蚂蚁矿机BB Black板V2.5 硬件改造和启动


引言

由于矿难可以在闲鱼上看到很多的蚂蚁矿机BB板,价格只有20~30块钱。BB板做为开源的开发平台,资料和系统镜像都可以在官网上免费下载到,所以入手一块矿板BB板可以说是买不了吃亏,买不了上当。
对于不了解BB板是什么的可以参考官网连接:
http://beagleboard.org/

首先,矿板BB板不是原版的,是在原版BB Black基础上改动过的,很多网友称为“阉割”版。这是很正常的,为了降成本,将一些不需要的功能去掉,并替换价格更低的元器件。接下来我们会仔细梳理一下有哪些地方改动过,以及需要做哪些改动才能让系统正常工作。

准备工作

1、首先去官网http://beagleboard.org/black下载Beaglebone Black的最新硬件原理图、参考手册和系统镜像;去TI官网https://www.ti.com.cn/zh-cn/processors/sitara-arm/am335x-cortex-a8/overview.html下载AM335x的数据手册、技术参考手册;
2、矿板BB Black板一块;
3、Mini-USB母座(短版)和USB-Type A母座,各一个,这里需要注意下,Mini-USB母座一定要注意买短版的,不然焊上去的时候会出现有一对外壳的地引脚焊不上,请自行淘宝;
4、4GB以上的SD卡一张;
5、杂项,Mini-USB线,电烙铁,一小段导线,6针2.54mm间距的直插针。

硬件修改点

我参考修改的原版原理图是Rev B,矿板BB Black相对于这一版修改了很多的地方,不过不要紧,我们需要动手修改的地方不多。

相对于原版阉割掉的地方

1、P1,DC5V电源插座
2、P5,Micro HDMI插座
3、S3,Power按键
4、U11,HDMI Framer TDA19988
5、U7,4KB E2PROM 24LC32A
6、Y3,24.576Mhz HDMI时钟
7、U8,SN74AUC1H75 D触发器,用于CLOKOUT1的时钟2分频,给HDMI用的

因为矿板是通过底板供电的(底板上有12V转5V的DCDC,ATX 6Pin供电接口),所以去掉了5V DC插座。同时也去掉了所有HDMI相关的硬件。也去掉了板上的E2PROM。

相对原版改动的地方

1、eMMC颗粒 U13,由2GB eMMC替换成了128MB/1Gb NAND Flash U17;
2、DDR3颗粒U12,由镁光MT41K256M16HA-512MB换成了NANYA(南亚)NT5CC128M16IP-256MB内存;
3、处理器U5,由TI AM3358换成了AM3352,区别是AM3352没有GPU和PRU,封装兼容,属于同系列AM335x;
4、电源管理IC,由TPS65217换成了TPS650250;
5、VDD_3V3B电源芯片,由TL5209 LDO换成了DCDC丝印WD7MA;

没有贴片的元器件

1、P4,Mini USB2.0母座(Client Port)
2、P3,USB2.0 Type-A母座(Host Port)
3、J1,UART0调试串口(6Pin排针 3.3V TTL)
4、S1,Reset按键、S2,Boot按键
5、P2,CTI JTAG插座(20Pin 不用贴)
6、U8,USB电源开关TPS2051
7、U9、U10,ESD保护和TVS浪涌二极管TPS4S012
8、Y1,32.768Khz晶振

硬件修改的地方

1、系统供电,系统可以通过DC5V输入和Mini USB接口供电,由于板上删掉了DC5V插座,所以只能通过Mini USB供电。需要焊接Mini USB母座P4。跳线将USB 5V连接到P9的5/6脚,即将USB_DC和VDD_5V短接。

2、USB Host接口,需要焊接磁珠或0欧电阻FB7、FB8,并飞线U8的2、3脚到P3的1脚。即不受控直接给USB接口供电,存在一定风险。

3、启动模式,由于Flash由EMMC换成了NAND Flash,所以默认的启动方式应该是Nand;当前的板上启动设置为:0100001000010011,NAND启动;
原版的板上启动设置为:0100000000111100,MMC1启动;
SD启动板上的启动设置应该为:01000000000011000,SPI0启动;
原版和矿板的启动区别主要是两点:
(1)启动设备不同,原版MMC1启动,矿板NAND启动,设置取决于后5位10010,且第9位设置为1,ECC handled by NAND(禁止GPMC的ECC校验,使用NAND内部的ECC);
(2)CLKOUT1输出使能不同,CLOKOUT1是给HDMI Framer的时钟,矿板由于没有HDMI所以设置为禁止,第5位设置为0;

SYS _BOOT 设置电阻 设置值 说明

SYS_BOOT15
R55,R80
0
01b = 24Mhz

SYS_BOOT14
R56,R81
1

SYS_BOOT13
R57,R82
0
00b(all other valuesreserved)

SYS_BOOT12
R58,R83
0

SYS_BOOT11
R59,R84
0
00b = non-muxed device

SYS_BOOT10
R60,R85
0

SYS_BOOT9
R61,R86
1
1 = ECC handled by NAND

SYS_BOOT8
R62,R87
0
Don’t care for ROM code

SYS_BOOT7
R63,R88
0
Don’t care for ROM code

SYS_BOOT6
R64,R89
0

SYS_BOOT5
R65,R90
0
0 = CLKOUT1 disabled

SYS_BOOT4
R66,R91
1
Boot Sequence NAND NANDI2C USB0 UART0

SYS_BOOT3
R67,R92
0

SYS_BOOT2
R68,R93
0

SYS_BOOT1
R69,R94
1

SYS_BOOT0
R70,R95
1

关于启动模式,我看到了这一篇博客,提到不需要修改矿板的启动模式,因为NAND中的bootloader检测到SD卡的时候,会优先启动SD卡里的镜像。
蚂蚁矿机BB_Black控制板折腾记

4、焊接调试串口,6Pin 2.5mm间距排针,接口定义如下:
蚂蚁矿机BB Black板V2.5 硬件改造和启动
最终改动的结果就是下图,到这里为止,硬件已经修改完成,插上USB线给板子供电可以看到4个LED灯逐一亮起,说明系统启动成功,插上USB转串口的线到调试串口,就可以连接上了。
蚂蚁矿机BB Black板V2.5 硬件改造和启动
至于之后怎么烧录官方的镜像,太简单了就不提了,可以直接参考官网的教程,非常的详细。
BB板官方getting-start指南

写在最后

矿板BB板虽然被阉割了,但是20块钱,经过简单改造就可以恢复原来的8成,还是比较划算的。只不过处理器换成了AM3352,没有GPU和PRU,但是好在我也用不着。

我改造这块板的主要目的是做一个简单的学习平台来用的。最近想研究一下操作系统,但是直接硬刚Linux又苦于没有足够的时间和精力,都被工作掏空了。搞了很多年一直连驱动都没搞太明白,所以为了减缓学习曲线,我决定学习一个叫做Minix的操作系统,作为入门。据说Kernel只有4000行代码,应该无论如何都可以啃下来的。至于Minix是什么可以参考官网的介绍:http://www.minix3.org/。

Minix3支持的硬件里面就有BB Black,这也是为什么我会话这么多时间去折腾这个矿板的原因。通过这一顿操作,至少对BB Black的硬件资源比较了解了。只不过Minix3的书籍《操作系统:设计与实现》不是很好买(这本书的作者和经典程度,不用我说,计算机专业的应该都知道),可以淘宝或者闲鱼之类的看看。官网也有,不过只是网页版的。

刚开始拿到板子的时候,由于设置启动的电阻掉了两颗,所以改完了之后,一直启动不了,还以为要翻车。结果补焊了两个之后就可以正常启动了。

后续学习的过程中,遇到了什么问题再分享吧!

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