штатно. Проверка записи/чтения на microSD — все работает. Сегодня запустил тест оперативки. DDR3 и внутренняя память — ошибок нет.

Если вы планируете изучать данное семейство чипов и нет денег на дорогие фирменные платы — это самое то.
Как вариант — разработка платы для собственного творчества. И использовать подобную плату как донор.