Banana Pi BPI-F3 — одноплатный компьютер промышленного класса производства Shenzhen SinoVoIP на базе восьмиядерного SoC SpacemiT K1 с архитектурой RISC-V. Плата сочетает восемь 64-битных ядер X60, встроенный AI-ускоритель производительностью до 2 TOPS, до 16 ГБ LPDDR4/4X, два порта Gigabit Ethernet и несколько интерфейсов PCIe для расширения.
BPI-F3 рассчитана прежде всего на разработку встраиваемых, сетевых и промышленных систем на RISC-V. На плате доступны eMMC, microSD, M.2 Key M, Mini PCIe, четыре USB 3.0, HDMI, два MIPI CSI и 26-контактный разъём GPIO.
Плата выпускается в конфигурациях с 2, 4, 8 или 16 ГБ LPDDR4/4X и eMMC объёмом 8, 16, 32 или 128 ГБ. Благодаря двум Ethernet-портам, PCIe и возможности установки NVMe-накопителя BPI-F3 может использоваться как основа для сетевых шлюзов, NAS, edge-компьютеров и другой промышленной электроники.
- 1 Основные характеристики Banana Pi BPI-F3
- 2 Технические характеристики
- 2.1 Процессор и SoC
- 2.2 AI-ускоритель
- 2.3 Графический процессор
- 2.4 Оперативная память
- 2.5 Хранилище
- 2.6 Сетевые интерфейсы
- 2.7 USB
- 2.8 Видео
- 2.9 Камеры и дисплей
- 2.10 PCIe и M.2
- 2.11 GPIO и периферия
- 2.12 Распиновка GPIO
- 2.13 Debug UART
- 2.14 Питание
- 2.15 Охлаждение
- 2.16 Температурный диапазон
- 2.17 Размеры и конструкция
- 3 Интерфейсы и разъёмы
- 4 Операционные системы
- 5 Возможности и особенности
- 6 Для чего подходит Banana Pi BPI-F3
- 7 Преимущества
- 8 Ограничения
- 9 Banana Pi BPI-F3 и похожие RISC-V-платы
- 10 Заключение
- 11 Материалы
- 12 Читайте также
Основные характеристики Banana Pi BPI-F3
- SoC: SpacemiT K1, 8-ядерный RISC-V X60
- Архитектура: 64-битная RISC-V, RVA22, RV64GCVB, RVV 1.0
- Частота CPU: до 2,0 ГГц
- AI-ускоритель: до 2 TOPS
- GPU: Imagination IMG BXE-2-32, до 819 МГц
- ОЗУ: 2 / 4 / 8 / 16 ГБ LPDDR4/4X
- eMMC: 8 / 16 / 32 / 128 ГБ
- SPI Flash: опционально 4 МБ SPI NOR или 32 МБ SPI NAND
- Хранилище: microSD + eMMC + M.2 NVMe
- Ethernet: 2 × Gigabit Ethernet
- Wi-Fi: двухдиапазонный Wi-Fi 6
- Bluetooth: 4.2
- USB: 4 × USB 3.0 Type-A Host + 1 × USB 2.0 Type-C OTG
- Видео: полноразмерный HDMI 1.4, до 1080p60
- Камеры: 2 × MIPI CSI
- Дисплей: MIPI DSI
- PCIe: PCIe 2.1, несколько линий для M.2 и Mini PCIe
- GPIO: 26-контактный разъём
- Рабочая температура: −40…+85 °C
- Размеры: 148 × 100 мм
- Масса: около 200 г
Технические характеристики
Процессор и SoC
В основе Banana Pi BPI-F3 находится SpacemiT K1 — восьмиядерный 64-битный RISC-V процессор семейства X60. Ядра поддерживают профиль RVA22, расширения RV64GCVB и векторные вычисления RVV 1.0 с векторной длиной 256 бит.
Максимальная частота CPU для используемой на BPI-F3 конфигурации достигает примерно 2,0 ГГц. SpacemiT позиционирует K1 как универсальный RISC-V SoC для SBC, сетевого оборудования, edge-компьютеров и промышленной автоматики.
AI-ускоритель
SpacemiT K1 включает аппаратные возможности для AI-вычислений производительностью до 2 TOPS. В документации Banana Pi этот показатель обозначен как AI computing power, интегрированная в платформу RISC-V.
Практическое использование AI-возможностей зависит от применяемого SDK, драйверов и программного стека SpacemiT. Поэтому наличие аппаратного ускорителя не означает автоматическую поддержку любой модели машинного обучения.
Графический процессор
За обработку графики отвечает Imagination IMG BXE-2-32 с частотой до 819 МГц. Современный программный стек для этой платформы поддерживает Vulkan 1.3, OpenGL ES и OpenCL; фактические возможности зависят от версии драйверов и операционной системы.
Оперативная память
BPI-F3 выпускается с 2, 4, 8 или 16 ГБ LPDDR4/4X. Память распаяна на плате и использует 32-битный интерфейс с частотой до 2400 MT/s.
Хранилище
Для хранения данных предусмотрено несколько вариантов. В зависимости от конфигурации плата комплектуется 8, 16, 32 или 128 ГБ eMMC. Также доступен слот microSD.
Для загрузочных компонентов могут применяться дополнительные микросхемы 4 МБ SPI NOR или 32 МБ SPI NAND, в зависимости от версии платы.
Сетевые интерфейсы
На BPI-F3 установлены два независимых порта Gigabit Ethernet. Они подходят для сетевых шлюзов, маршрутизации, NAS и других задач, где требуется одновременно несколько проводных сетевых соединений.
Плата также поддерживает беспроводную связь через модуль Realtek RTL8852BS: двухдиапазонный Wi-Fi 6 и Bluetooth 4.2.
USB
Согласно аппаратной спецификации BPI-F3, на плате установлены четыре USB 3.0 Type-A Host. Для подключения в режиме OTG предусмотрен дополнительный USB Type-C с интерфейсом USB 2.0.
Таким образом, BPI-F3 предоставляет значительно больше USB-портов, чем указано в некоторых кратких описаниях платы. Четыре Type-A предназначены для периферии и накопителей, а Type-C используется как OTG-интерфейс.
Видео
Видеовыход реализован через полноразмерный HDMI 1.4. Максимальное заявленное разрешение — 1080p при 60 кадрах/с.
SoC также поддерживает аппаратное кодирование и декодирование видео вплоть до 4K, однако это не означает вывод 4K через физический HDMI-порт платы.
Камеры и дисплей
Для камер предусмотрены два интерфейса MIPI CSI. Плата поддерживает подключение двух камер и может использоваться в системах компьютерного зрения и edge AI.
Для дисплейных устройств также предусмотрен интерфейс MIPI DSI.
PCIe и M.2
BPI-F3 предоставляет до пяти линий PCIe 2.1, распределённых между несколькими интерфейсами расширения. Два PCIe-линии используются для M.2 Key M, предназначенного прежде всего для NVMe-накопителей и других PCIe-устройств.
Дополнительная линия PCIe используется интерфейсом Mini PCIe. Через него также возможно подключение 4G-модема при наличии соответствующей SIM-карты и совместимого модуля.
GPIO и периферия
На плате установлен 26-контактный разъём GPIO. Он предоставляет линии общего назначения, I²C, SPI и UART, а также выводы питания 3,3 и 5 В.
Распиновка GPIO
| Pin | Сигнал | Функция | Сигнал | Pin |
|---|---|---|---|---|
| 1 | VCC3V3_SYS | Питание 3,3 В | VCC5V0_OUT | 2 |
| 3 | AP_I2C4_SDA_3V3 | I²C4 SDA | VCC5V0_OUT | 4 |
| 5 | AP_I2C4_SCL_3V3 | I²C4 SCL | GND | 6 |
| 7 | GPIO_70_3V3 | GPIO | R_UART0_TXD_3V3 | 8 |
| 9 | GND | Земля | R_UART0_RXD_3V3 | 10 |
| 11 | GPIO_71_3V3 | GPIO | GPIO_74_3V3 | 12 |
| 13 | GPIO_72_3V3 | GPIO | GND | 14 |
| 15 | GPIO_73_3V3 | GPIO | GPIO_91_3V3 | 16 |
| 17 | VCC3V3_SYS | Питание 3,3 В | GPIO_92_3V3 | 18 |
| 19 | SPI3_MOSI_3V3 | SPI3 MOSI | GND | 20 |
| 21 | SPI3_MISO_3V3 | SPI3 MISO | GPIO_49_3V3 | 22 |
| 23 | SPI3_SCLK_3V3 | SPI3 CLK | SPI3_CS_3V3 | 24 |
| 25 | GND | Земля | GPIO_50_3V3 | 26 |
Все сигналы GPIO в этой таблице имеют логический уровень 3,3 В. При подключении внешних устройств необходимо соблюдать указанный уровень напряжения.
Debug UART
Для низкоуровневой диагностики и просмотра загрузочной консоли предусмотрен отдельный UART0 Debug. На плате используется отдельный 3-контактный UART-разъём с сигналами TXD, RXD и GND.
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Интерфейс | UART0 Debug |
| Уровень | 3,3 В TTL |
| TX | TXD платы → RX USB-UART |
| RX | RXD платы ← TX USB-UART |
| GND | Общий GND |
| Скорость | 115200 бод |
| Формат | 8N1 |
| Аппаратное управление потоком | Не используется |
Для подключения используется обычный 3,3-вольтовый USB-UART адаптер. Подключение 5-вольтового последовательного интерфейса напрямую к UART платы недопустимо.
Питание
Плата поддерживает питание через DC IN и USB Type-C. Type-C одновременно используется как USB 2.0 OTG-интерфейс.
Питание по PoE
Banana Pi BPI-F3 поддерживает Power over Ethernet (PoE) через второй порт Gigabit Ethernet RJ45-2. Для работы этой функции требуется установить дополнительный PoE-модуль на предусмотренное на плате место. После установки питание может подаваться по Ethernet-кабелю от совместимого PoE-коммутатора или другого оборудования PSE, поэтому отдельный блок питания для платы в таком сценарии не требуется.
Banana Pi указывает возможность использования дополнительного PoE HAT/модуля именно для BPI-F3. Это удобно для промышленных контроллеров, сетевых шлюзов, робототехнических систем и других устройств, где желательно передавать данные и питание по одному Ethernet-кабелю.
Для систем с NVMe, несколькими USB-устройствами и дополнительными модулями необходимо использовать качественный источник питания с достаточным запасом по мощности. Особенно это важно для промышленной эксплуатации и конфигураций с высокой загрузкой CPU.
Охлаждение
При продолжительной высокой нагрузке восьмиядерный K1 выделяет заметное количество тепла. Для стабильной работы под длительной нагрузкой рекомендуется использовать радиатор с вентилятором или другой эффективный способ отвода тепла. Для BPI-F3 производитель и продавцы предлагают совместимые комплекты охлаждения.
Температурный диапазон
BPI-F3 рассчитана на широкий диапазон рабочих температур −40…+85 °C. Это одна из причин, по которой плата позиционируется Banana Pi как промышленное решение.
Размеры и конструкция
Размеры платы составляют 148 × 100 мм, масса — около 200 г. Это существенно крупнее компактных домашних SBC, зато такой формат позволяет разместить большое количество разъёмов и интерфейсов расширения.
Интерфейсы и разъёмы
- 4 × USB 3.0 Type-A — подключение периферии и накопителей;
- USB Type-C 2.0 OTG — подключение устройства в режиме OTG;
- 2 × Gigabit Ethernet — два сетевых порта;
- HDMI 1.4 — видеовыход до 1080p60;
- 2 × MIPI CSI — подключение камер;
- MIPI DSI — подключение дисплея;
- M.2 Key M — PCIe-накопители и другие устройства;
- Mini PCIe — дополнительные PCIe-модули, включая 4G;
- microSD — карта памяти;
- 26-pin GPIO — UART, I²C, SPI и GPIO.
Операционные системы
Для BPI-F3 существует несколько Linux-систем и дистрибутивов, ориентированных на RISC-V.
- Bianbu — одна из основных программных платформ для SpacemiT K1;
- Debian — доступные сборки для riscv64;
- Ubuntu — в том числе сборки на базе Ubuntu 24.04;
- Armbian — поддерживается отдельными сборками для BPI-F3;
- Fedora — доступны riscv64-образы для BPI-F3.
В отличие от ARM-плат Banana Pi, программная экосистема BPI-F3 зависит от поддержки RISC-V. Драйверы, аппаратное ускорение и отдельные приложения могут иметь ограничения в зависимости от версии ядра и используемого дистрибутива.
Возможности и особенности
- восьмиядерный RISC-V SoC SpacemiT K1;
- поддержка RVA22 и RVV 1.0;
- AI-ускорение до 2 TOPS;
- до 16 ГБ LPDDR4/4X;
- до 128 ГБ eMMC;
- 2 × Gigabit Ethernet;
- Wi-Fi 6 и Bluetooth 4.2;
- 4 × USB 3.0;
- M.2 Key M и Mini PCIe;
- 2 × MIPI CSI;
- рабочий диапазон −40…+85 °C.
Для чего подходит Banana Pi BPI-F3
Наличие двух Gigabit Ethernet, M.2, Mini PCIe и большого количества USB-портов делает BPI-F3 подходящей платформой для сетевых шлюзов, NAS, edge-компьютеров и промышленной автоматики.
RISC-V архитектура и поддержка RVA22/RVV 1.0 делают плату удобной для разработки и тестирования программного обеспечения под современные RISC-V процессоры. Встроенный AI-ускоритель может использоваться в задачах локального машинного обучения при наличии соответствующего программного стека.
Преимущества
- восьмиядерный RISC-V процессор;
- до 16 ГБ LPDDR4/4X;
- до 128 ГБ eMMC;
- два Gigabit Ethernet;
- Wi-Fi 6 и Bluetooth 4.2;
- четыре USB 3.0;
- M.2 и Mini PCIe;
- широкий диапазон рабочих температур.
Ограничения
- программная экосистема RISC-V пока требует более внимательного выбора дистрибутива, драйверов и приложений;
- аппаратное ускорение AI и графики зависит от доступности соответствующих драйверов и SDK;
- для длительной высокой нагрузки рекомендуется эффективное охлаждение;
- по размерам плата заметно крупнее компактных SBC, ориентированных на домашние проекты.
Banana Pi BPI-F3 и похожие RISC-V-платы
BPI-F3 относится к поколению RISC-V-плат на базе SpacemiT K1. Ближайшими по процессорной платформе являются другие устройства на K1, однако их набор интерфейсов и назначение может существенно отличаться.
Заключение
Banana Pi BPI-F3 — промышленный одноплатный компьютер на восьмиядерном RISC-V SoC SpacemiT K1 с поддержкой RVA22 и RVV 1.0. Плата получила до 16 ГБ LPDDR4/4X, до 128 ГБ eMMC, два Gigabit Ethernet, Wi-Fi 6, Bluetooth 4.2 и несколько интерфейсов PCIe.
Особенно интересен набор интерфейсов: четыре USB 3.0, M.2 Key M, Mini PCIe, два MIPI CSI, MIPI DSI и 26-pin GPIO делают BPI-F3 универсальной платформой для сетевых и промышленных систем.
При выборе платы необходимо учитывать состояние программной экосистемы RISC-V. Поддержка конкретных приложений, графического ускорения и AI зависит от используемой версии ядра, драйверов и SDK.
Материалы
- Banana Pi Wiki — официальная страница BPI-F3
- Banana Pi Docs — документация BPI-F3
- U-Boot — работа с Debug UART BPI-F3
- Armbian — Banana Pi BPI-F3
