CN208477328U - 一种控制板电路及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及数据的控制传输领域，且提供了一种控制板电路及电子设备。其中控制板电路包括主控SOC以及与其相连接的网络模块、存储模块、电源模块、风扇接口模块和运算板接口模块。其中，存储模块用于存储主控SOC运行所需的程序和变量，以及存储包括系统启动文件在内的系统文件；网络模块用于连接外部网络，并将通过外部网络获取的工作任务传送给主控SOC处理；风扇接口模块用于连接风扇，并实现主控SOC与风扇之间的通信；外部运算板接口用于连接外部运算板，并实现主控SOC与外部运算板之间的通信；主控SOC用于将网络模块传送的工作任务经过运算生成工作数据，传送给外部运算板进行计算，并将外部运算板计算得到的输出结果数据反馈给外部网络。

Description

一种控制板电路及电子设备

技术领域

本实用新型涉及数据的控制传输领域，尤其涉及一种控制板电路及电子设备，具体的讲是一种矿机的控制板电路及矿机设备。

背景技术

目前，在云矿池向矿机下发工作任务后，矿机通过控制板进行运算产生工作数据，并发送给运算板，同时控制板接收运算板返回的输出结果数据，对输出结果数据进行校验和安全认证，将符合预设难度值的输出结果数据返回给云矿池，完成“挖矿”。因此，控制板正如人的大脑，用于接受外部的信息，对信息进行加工后以控制人的动作。对应于矿机来讲，控制板需要将接收到的外部信息进行加工和处理，变成指令信号并传输给算力板进行处理。因此，控制板的数据处理及传输能力可以对整个矿机的算力造成制约。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本实用新型的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

实用新型内容

本实用新型实施例提出一种控制板电路及电子设备，以解决现有的矿机算力受到一定约束，导致整机算力低下的问题。

为了达到上述目的，本实用新型实施例提出一种控制板电路，包括主控SOC以及与其相连接的网络模块、存储模块、电源模块、风扇接口模块和运算板接口模块；其中，所述电源模块用于为所述控制板电路供电；所述存储模块用于存储所述主控 SOC运行所需的程序和变量，以及存储包括系统启动文件在内的系统文件；所述网络模块用于连接外部网络，并将通过所述外部网络获取的工作任务传送给所述主控SOC处理；所述风扇接口模块用于连接风扇，并实现所述主控SOC与风扇之间的通信；所述外部运算板接口用于连接外部运算板，并实现所述主控SOC与所述外部运算板之间的通信；所述主控SOC用于将所述网络模块传送的工作任务经过运算生成工作数据，传送给所述外部运算板进行计算，并将所述外部运算板计算得到的输出结果数据反馈给外部网络。

进一步地，在一实施例中，所述主控SOC包括处理器模块和现场可编程门阵列；其中，所述处理器模块用于将通过所述外部网络获取的工作任务发送给所述现场可编程门阵列进行计算，并对所述外部运算板返回的输出结果数据进行校验；所述现场可编程门阵列用于将所述处理器模块发送的工作任务进行哈希计算，生成工作数据并发送给所述外部运算板，并且接收所述外部运算板根据所述工作数据生成并反馈的所述输出结果数据。

进一步地，在一实施例中，所述风扇接口模块至少包含两个风扇接口，且每一所述风扇接口包括电源端、接地端、PWM速度控制端和风扇速度检测端；所述PWM 速度控制端，用于接收所述主控SOC的指令，通过输出不同占空比的PWM波形，控制所连接的风扇的转速；所述风扇速度检测端，用于根据计数单位时间内的风扇输出的上升沿/下降沿来计算风扇的真实速度。

进一步地，在一实施例中，所述存储模块包括DDR模块和NAND FLASH模块；其中，所述DDR模块连接所述主控SOC，用于存储所述主控SOC运行所需的程序和变量；所述NANDFLASH模块连接所述主控SOC，用于存储包括U-Boot、操作系统、配置信息在内的系统文件。

进一步地，在一实施例中，控制板电路还包括记忆卡插座，连接所述主控SOC，用于支持插拔记忆卡，并使系统能读写所述记忆卡里的内容；其中，所述记忆卡内存储有系统启动文件。

进一步地，在一实施例中，控制板电路还包括选择启动模块，连接所述主控SOC，用于根据用户指令，选择利用所述NAND FLASH里的系统文件启动，还是利用所述记忆卡里的系统启动文件启动。

进一步地，在一实施例中，控制板电路还包括指示灯模块，连接所述主控SOC，用于指示所述控制板电路的工作状态。

进一步地，在一实施例中，控制板电路还包括开关复位按键，连接于所述主控SOC，用于在系统出现故障时，实现一键重启系统。

进一步地，在一实施例中，控制板电路还包括IP报告上报按键，连接于所述主控SOC，用于将所述控制板的IP地址自动上报给管理端。

进一步地，在一实施例中，所述运算板接口模块包含多个运算板接口，用以连接多个外部运算板。

为了达到上述目的，本实用新型实施例还提供一种电子设备，包括电源、控制板电路及运算板电路，所述控制板电路及运算板电路均连接所述电源，所述控制板电路连接所述运算板电路，且所述运算板电路包括多个运算板，所述控制板电路包括主控 SOC以及与其相连接的网络模块、存储模块、电源模块、风扇接口模块和运算板接口模块；其中，所述电源模块用于为所述控制板电路供电；所述存储模块用于存储所述主控SOC运行所需的程序和变量，以及存储包括系统启动文件在内的系统文件；所述网络模块用于连接外部网络，并将通过所述外部网络获取的工作任务传送给所述主控SOC处理；所述风扇接口模块用于连接风扇，并实现所述主控SOC与风扇之间的通信；所述外部运算板接口用于连接所述运算板电路，并实现所述主控SOC与所述运算板电路之间的通信；所述主控SOC用于将所述网络模块传送的工作任务经过运算生成工作数据，传送给所述运算板电路进行计算，并将所述运算板电路计算得到的输出结果数据反馈给外部网络。

进一步地，在一实施例中，所述电子设备为矿机。

本实用新型实施例所公开的控制板电路和电子设备，搭载有串口、网口、记忆卡接口等功能，并较好的考虑了产品的输出功能扩展，信号传输稳定，实现了高性能、低功耗的特性，很好的满足了矿机的需要。并且，通过将处理器和FPGA架构紧密集成，分工协作，大大提升了矿机的算力，使矿机满足不断提升的算力需求，以适应挖矿业务日益激烈的竞争。

参照后文的说明和附图，详细公开了本实用新型的特定实施方式，指明了本实用新型的原理可以被采用的方式。应该理解，本实用新型的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本实用新型的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例的控制板电路的一种应用场景的示意图；

图2为本实用新型实施例的控制板电路的结构示意图；

图3为本实用新型一具体实施例的控制板电路的结构示意图；

图4为本实用新型实施例的风扇接口的结构示意图；

图5为本实用新型实施例的主控SOC的组成结构示意图；

图6为本实用新型实施例的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面参考本实用新型的若干代表性实施方式，详细阐释本实用新型的原理和精神。

首先，介绍下本实用新型中所涉及到的术语及缩略语：

FPGA：Field-Programmable Gate Array，即现场可编程门阵列，它是在PAL、 GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路 (ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。

MCU：Microcontroller Unit，微控制单元，又称单片微型计算机(Single ChipMicrocomputer)或者单片机，是把中央处理器(Central Process Unit；CPU)的频率与规格做适当缩减，并将内存(memory)、计数器(Timer)、USB、A/D转换、UART、PLC、 DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。

SOC：System on Chip，芯片级系统，也称片上系统，意指它是一个产品，是一个有专用目标的集成电路，其中包含完整系统并有嵌入软件的全部内容。

ARM：Advanced RISC Machine，进阶精简指令集机器，是一个32位精简指令集(RISC)处理器架构，其广泛地使用在许多嵌入式系统设计。由于节能的特点，ARM 处理器非常适用于移动通讯领域，符合其主要设计目标为低耗电的特性。

NAND FLASH：是flash存储器的一种，其内部采用非线性宏单元模式，为固态大容量内存的实现提供了廉价有效的解决方案。Nand-flash存储器具有容量较大，改写速度快等优点，适用于大量数据的存。

DDR：Double Data Rate，双倍速率同步动态随机存储器。严格的说DDR应该叫 DDRSDRAM，其中，SDRAM是Synchronous Dynamic Random Access Memory的缩写，即同步动态随机存取存储器。而DDR SDRAM是Double Data Rate SDRAM的缩写，是双倍速率同步动态随机存储器的意思。

运算板：也称为算力板，属于矿机的核心计算板。在矿机中，控制板好比人的脑部，接受外部的信息和控制人的动作，算力板好比人的四肢，根据控制板的指令不停地挥动铲子去挖矿；

u-boot：是一种普遍用于嵌入式系统中的Bootloader，Bootloader是在操作系统运行之前执行的一小段程序，通过它，可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射表，从而建立适当的软硬件环境，为最终调用操作系统内核做好准备。Boot Loader的主要运行任务就是将内核映象从硬盘上读到RAM中，然后跳转到内核的入口点去运行，即开始启动操作系统。

Kernel：操作系统内核，是指大多数操作系统的核心部分。它由操作系统中用于管理存储器、文件、外设和系统资源的那些部分组成。操作系统内核通常运行进程，并提供进程间的通信。

图1为本实用新型实施例的控制板电路的应用场景的示意图，即将本实用新型应用在矿机中。如图所示，在矿机进行挖矿的过程中，矿机中的控制板电路用于从云矿池中获取工作任务并向矿机中的算力板发送根据工作任务计算生成的工作数据，以及对算力板根据工作数据计算得到的输出结果数据进行校验，直至获得符合预设条件的输出结果数据返回给云矿池。并且，矿机的控制板电路还基于算力板芯片的ID和当前算力板产生的输出结果数据生成认证请求并上报给认证中心服务器，如果认证中心服务器通过认证，则继续进行挖矿，否则停止挖矿，从而提高了比特币挖矿业务的安全性。因此，控制板电路在整个矿机数据的传输控制、指令传输和安全校验上，起着至关重要的作用。

正如上述所提及，控制板好比人的脑部，接受外部的信息和控制人的动作，人与外部交流信息靠嘴巴说出和耳朵听到，这就好比控制板通过网线连接外部和控制矿机内部的算力板的动作。算力板好比人的四肢，其功能就是不停挥动铲子去挖矿。试想，如果人的大脑接收外部信号后，处理加工的速度很长，即使四肢再灵活，也导致整个人的行动缓慢，反应迟钝，也就是俗称的“老年痴呆”。对应于矿机，控制板需要将接收到的外部信息进行加工和处理，变成指令信号并传输给算力板进行处理。对于矿机的算力来讲，算力板的计算能力固然十分重要，但是控制板的数据处理及传输能力同样可以对整个矿机的算力造成制约。目前，一些矿机的工作数据的产生和输出结果数据的校验均由矿机的中央控制单元进行，使矿机的算力受到一定程度的制约，并且经验证，这种矿机整机的稳定算力最高也只能达到8、9T而已，已经无法满足市场竞争的需要。

为了提升控制板电路的数据处理及传输速度，进而提升整个矿机的算力，本实用新型实施例提供了一种控制板电路。图2为本实用新型实施例的控制板电路的结构示意图。

具体的，如图2所示，本实用新型实施例的控制板电路包括主控SOC以及与其相连接的网络模块、存储模块、电源模块、风扇接口模块和运算板接口模块。

其中，所述电源模块用于为所述控制板电路供电；所述存储模块用于存储所述主控SOC运行所需的程序和变量，以及存储包括系统启动文件在内的系统文件；所述网络模块用于连接外部网络，并将通过所述外部网络获取的工作任务传送给所述主控 SOC处理；所述风扇接口模块用于连接风扇，并实现所述主控SOC与风扇之间的通信；所述外部运算板接口用于连接外部运算板，并实现所述主控SOC与外部运算板之间的通信；所述主控SOC用于将所述网络模块传送的工作任务经过运算生成工作数据，通过外部运算板接口传送给外部运算板进行计算，并将所述外部运算板计算得到的输出结果数据反馈给外部网络。

在一种具体的实施方式中，如图3所示，电源模块可以分为为存储模块供电的电源单元以及为主控SOC供电的电源单元。本实施例中的电源单元均采用DC-DC电源， DC-DC电源具有体积小，可靠性高以及输出电压较为稳定的优点。在一种实施方式中，在DC-DC电源回路设计中采用TI的工业级产品TPS51200进行匹配VTT，可以较好的保证信号质量。

在一种具体的实施方式中，如图3所示，存储模块包括DDR模块(本实施例中可以包括两个DDR模块)和NAND FLASH模块。所述DDR模块连接所述主控SOC，用于存储所述主控SOC运行所需的程序和变量，以及其他的临时计算数据等；所述 NAND FLASH模块连接所述主控SOC，用于存储包括U-Boot(包括有系统启动文件)、kernel、文件系统、配置信息在内的系统文件。

在一种具体的实施方式中，如图3所示，所述风扇接口模块至少包含两个风扇接口。当然，还可以根据需要设置不同数量的风扇接口，本实用新型对此不作任何限定。在一种实施方式中，风扇接口可以采用直插4PIN接口。如图4所示，本实施例所公开的每一风扇接口均包括电源端、接地端、PWM速度控制端和风扇速度检测端。

其中，所述PWM速度控制端，用于接收所述主控SOC的指令，通过输出不同占空比的PWM波形，控制所连接的风扇的转速；所述风扇速度检测端，用于根据计数单位时间内的风扇输出的上升沿/下降沿来计算风扇的真实速度。

具体实现时，当矿机内部温度过高或者过低时，矿机内部的温度传感器将矿机实时的温度传送给主控SOC，主控SOC中的处理器模块根据实时温度信号计算所需风扇转速，并将所需风扇转速生成控制指令传送给PWM速度控制端，PWM速度控制端接收所述主控SOC的控制指令，调整并输出不同占空比的PWM波形，控制所连接的风扇的转速。而风扇速度检测端则实时检测风扇转速，并将实时的风扇转速传送给处理器模块，当处理器模块接收到风扇转速已经达到目的转速时，则不再下发控制指令。

在一种具体的实施方式中，如图3所示，控制板电路上还包括记忆卡插座，连接所述主控SOC，用于支持插拔记忆卡，并使系统能读写所述记忆卡里的内容。在一些实施例中，记忆卡可以为TF卡、CF卡、SD卡、MS卡或者是任何具有存储功能和插拔功能的存储卡，记忆卡插座为匹配这些记忆卡的插槽。其中，所述记忆卡内存储有系统启动文件。也就是说，当控制板电路上电后，当存储模块中存储的系统文件出现损坏导致无法开机时，可以选择从记忆卡启动系统，以备不时之需。

在一种具体的实施方式中，网络模块可以通过PHY芯片与RJ45连接实现。PHY 芯片上有大量模拟器件，MAC是全数字器件，现在的IC技术已经可以将PHY和 MAC集成在单芯片内。在外部，PHY芯片外部连接RJ45接口，通常在PHY芯片和 RJ45之间放置一个1∶1的隔离变压器作为绝缘模块，这种设置主要是有几个考虑： 1、芯片工作时产生的信号传送到很远的地方会有较大的直流分量损失；2、如果PHY 芯片和RJ45直连，电磁感应和静电很容易造成芯片损坏；3、电网环境不同造成连接两端的0V电平不一致，导致很大的电流会从电势高的设备流向电势低的设备。因此，在PHY芯片和RJ45之间放置一个隔离变压器，以防止出现上述的这些问题。

在一种具体的实施方式中，如图3所示，控制板电路上还包括选择启动模块，连接所述主控SOC，用于根据用户指令，选择利用所述NAND FLASH里的系统文件启动，还是利用所述记忆卡里的系统启动文件启动。正常情况下，当机器上电后，通过 NAND FLASH里的系统文件启动整机，但是，当NAND FLASH里的系统文件出现损坏时，则可以通过选择启动模块选择通过外接的记忆卡中存储的系统启动文件启动整机，从而保证了系统的安全启动。

在一种具体的实施方式中，如图3所示，控制板电路上还包括指示灯模块，连接所述主控SOC，用于指示所述控制板电路的工作状态。本实施例中的指示灯模块可以为红绿双色/4PIN弯脚带柱的LED灯，其中绿色代表控制板电路工作正常，红色代表异常或者故障。但是本实用新型不限于此，任何可以实现指示功能的LED组件都包括在本实用新型的保护范围内。

在一种具体的实施方式中，如图3所示，控制板电路上还包括开关复位按键，连接于所述主控SOC，用于在系统出现故障时，按下该复位键，系统会重新启动。在一种实施例中，可以采用短帽弯脚的插件按键实现开关复位按键的功能。

在一种具体的实施方式中，如图3所示，控制板电路上还包括IP报告上报按键，连接于所述主控SOC，用于将所述控制板的IP地址自动上报给管理端。例如，在部署矿场时，有的矿场没有为每个网络接入点分配固定的IP地址，这样就无法精确的管理每一台矿机。有了IP报告上报按键后，只要按下这个按键，该矿机的IP地址，就会自动上报给管理端，这样就知道矿场里，每台矿机的IP地址了。在一种实施例中，可以采用长帽弯脚的插件按键实现IP报告上报按键的功能。

在一种具体的实施方式中，如图3所示，所述运算板接口模块包含多个运算板接口，用于连接多个外部运算板。也就是说，本实用新型中涉及的运算板电路支持输出扩展，例如可设置9个或更多个运算板接口，累计可接9片或者更多片的运算板。在一种实施方式中，运算板接口可以采用直插18PIN双排带扣接口。

在本实用新型实施例中，为了提升整个控制板电路的数据处理及传输能力，如图5所示，主控SOC集成处理器模块和现场可编程门阵列FPGA两部分来处理数据。其中，所述处理器模块用于将通过所述外部网络获取的工作任务发送给所述现场可编程门阵列进行计算，并对所述外部运算板返回的输出结果数据进行校验；所述现场可编程门阵列FPGA用于将所述处理器模块发送的工作任务进行哈希计算，生成工作数据并发送给所述外部运算板，并且，所述现场可编程门阵列FPGA还接收外部运算板根据所述工作数据生成所述输出结果数据。在一种实施方式中，主控SOC可以采用 Xilinx公司的Zynq7010来实现，该SOC平台将ARM处理器和FPGA架构紧密集成，拥有双核ARM Cortex-A9 MPCore(667M)的高性能，低功耗特性，很好的满足了矿机的需要。这样一来，用FPGA计算工作数据，一是算的更快，可以提高整个矿机的算力；二是解放了处理器，使处理器可以去做其他的工作，例如对算力板返回的输出结果数据的校验、矿机温度的控制以及矿机交互数据的安全认证等。

在本实用新型实施例的控制板电路用于矿机的数据传输和控制时，控制板电路主要实现以下的数据处理过程：

步骤1，处理器模块将矿池下发的工作任务中的数据发送给现场可编程门阵列12。其中，工作任务中的数据包括：奖励数据coinbase和交易数据merkle bin。

步骤2，现场可编程门阵列根据工作任务中的数据进行哈希运算，生成工作数据，以向算力板发送工作数据；其中，现场可编程门阵列在根据工作任务中的数据进行哈希运算的过程中，获得一个中间结果数据，并对中间结果数据进行存储，工作数据包括中间结果数据。

哈希运算采用Sha256算法，Sha256算法的哈希值大小为256bit。Sha256算法是安全散列算法(Secure Hash Algorithm，SHA)系列算法的一种，SHA是美国国家安全局设计，美国国家标准与技术研究院发布的，主要适用于数字签名标准(Digital SignatureStandard，DSS)里面定义的数字签名算法(Digital Signature Algorithm， DSA)。

在具体实现中，FPGA首先根据奖励数据进行哈希运算，获得第一哈希值。并且，由于奖励数据通常不符合Sha256算法的要求，因此还需要在进行哈希运算前，将奖励数据扩展为满足Sha256算法要求的数据。

其次，FPGA根据第一哈希值与当前的交易数据进行哈希运算，获得第二哈希值。

具体实现中，可以根据奖励数据进行两次哈希运算，获得第一哈希值；同样地，也可以根据第一哈希值与当前的交易数据进行两次哈希运算，获得第二哈希值。

如果是根据奖励数据进行两次哈希运算，获得第一哈希值，则可以是：根据奖励数据进行第一次哈希运算，获得第三哈希值；根据第三哈希值与预设的第一数据进行第二次哈希运算，获得第一哈希值。

如果是根据第一哈希值与当前的交易数据进行两次哈希运算，获得第二哈希值，则可以是：根据第一哈希值与当前的交易数据进行第一次哈希运算，获得第四哈希值；根据第四哈希值与预设的第二数据进行第二次哈希运算，获得第二哈希值。

其中，预设的第一数据与第二数据不同，并且第一数据与第二数据均至少为256bit。

在计算得到第二哈希值后，判断当前的交易数据是否为最后一个交易数据。若当前的交易数据为最后一个交易数据，以第二哈希值作为交易根；若当前的交易数据不为最后一个交易数据，以下一个交易数据作为当前的交易数据，重新进行第一哈希值和交易数据的哈希运算。

若当前的交易数据为最后一个交易数据，则FPGA以第二哈希值作为交易根进行哈希运算，获得一个中间结果数据。并且，FPGA根据中间结果数据，生成工作数据，以向算力板发送工作数据。FPGA向算力板每发送一个工作数据，生成一个表示工作数据次序的工作ID。工作ID可以由计数器生成，例如工作ID为1、2、3、4、5等。

FPGA对工作ID进行存储；并根据工作ID按照预设的算法计算一个存储地址。

具体实现中，工作ID存储于符合先进先出原则的存储队列中，根据工作ID计算的存储地址＝起始地址+work ID*Number，其中Number表示所要存储的数据占用的内存大小。

FPGA将工作数据对应的中间结果数据存储于存储地址。具体实现中，中间结果数据占用的内存大小为64byte，则根据工作ID计算的存储地址＝起始地址+work ID*64byte。例如，将中间结果数据存储于双倍速率同步动态随机存储器DDR(Double Data Rate)内。

步骤3，在算力板根据工作数据计算完成后，FPGA接收算力板对工作数据进行运算产生的输出结果数据，对输出结果数据进行存储。

步骤4，处理器模块每获取一个中间结果数据，保持中间结果数据不变，获取输出结果数据，对输出结果数据进行校验，直至获得符合预设条件的输出结果数据。

具体实现中，处理器模块每获取一个中间结果数据可以包括：FPGA接收算力板返回的初始输出结果数据，对初始输出结果数据进行存储，并向处理器模块返回一个工作ID；处理器模块根据工作ID按照预设的算法计算一个存储地址，从存储地址中获取一个中间结果数据。

具体实现中，处理器模块对输出结果数据进行校验可以包括：处理器模块检测当前的输出结果数据进行哈希运算的结果是否小于预设的难度值；若当前的输出结果数据进行哈希运算的结果大于或等于预设的难度值，将当前的输出结果数据返回给矿池；若当前的输出结果数据进行哈希运算的结果小于预设的难度值，获取下一个输出结果数据作为当前的输出结果数据，执行检测当前的输出结果数据进行哈希运算的结果是否小于预设的难度值的操作。

其中，输出结果数据进行哈希运算采用Sha256算法，具体地，输出结果数据可以进行两次哈希运算。因此，输出结果数据的校验过程采用两次哈希运算获取满足难度目标的输出结果数据，其工作量证明是无数次哈希运算穷举并比对的过程。

同时，处理器模块和FPGA对数据的处理过程，通过采用两次哈希运算，可以增加工作量，增加破解的难度。

通过本实用新型实施例的控制板电路，上述步骤1和4是通过处理器模块实现，步骤2和3可以通过现场可编程门阵列实现。处理器模块可以采用微处理器MPU，现场可编程门阵列与MPU通过AXI接口连接，现场可编程门阵列与算力板通过 UART连接，其中根据需要现场可编程门阵列可以与多块算力板连接。

由于现场可编程门阵列以并行运算为主，因此现场可编程门阵列相比于处理器模块可以同时处理512bit的数据，而不需要将512bit的数据分割成多个64bit的数据分别进行处理，处理速度更快，可以实现对矿机的加速。

另外，本实用新型实施例的控制板电路还可以实现对挖矿业务的安全认证。具体实现如下：在FPGA向算力板发送工作数据的同时，处理器模块用根据工作数据生成循环冗余校验码CRC并写入到工作数据中，即：FPGA向算力板下发的工作数据中还包括所述工作数据的CRC校验码。算力板接收到包含了CRC校验码的工作数据后，首先对工作数据中的CRC校验码进行校验，若校验通过，才对工作数据进行计算，生成输出结果数据，并同时生成输出结果数据的CRC校验码并写入到数据结果数据中，也就是说，在算力板向控制板电路返回的输出结果数据中，同时包含有输出结果数据的CRC校验码。同时，算力板还将存储在寄存器中的芯片ID同时发送给控制板电路，以便用于对后续接收到的签名数据进行验证。

控制板电路中的处理器模块接收到包含有CRC校验码的输出结果数据以及芯片ID后，生成认证请求上报给外部的认证中心服务器。具体实现时，处理器模块首先基于输出结果数据中的CRC校验码对输出结果数据进行校验，在输出结果数据通过校验后，基于输出结果数据和芯片ID生成认证请求，并上报给外部的认证中心服务器。

认证中心服务器基于从矿池中获取到的工作任务信息对矿机的控制板电路传送的输出结果数据进行认证，通过识别获取到的工作任务信息是否包括输出结果数据，判断输出结果数据是否属于矿池；若获取到的工作任务信息包括输出结果数据，输出结果数据属于矿池，则输出结果数据通过认证；否则，若获取到的工作任务信息包括输出结果数据，则输出结果数据未通过认证。在输出结果数据通过认证后，认证中心服务器对输出结果数据进行签名，生成认证响应消息，具体是：从密钥库中获取芯片 ID对应的私钥；以及利用芯片ID对应的私钥对输出结果数据进行签名。其中的私钥可以是非对称算法方式的密钥对中的私钥。

认证中心服务器将认证响应消息发送给控制板电路，且控制板电路向算力板发送认证响应消息，各个算力板根据认证响应消息中的芯片ID接收各自的认证响应消息。当认证响应消息为认证通过时(包括接收到认证响应消息，以及认证响应消息中的签名数据正确)，算力板进入激活状态继续挖矿，这样一来，避免了各种网络安全的问题，提高了比特币挖矿业务的安全性。

图6为本实用新型实施例的一种电子设备的结构示意图。如图所示，包括电源、控制板电路及运算板电路，所述控制板电路及运算板电路均连接所述电源，所述控制板电路连接所述运算板电路，且所述运算板电路包括多个运算板，其特征在于，所述控制电路包括主控SOC以及与其相连接的网络模块、存储模块、电源模块、风扇接口模块和运算板接口模块。

其中，所述电源模块用于为所述控制板电路供电；所述存储模块用于存储所述主控SOC运行所需的程序和变量，以及存储包括系统启动文件在内的系统文件；所述网络模块用于连接外部网络，并将通过所述外部网络获取的工作任务传送给所述主控 SOC处理；所述风扇接口模块用于连接风扇，并实现所述主控SOC与风扇之间的通信；所述外部运算板接口用于连接所述运算板电路，并实现所述主控SOC与所述运算板电路之间的通信；所述主控SOC用于将所述网络模块传送的工作任务经过运算生成工作数据，传送给所述运算板电路进行计算，并将所述运算板电路计算得到的输出结果数据反馈给外部网络。

在一种实施方式中，电子设备为矿机。在进行数据的处理时，用FPGA计算工作数据并发送给算力板，处理器可以用于实现对算力板返回的输出结果数据的校验、矿机温度的控制以及矿机交互数据的安全认证等。

本实用新型实施例所公开的控制板电路和电子设备，搭载有串口、网口、记忆卡接口等功能，并较好的考虑了产品的输出功能扩展，信号传输稳定，实现了高性能、低功耗的特性，很好的满足了矿机的需要。并且，本实用新型通过将处理器和FPGA 架构紧密集成，分工协作，大大提升了矿机的算力，使矿机满足不断提升的算力需求，以适应挖矿业务日益激烈的竞争。

本实用新型实施例中所描述的各种说明性的逻辑块，或单元都可以通过通用处理器，数字信号处理器，专用集成电路(ASIC)，现场可编程门阵列或其它可编程逻辑装置，离散门或晶体管逻辑，离散硬件部件，或上述任何组合的设计来实现或操作所描述的功能。通用处理器可以为微处理器，可选地，该通用处理器也可以为任何传统的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以通过计算装置的组合来实现，例如数字信号处理器和微处理器，多个微处理器，一个或多个微处理器联合一个数字信号处理器核，或任何其它类似的配置来实现。

本领域技术人员还可以了解到本实用新型实施例列出的各种说明性逻辑块(illustrative logical block)，单元，和步骤可以通过电子硬件、电脑软件，或两者的结合进行实现。为清楚展示硬件和软件的可替换性(interchangeability)，上述的各种说明性部件(illustrative components)，单元和步骤已经通用地描述了它们的功能。这样的功能是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个系统的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用，可以使用各种方法实现所述的功能，但这种实现不应被理解为超出本实用新型实施例保护的范围。

本实用新型实施例中所描述的方法或算法的步骤可以直接嵌入硬件、处理器执行的软件模块、或者这两者的结合。软件模块可以存储于RAM存储器、闪存、ROM 存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM 或本领域中其它任意形式的存储媒介中。示例性地，存储媒介可以与处理器连接，以使得处理器可以从存储媒介中读取信息，并可以向存储媒介存写信息。可选地，存储媒介还可以集成到处理器中。处理器和存储媒介可以设置于ASIC中，ASIC可以设置于用户终端中。可选地，处理器和存储媒介也可以设置于用户终端中的不同的部件中。

本实用新型中应用了具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (12)

1.一种控制板电路，其特征在于，包括主控SOC以及与其相连接的网络模块、存储模块、电源模块、风扇接口模块和运算板接口模块；其中，

所述电源模块用于为所述控制板电路供电；

所述存储模块用于存储所述主控SOC运行所需的程序和变量，以及存储包括系统启动文件在内的系统文件；

所述网络模块用于连接外部网络，并将通过所述外部网络获取的工作任务传送给所述主控SOC处理；

所述风扇接口模块用于连接风扇，并实现所述主控SOC与风扇之间的通信；

所述外部运算板接口用于连接外部运算板，并实现所述主控SOC与所述外部运算板之间的通信；

所述主控SOC用于将所述网络模块传送的工作任务经过运算生成工作数据，传送给所述外部运算板进行计算，并将所述外部运算板计算得到的输出结果数据反馈给外部网络。

2.根据权利要求1所述的控制板电路，其特征在于，所述主控SOC包括处理器模块和现场可编程门阵列；其中，

所述处理器模块用于将通过所述外部网络获取的工作任务发送给所述现场可编程门阵列进行计算，并对所述外部运算板返回的输出结果数据进行校验；

所述现场可编程门阵列用于将所述处理器模块发送的工作任务进行哈希计算，生成工作数据并发送给所述外部运算板，并且接收所述外部运算板根据所述工作数据生成并反馈的所述输出结果数据。

3.根据权利要求1所述的控制板电路，其特征在于，所述风扇接口模块至少包含两个风扇接口，且每一所述风扇接口包括电源端、接地端、PWM速度控制端和风扇速度检测端；

所述PWM速度控制端，用于接收所述主控SOC的指令，通过输出不同占空比的PWM波形，控制所连接的风扇的转速；

所述风扇速度检测端，用于根据计数单位时间内的风扇输出的上升沿/下降沿来计算风扇的真实速度。

4.根据权利要求1所述的控制板电路，其特征在于，所述存储模块包括DDR模块和NANDFLASH模块；其中，

所述DDR模块连接所述主控SOC，用于存储所述主控SOC运行所需的程序和变量；

所述NAND FLASH模块连接所述主控SOC，用于存储包括U-Boot、kernel、配置信息在内的系统文件。

5.根据权利要求4所述的控制板电路，其特征在于，还包括记忆卡插座，连接所述主控SOC，用于支持插拔记忆卡，并使系统能读写所述记忆卡里的内容；

其中，所述记忆卡内存储有系统启动文件。

6.根据权利要求5所述的控制板电路，其特征在于，还包括选择启动模块，连接所述主控SOC，用于根据用户指令，选择利用所述NAND FLASH里的系统文件启动，还是利用所述记忆卡里的系统启动文件启动。

7.根据权利要求1所述的控制板电路，其特征在于，还包括指示灯模块，连接所述主控SOC，用于指示所述控制板电路的工作状态。

8.根据权利要求1所述的控制板电路，其特征在于，还包括开关复位按键，连接于所述主控SOC，用于在系统出现故障时，实现一键重启系统。

9.根据权利要求1所述的控制板电路，其特征在于，还包括IP报告上报按键，连接于所述主控SOC，用于将所述控制板的IP地址自动上报给管理端。

10.根据权利要求1所述的控制板电路，其特征在于，所述运算板接口模块包含多个运算板接口，用以连接多个外部运算板。

11.一种电子设备，包括电源、控制板电路及运算板电路，所述控制板电路及运算板电路均连接所述电源，所述控制板电路连接所述运算板电路，且所述运算板电路包括多个运算板，其特征在于，所述控制板电路包括主控SOC以及与其相连接的网络模块、存储模块、电源模块、风扇接口模块和运算板接口模块；其中，

所述电源模块用于为所述控制板电路供电；

所述存储模块用于存储所述主控SOC运行所需的程序和变量，以及存储包括系统启动文件在内的系统文件；

所述网络模块用于连接外部网络，并将通过所述外部网络获取的工作任务传送给所述主控SOC处理；

所述风扇接口模块用于连接风扇，并实现所述主控SOC与风扇之间的通信；

所述外部运算板接口用于连接所述运算板电路，并实现所述主控SOC与所述运算板电路之间的通信；

所述主控SOC用于将所述网络模块传送的工作任务经过运算生成工作数据，传送给所述运算板电路进行计算，并将所述运算板电路计算得到的输出结果数据反馈给外部网络。

12.根据权利要求11所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备为矿机。