阿瓦隆2

Avalon2 is the second machine of Avalon project. using the 55nm ASIC chips

图片

PCB

文件:Avlaon2-modular-pcb-3d.png文件:Avlaon2-modular-front.jpg 文件:Avlaon2-modular-back.JPG

文件:Avlaon2-modular-connector-and-fpga.JPG 文件:Avlaon2-modular-a3255.JPG 文件:Avlaon2-modular-power-chip.JPG

文件:Avlaon2-modular-fan-connector.jpg

单模组

文件:Avalon2-single-modular-all-1.jpg 文件:Avalon2-single-modular-all-2.jpg 文件:Avalon2-single-modular-all.JPG

文件:Avalon2-single-modular-set.jpg 文件:Avalon2-modular-with-case-con.jpg 文件:Avalon2-modular-with-case.jpg

文件:Avalon2-modular-top-side.jpg 文件:Avalon2-modular-connector-side.jpg 文件:Avalon2-modular-FAN-side.jpg

文件:Avalon2-single-modular-connector-back.jpg 文件:Avalon2-single-modular-connector-front.jpg

阿瓦隆2 parts

文件:Avalon2-3modular-connector-back.jpg 文件:Avalon2-3modular-connector-front.jpg

文件:Avalon2-usb-serial-connector.jpg 文件:Avalon2-usb-serial-connector-BACK.jpg 文件:Avalon2-how-to-connector.jpg

文件:Avalon2-fan1.jpg 文件:Avalon2-fan.jpg

Avalon2

文件:Avlaon2-front-without-face.jpg 文件:Avalon2-back.jpg 文件:Avalon2-top-1.jpg

文件:Avalon2-details-1.jpg 文件:Avalon2-details-2.jpg 文件:Avalon2-details-3.jpg

文件:Avalon2-power.jpg 文件:Avalon2-power-usb.jpg 文件:Avalon2-top.jpg

User manual

TP LINK WR703N

The USB on the AR9331 have bugs. if you want use serial console, please the direct serial console on 703N (the /dev/ttyATH0). it's far more stable then USB-serial convertor. you may want add a usb-hub between machine and 703n

Raspberry Pi

文件:13 ports usb hub.png

The 13 ports USB HUB

• The default firmware IP address is 192.168.0.100, you can access it by http://192.168.0.100
• You may need update the address/DNS to your local configuration. DO NOT FORGET your IP address.
• If Rpi can access internet the cgminer should automatic start

• 8GB Memory card: http://item.jd.com/632744.html
• Reflash: sudo dd if=openwrt-brcm2708-sdcard-vfat-ext4.img of=/dev/sdb bs=4M #/dev/sdb is your memory card
• USB Hub, UNITEK Y-2132 USB2.0 13ports
• USB WiFi, EDUP EP-N8508GS

Manual by others

• 彩云比特中文评测
• Guide - Dogie's Comprehensive Avalon Avalon2 Setup + Silencer Mod

The Avalon2

Power supply

文件:Avalon2 power supply.jpg

Specification

315GH/s, 1020W@220V in normal mode. 
210GH/s, 420W@220V in ECO mode. 

Avalon2 Single Modular

Module hash speed: ~105GHS
Chip operating speed: 1.5GHS 
Chip working voltage: 1.0V 
Typical values ​​DH: ~2% 
Module Power: 24.5A@12V, 294W (excluding fan power consumption). 0.1A @ 5V, 0.5A @ 3.3V. 
Power Module conversion efficiency: >= 87% 
Design Operating temperature: 85C (chip temperature), 60C (PCB, temperature sensor measurements) 
Fan: 4PIN PWM speed control, report fan speed back.
Include: Single modular, USB Connector

LEDS

from bottom(FPGA) to top is 1 to 8 
1, 2, 3, 4, 5: Blink when found nonce
6, 7, Data transfer
8: Error or under testing

Design Files

• A3255 ASIC Datasheet: http://downloads.canaan-creative.com/hardware/A3255/datasheet/
• The Hardware design files: http://downloads.canaan-creative.com/hardware/A3255/avalon2

Firmware

Source code

• MM(Miner Manager)]
• The cgminer Avalon2 support
• OpenWrt LUCI page
• OpenWrt cgminer package, files and config
• Build script file

20140320

• Here: http://downloads.canaan-creative.com/software/avalon2/2014-03-20/
• MM(201401-1f7d08b0): read the power good single back.
  • Poweron five small module one by one. good for PSU.
• Update cgminer to 4.0.0
• Add devs information on status page.

20140123

• Here: http://downloads.canaan-creative.com/software/avalon2/2014-01-23/
• MM(201401-a3cb3950): Include the first stable version of MM firmware
• Include the RPi OpenWrt firmware
• Include the 703N OpenWrt firmware
• Support fixed fan speed, support A3255 frequency from 1G to 2G, support adjust voltage for 0.65v to 1.1v
• Display all modules status include 2 fan, 2 temperature sensors, voltage and frequency
• Voltage display as encode mode. needs to be changed to human readable
• Include an ASIC cores testing python script

Testing

• The Avalon2 MM firmware support testing. no needs particular firmware.
• The host test program is here: https://github.com/BitSyncom/avalon-extras/blob/master/scripts/avalon2-a3255-modular-test.py
• Run avalon2-a3255-modular-test.py for testing. you may update your serial port at -s option.

Donation

• Ngzhang0: 1kBGUHDxmSAegACRB6fcE2vrnVAfPJarW
• Con Kolivas: 15qSxP1SQcUX3o4nhkfdbgyoWEFMomJ4rZ
• Kanoi: 1KanoiBupPiZfkwqB7rfLXAzPnoTshAVmb
• Xiangfu: 19BT2rcGStUK23vwrmF6y6s3ZWpxzQQn8x

Links

• 55nm open design contest: http://avalon-asics.com/avalon-gen2-55nm-open-source-design-contest/
• Documents release by Avalon: http://downloads.canaan-creative.com/hardware/A3255/
• Avalon2 prototype by using Avalon1 hardware design

文件:Avalon2-modular-3d.png

本设计由3个部分组成，左边的控制器，1-5号运算板和尾部的风扇控制电路。具体可以参考布局说明图片。

1-5号运算板的零件位置是完全一致的。只有在5号运算板的下边有两个温度传感器和一些辅助阻容。

控制器的BOM请见controller.xlsx， 运算板的BOM请见hashunit2.xlsx （注意这只是1/5的BOM）， 温度传感器和风扇控制电路的BOM见peripheral.xlsx

需要注意的是因为现在的设计不能掰开电路板，而且电路板很大成本很高，良率很重要。

在下一步的机箱，通信和电源背板，以及控制器设计完成之前，暂时使用单模组适配器来工作。适配器需要使用ATX电源供电，功率至少350W（建议400W以上），插入USB后自动开启ATX电源。

FPGA需要先写入固件。

上位机软件尚在编写中，目前已经可以基本稳定运行。

对于PCB的工艺性建议：

module的PCB使用TG160以上板材以确保热稳定性。表层铜厚2OZ，内层铜厚1OZ。建议成品板厚度控制在0.6-1mm。由于设计上为VIA ON PAD，因此所有孔都必须使用填孔工艺以确保焊接良率。树脂填料建议使用含银或含铜的高导热系数材料来增强PCB的垂直散热能力。

ADP板相对要求较低。因电流密度较大，铜厚建议2OZ。

模组的相关信息:

芯片额定工作速度：1.5GHs 芯片额定工作电压：1.0V 模组HASH速度：105GHs 典型DH值：~2.5% 模组功耗：24.5A@12V, 294W (不含风扇功耗)。0.1A@5V，0.5A@3.3V。 电源模块转换效率：>=87% 设计工作温度：85 C（主芯片结温），60 C（PCB，温度传感器测量值） 2个风扇接口，4PIN PWM调速，支持测速功能。

核心供电模块（带14个芯片）的相关信息： 结构形式：2相 电源模块额定输出：55A 电源模块最大（保护）输出：70A 电源纹波：<=50mV 电压调整范围：0.6V-1.5V （软件限制0.6-1.1V）

模组组装调试指南：

焊接前PCB和元器件均需要进行烘烤，彻底去除水汽。 焊接后先进行目检。 推荐在试产阶段就进行X射线检查，主要是A3255下方的散热焊盘需要尽量高的焊锡填充面积，推荐>85%。为了达到这个目标，可能需要对钢网的厚度及开孔方式进行一些实验。

电气检查： 对整板12V，5V和3.3V输入进行阻抗测试。用万用表进行。 对每路运算板单独进行阻抗测试，主要是核心和PLL供电。由于55nm芯片的特性，在测量核心供电阻抗时应该只有几欧姆。 使用XILINX Platform Cable USB 编程器对板上的FPGA进行编程。 在模组开始运行以后，注意每路的PG LED是否点亮。并测量每个运算单元的核心电压是否正常，PLL电压是否正常，整板功耗是否正常（包括12V轨，5V轨和3.3V轨的电流）。 之后即可进入软件调试的阶段。

一些排除故障的建议：

如果阻抗测试不正常，请检查焊接情况并确定PCB的制造质量。 如果电源输出电压不正常，请注意该组上SN74HC595D的输出是否正常。因为ADP3208D为IMVP6+兼容的DC-DC控制器，他的电压调整是软件方式进行的。FPGA的串行配置信号由SN74HC595D转化为并行配置信号给ADP3208D。 如果电源短暂输出后即停止输出，请注意是否为核心电源模块本身过流保护。电源模块在测量到过大的输出电流后会自动关闭来避免出现危险。而检测电流强度的手段是测量电感的DCR压降。因此这个设计对于电感有较高的要求，电感的DCR需要控制在0.7-1毫欧姆之间为佳。否则需要调整过流保护设置电阻R48的值来配合电感的DCR变化。注意，电源模块的最大输出不要超过70A电流，在此输出附近设置过流保护点是明智的。 如果电源正常，但系统不工作的话，建议检查软件方面的情况。 如果有一些组工作不正常，请排查时钟信号和数据通路。具体方法就是检查信号buffer U7,8,10,11,12的3->4pin和1->6pin之间的信号传递是否正常。时钟信号由R17引入至U12，并由R16和R18输出至两组芯片（每组7个）。U7和U10负责两组的配置信号缓冲，而U8和U11是两组的结果返回缓冲。 如何确定芯片实际运行速度，请用示波器直接测量C-CK测试点。测得的频率*100就是芯片的工作速度。 如果DH值过高，一般都是散热和电源纹波的问题。核心温度请勿超过85度，而电源纹波可以用示波器测量（测量时请注意方法，参考：http://www.ti.com.cn/general/cn/docs/gencontent.tsp?contentId=55117），电源纹波不要超过50mv。

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