Difference between revisions of "NanoPi R4S/zh"

Revision as of 05:50, 1 December 2020

English

1 介绍

• NanoPi R4S（以下简称R4S）是友善电子团队最新推出的一款实现满速率双千兆的、完全开源的Iot应用神器。
• NanoPi R4S 使用RK3399 CPU，有两个千兆网口和两个USB3.0接口，最大4G DDR4内存，友善电子团队为NanoPi R4S专门移植了OpenWrt系统，支持Docker CE, 完全开源，用于企业物联网二次开发，个人定制NAS，家庭物联网网关等。

2 NanoPi R4S资源特性

• SoC: Rockchip RK3399
  • CPU: big.LITTLE，Dual-Core Cortex-A72(up to 2.0GHz) + Quad-Core Cortex-A53(up to 1.5GHz)
  • GPU: Mali-T864 GPU，supports OpenGL ES1.1/2.0/3.0/3.1, OpenCL, DX11, and AFBC
  • VPU: 4K VP9 and 4K 10bits H265/H264 60fps decoding, Dual VOP, etc
• PMU: RK808-D PMIC, cooperated with independent DC/DC, enabling DVFS, software power-down, RTC wake-up, system sleep mode
• RAM: 1GB DDR3/4GB LPDDR4
• Flash: no Onboard eMMC
• Ethernet: one Native Gigabit Ethernet, and one PCIe Gigabit Ethernet
• USB: two USB 3.0 Type-A ports
• Pin header extension interface
  • 2x5-pin header: SPI x 1, I2C x 1
  • 4-pin header: USB 2.0
• microSD Slot x 1
• Debug: one Debug UART, 3 Pin 2.54mm header, 3V level, 1500000bps
• LEDs: 1 x power LED and 3 x GPIO Controlled LED (SYS, LAN, WAN)
• others:
  • 2 Pin 1.27/1.25mm RTC battery input connector
  • one UserKey
  • one 5V Fan connector
• Power supply: DC 5V/3A, via USB-C connector or Pin header
• PCB: 8 Layer, 66 mm x 66 mm
• Temperature measuring range: 0℃ to 80℃

3 接口布局和尺寸

3.1 接口布局

NanoPi R4S Layout

• 2x5-pin header

Pin#	Assignment	Pin#	Assignment
1	VDD_5V	2	VDD_3.3V
3	VDD_5V	4	I2C3_SDA
5	GND	6	I2C3_SCL
7	SPI1_CLK	8	SPI1_MOSI
9	SPI1_CS	10	SPI1_MISO

• 4-pin header

1	2	3	4
VDD_5V	USB_DM	USB_DP	GND

• Debug UART Pin Spec

3V level signals, 1500000bps

Pin#	Assignment	Description
1	GND	0V
2	UART2DBG_TX	output
3	UART2DBG_RX	intput

• USB Port

Each USB 3.0 port has 2A overcurrent protection.

• RTC

RTC backup current is 27uA.

Connector P/N: Molex 53398-0271

Notes

1. Power Input : 5V/3A, via USB Type-C(USB PD Specification is not supported) or Pin1&Pin2 of the 2x5-pin header

4 快速入门

4.1 准备工作

要开启你的NanoPi R4S新玩具，请先准备好以下硬件

• NanoPi R4S主板
• MicroSD卡/TF卡: Class10或以上的 8GB SDHC卡
• 一个MicroUSB接口的外接电源，要求输出为5V/2A（可使用同规格的手机充电器）
• 一台电脑，需要联网，建议使用Ubuntu 16.04 64位系统

4.2 安装系统

4.2.1 下载系统固件

首先访问下载地址下载需要的固件文件(officail-ROMs目录)和烧写工具(tools目录)：

固件文件:
rk3399-sd-friendlycore-focal-4.19-arm64-YYYYMMDD.img.zip	基于UbuntuCore 20.04 和 Linux-4.19 Kernel
rk3399-sd-friendlywrt-5.4-YYYYMMDD.img.zip	基于OpenWrt 和 Linux-5.4 Kernel
Flashing Utility:
win32diskimager.rar	Windows 下的启动卡制作工具，在Linux下可使用dd命令代替

4.2.2 烧写Linux系统

4.2.2.1 烧写到TF卡

• FriendlyCore / FriendlyWrt 等系统都属于 Linux 系统，所以它们的烧写方法是一样。
  
• 将 Linux 系统固件和烧写工具 win32diskimager.rar 分别解压，在 Windows 下插入TF卡（限4G及以上的卡)，以管理员身份运行烧写工具 win32diskimager，在烧写工具 win32diskimager 的界面上，选择你的TF卡盘符，选择Linux 系统固件，点击 Write 按钮烧写。

成功烧写后，会看到如下界面：

• 当制作完成TF卡后，拔出TF卡插入 BOOT 卡槽，上电启动（注意，这里需要5V/2A的供电），你可以看到STAT灯闪烁，这时你已经成功启动系统。;

5 FriendlyWrt的使用

5.1 FriendlyWrt简介

FriendlyWrt是友善电子基于OpenWrt定制的系统，完全开源，用于企业物联网二次开发，个人定制NAS等。

5.2 首次开机的初始化

首次上电开机，系统需要做以下一些初始化工作：
1）扩展根文件系统
2）初始化设置（会执行/root/setup.sh)
所以第一次开机需要等待片刻（约2～3分钟），再对FriendlyWrt进行设置，可以在openwrt网页上进入ttyd终端，当提示符显示为 root@FriendlyWrt 表示系统已经初始化完成。

root@FriendlyWrt

5.3 帐户与密码

默认的密码是password(某些版本是空密码），请设置或更改一个较安全的密码用于web登录与ssh登录，建议在将NanoPi-R4S连接到互联网之前完成此设置。

5.4 连接网络

用网线连接NanoPi-R4S的WAN口到你的主路由器，默认将从你的主路由器通过DHCP自动获取IP地址，请登入你的路由器后台查看并记住NanoPi-R4S的IP地址。

5.5 登录FriendlyWrt

将电脑连接到 NanoPi-R4S 的LAN口，如果电脑没有网口，可将无线AP的LAN口与NanoPi-R4S的LAN口相连接，电脑再通过WiFi连接到无线AP，在电脑浏览器上输入以下网址即可进入FriendlyWrt管理页面:

• http://friendlywrt/
• http://192.168.2.1/
• http://[fd00:ab:cd::1]

以上是NanoPi-R4S的LAN口地址，WAN口会从你的主路由器动态获取IP地址。

5.6 建议的安全性设置

以下设置事项非常建议在将 NanoPi-R4S 接入互联网之前完成，因为在空密码或弱密码的状态下将NanoPi-R4S接入互联网，极易受到网络攻击。

• 设置一个安全的密码

进入 系统->管理权 界面设置密码。

• 禁止从wan访问ssh，更换端口

进入 系统->管理权->SSH访问，将接口限制为 lan，将端口设置为其他非常用端口，例如 23333。

5.7 安全的关机操作

进入ttyd终端，输入poweroff命令敲回车，待led灯熄灭，再拔开电源。

5.8 安装软件包

5.8.1 更新可用软件包列表

安装软件前，先更新可用软件包列表:

$ opkg update

5.8.2 查看可安装的软件包

$ opkg list

5.8.3 查看已安装的软件

$ opkg list-installed

5.8.4 安装软件

$ opkg install <包各称>

5.8.5 删除软件

$ opkg remove <包各称>

5.9 FriendlyWrt的一些常见问题

• 无法拨号上网
  • 进入“网络“->“防火墙“，将 “WAN区域“ 的“入站数据“，“出站数据“与“转发“均设置为 “接受”;
  • 如仍无法上网，可尝试关闭IPV6;
• 无法开机，LED灯不亮
  • 尝试更换电源适配器和电缆，推荐使用 5V/2A 以上规格的电源供应;
  • 注意，部分Type-C接口的快速充电器会有延迟，可能需要几秒钟才开始提供电量;
• 做二级路由时，电脑无法连接互联网
  • 如果你的主网络是IPv4，而NanoPi-R4S工作在IPv6，电脑有可能无法连接互联网，建议关闭IPv6 (本WiKi后面有介绍方法)，或将主路由切换到IPv6;
• 如果你有问题，或有更好的建议，欢迎发送邮件到 techsupport@friendlyarm.com;

5.10 让FriendlyWrt重新生成网络设置

此方法会触发 FriendlyWrt 重新识别硬件型号，并生成 /etc/config 下的网络配置，类拟但不完全等效于恢复出厂设置:

rm -rf /etc/board.json /etc/config/system /etc/config/network /etc/config/wireless /etc/firstboot_* /root/.friendlyelec
reboot

/root/setup.sh 初始化脚本会在下次开机时再次被执行，所以你可以通过此途径来调试 /root/setup.sh 脚本.

5.11 禁用IPv6

要关掉 IPv6，可在ssh终端输入如下命令：

sed -i -e "s/DISABLE_IPV6=0/DISABLE_IPV6=1/g" /root/setup.sh
rm -rf /etc/board.json /etc/config/system /etc/config/network /etc/config/wireless /etc/firstboot_* /root/.friendlyelec
reboot

待NanoPi-R4S重启完毕，电脑也需要重新插拨一下网线（或重启网络端口）以便重新获得IP地址。

5.12 配置用户按键的功能

默认情况下, 用户按键配置成用于重启设备(软重启), 如下所示:

echo 'BTN_1 1 /sbin/reboot' >> /etc/triggerhappy/triggers.d/example.conf

你可以通过更改上面的配置文件改变它的行为.

5.13 使用USB2LCD查看IP和温度

将USB2LCD模块Plug到 NanoPi-R4S 的USB接口再开机，IP地址和CPU温度将显示在LCD上：

5.14 PWM风扇的调节

（注：本章节的内容基于2021/08/31之后发布的固件，内核版本 kernel 5.10.xyz）

• 当前PWM风扇的默认行为是： 上电开机稍等片刻（约20秒），风扇会先自动旋转约5秒时间，之后的行为，是由内核驱动，根据CPU温度来决定风扇的开关以及转速。
  
• 可以通过修改以下脚本：/usr/bin/fa-fancontrol.sh 来更改风扇的行为，例如要修改风扇开始工作时的CPU温度，可以修改以下两行：
  

echo 50000 > trip_point_3_temp  # 表示CPU温度到达50度时，风扇开始工作在最低转速
echo 55000 > trip_point_4_temp  # 表示CPU温度到达55度时，风扇升至第二档及以上转速运行，并根据CPU降温情况自动调节至最高档（第4档），或降低转速

• 如果需要调整各个档位的转速，可以修改内核dts文件，并重新编译内核来达到目的，具体的 dts 及修改位置可参考如下commit: https://github.com/friendlyarm/kernel-rockchip/commit/f74ac319f02e2d22cdd33227e7f167e4232809f9
  

如下如示，cooling-levels 定义了4个档位，0为关闭，最高档的值为255:

	fan: pwm-fan {
 		compatible = "pwm-fan";
-		/* FIXME: adjust leveles for the connected fan */
-		cooling-levels = <0 12 18 255>;
+		cooling-levels = <0 18 102 170 255>;

• 如你使用的内核版本是 4.19.xyz，此时的风扇是由应用层操作PWM来实现温控的，上述的内容不适用，需要去修改这个脚本:

/usr/bin/fa-fancontrol-direct.sh

5.15 如何使用USB WiFi

5.15.1 如何在终端使用命令查询USB无线网卡型号

(1) 点击“服务>ttyd”进入FriendlyWrt的命令行界面

(2) 在开发板没有插入任何USB设备时输入以下命令以查看挂在USB主线上的现有设备

lsusb

(3) 插入USB WiFi，再次输入以下命令

lsusb

可以看到多出一个设备，ID为0BDA:C811

(4) 以“0BDA:C811”或“VID_0BDA&PID_C811”作为关键词在搜索引擎上搜索，搜索结果显示VID_0BDA&PID_C811的对应WIFI芯片为Realtek 8811CU

5.15.2 如何使用USB WiFi作为AP

(1) 把USB WiFi插入NanoPi-R4S的USB端口，推荐使用以下列表中支持AP模式的WiFi芯片模块:

注：符合以上WiFi芯片型号并符合以上VID&PID信息的USB无线网卡都可以使用，支持的型号不局限于某个品牌某个型号

(2) 插入USB WiFi后，点击上方菜单栏的“系统>重启”，点击“执行重启”按钮重启NanoPi-R4S

(3) 点击“网络>无线”进入配置无线WiFi界面

(4) 点击“编辑”按钮可编辑WiFi设置

(5) 在“接口配置”中可设置WiFi 模式和SSID等，然后点击到“无线安全”项可修改加密方式和WiFi密码，默认密码为password，设置完成后点击“保存”

(4) 配置完成后使用手机端或电脑端搜索对应SSID的WiFi即可

5.15.3 常见的USB WiFi问题及应对方法

1) 建议在关机状态下插入usb wifi, 再上电开机，FriendlyWrt会自动生成配置文件 /etc/config/wireless，如果没有生成，通过 ifconfig -a 看看有没有 wlan0，如果没有 wlan0，通常是没有驱动。
2) 如果 ifconfig -a 能看到 wlan0，但是热点没有正常工作，可以尝试更改 频道 和 国家代号，不合适的国家代号也会导致 WiFi 不工作。
3) 某些USB WiFi(例如MTK MT7662)默认工作在CD-ROM模式，需要经过usb_modeswitch来进行切换，可以尝试自行添加 usb_modeswitch 配置到以下目录：/etc/usb_modeswitch.d 。

5.16 玩转Docker应用

5.16.1 Docker使用：安装JellyFin影音服务器

请参考： How to setup JellyFin media system on NanoPi-R2S/zh

5.16.2 Docker使用：安装个人网盘nextcloud

mkdir /nextcloud -p
docker run -d -p 8888:80  --name nextcloud  -v /nextcloud/:/var/www/html/ --restart=always --privileged=true  arm64v8/nextcloud

安装完成后，使用8888端口进行访问。

5.17 挂载smbfs共享资源

mount -t cifs //192.168.1.10/shared /movie -o username=xxx,password=yyy,file_mode=0644

5.18 使用sdk编译软件包

5.18.1 安装编译环境

在64位的Ubuntu （版本18.04+）下载并运行如下脚本： How to setup the Compiling Environment on Ubuntu bionic

5.18.2 在网盘上下载并解压sdk

sdk位于网盘的toolchain目录，解压后，需要先下载feeds软件包：

tar xvf ~/dvd/FriendlyELEC-NanoPiR4S/toolchain/friendlywrt/openwrt-sdk-19.07.5-rockchip-rk3399_gcc-7.5.0_musl.Linux-x86_64.tar.xz
# 路径太长会导致有些包编译出错，所以这里改一下目录名
mv openwrt-sdk-19.07.5-rockchip-rk3399_gcc-7.5.0_musl.Linux-x86_64 sdk
cd sdk
./scripts/feeds update -a
./scripts/feeds install -a

5.18.3 将软件包编译并打包成ipk文件

此处以mwarning的示例作为演示，下载例子的源代码（共3个分别为example1, example2, example3)，并拷到package目录：

git clone https://github.com/mwarning/openwrt-examples.git
cp -rf openwrt-examples/example* package/
rm -rf openwrt-examples/

再通过以下命令进入配置菜单:

make menuconfig

在菜单中选中以下我们要编译的软件包（默认实际上已经选中）:

"Utilities" => "example1"
"Utilities" => "example3"
"Network" => "VPN" => "example2"

退出配置菜单的界面，在提示是否保存设置时需要选择Yes，然后执下以下命令，分别编译这三个软件包：

make package/example1/compile V=99
make package/example2/compile V=99
make package/example3/compile V=99

编译成功后，可以在bin目录下找到ipk文件，如下所示：

$ find ./bin -name example*.ipk
./bin/packages/aarch64_cortex-a53/base/example2_0.1-1_aarch64_cortex-a53.ipk
./bin/packages/aarch64_cortex-a53/base/example3_0.1-1_aarch64_cortex-a53.ipk
./bin/packages/aarch64_cortex-a53/base/example1_0.1-1_aarch64_cortex-a53.ipk

5.18.4 将编译生成的ipk安装到NanoPi上

可以用scp命令将ipk文件上传到NanoPi上:

cd ./bin/packages/aarch64_cortex-a53/base/
scp example*.ipk root@192.168.2.1:/root/

然后用opkg命令进行安装他们：

cd /root/
opkg install example2_0.1-1_aarch64_cortex-a53.ipk
opkg install example3_0.1-1_aarch64_cortex-a53.ipk
opkg install example1_0.1-1_aarch64_cortex-a53.ipk

5.19 Compile u-boot,kernel or friendlywrt

• Refer to：
  • sd-fuse_rk3399
  • How to Build FriendlyWrt

6 FriendlyCore的使用

6.1 FriendlyCore默认帐户

• 普通用户：

   用户名: pi
   密码: pi

• Root用户：

   用户名: Root用户：
   密码: fa

6.2 更新软件包

$ sudo apt-get update

6.3 配置网络

6.3.1 设置静态IP地址

默认已将 eth0 配置成 dhcp 自动获取IP地址，要更改配置，可以修改这个文件：

vi /etc/network/interfaces.d/eth0

比如修改成静态IP地址，如下所示：

auto eth0
iface eth0 inet static
    address 192.168.1.231
    netmask 255.255.255.0
    gateway 192.168.1.1

6.3.2 设置DNS

还需要修改如下文件加入DNS的配置：

vi /etc/systemd/resolved.conf

例如设置为192.168.1.1:

[Resolve]
DNS=192.168.1.1

再用以下命令重新启动systemd-resolved服务：

sudo systemctl restart systemd-resolved.service
sudo systemctl enable systemd-resolved.service

6.3.3 设置使用另一个网络接口

要配置另一个网口, 例如eth1，可以在 /etc/network/interfaces.d/ 下复制 eth0 成 eth1，然后编辑eth1, 把其中的eth0改为eth1, 根据需要指定网络配置:

cp /etc/network/interfaces.d/eth0 /etc/network/interfaces.d/eth1
vi /etc/network/interfaces.d/eth1

6.4 连接WiFi

先用以下命令检查一下系统是否有安装Network-Manager:

which nmcli

如果有安装Network-Manager, 则参考此链接的方法连接WiFi: Use NetworkManager to configure network settings/zh, 如果没有安装, 则参考如下方法配置WiFi,
输入以下命令查询一下WiFi的网络接口，wlan开头的就是WiFi:

ifconfig -a

默认情况下是wlan0，在/etc/network/interfaces.d/目录下新建一个与网络接口同名的配置文件 ，以wlan0为例，用vi命令新建以下文件：

sudo vi /etc/network/interfaces.d/wlan0

wlan0文件的内容如下：

auto lo
iface lo inet loopback
auto wlan0
iface wlan0 inet dhcp
wpa-driver wext
wpa-ssid YourWiFiESSID
wpa-ap-scan 1
wpa-proto RSN
wpa-pairwise CCMP
wpa-group CCMP
wpa-key-mgmt WPA-PSK
wpa-psk YourWiFiPassword

其中，YourWiFiESSID和YourWiFiPassword请替换成你要连接的无线AP名称和密码, 保存文件后输入以下命令, 或者重启以应用配置:

sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl restart networking

需要注意的是，如果你的SD卡在多个硬件上运行，WiFi的网络接口可能会被重命名为wlan1, wlan2等，你可以通过清空这个文件的内容并重启让它恢复为默认值：/etc/udev/rules.d/70-persistent-net.rules。

6.4.1 重点支持的WIFI型号

6.4.1.1 M.2 WiFi Module

• RTL8822CE

6.4.1.2 Usb Dongle

• RTL8821CU (Vid: 0BDA, Pid: C811) (测试样品:TP-Link TL-WDN5200H)
• RTL8812AU (Vid: 0BDA, Pid: 8812)
• MediaTek MT7662 (Vid: 0E8D, Pid: 7612) (测试样品:COMFAST CF-WU782AC V2)

6.5 安装内核头文件

sudo dpkg -i /opt/linux-headers-*.deb

6.6 编译内核头文件安装包

请参考 https://github.com/friendlyarm/sd-fuse_rk3399/blob/kernel-5.15.y/test/test-build-kernel-header-deb.sh

6.7 配置状态灯

先确定一下系统是否已经存在leds初始化的服务:

sudo systemctl status leds

如果已经存在leds服务, 则通过编辑如下文件改变状态灯的默认行为:

/etc/init.d/leds.sh

早期的固件由于没有leds服务, 需要参考以下指南手动配置状态灯, 首先, 设置开机自动加载以下内核模块:

modprobe ledtrig-netdev
echo ledtrig-netdev > /etc/modules-load.d/ledtrig-netdev.conf

下面的脚本代码将状态灯与网卡相关联, 需要加入到开机自动运行的脚本中:

echo netdev > /sys/class/leds/wan_led/trigger
echo eth0 > /sys/class/leds/wan_led/device_name
echo 1 > /sys/class/leds/wan_led/link
 
echo netdev > /sys/class/leds/lan_led/trigger
echo eth1 > /sys/class/leds/lan_led/device_name
echo 1 > /sys/class/leds/lan_led/link

6.8 串口调试

用screen登入串口调试：

screen /dev/ttyUSB0 1500000 8N1

7 如何编译系统

7.1 编译 Openwrt/Friendlywrt

7.1.1 下载源代码

mkdir friendlywrt-rk3399
cd friendlywrt-rk3399
repo init -u https://github.com/friendlyarm/friendlywrt_manifests -b master-v19.07.4 -m rk3399.xml --repo-url=https://github.com/friendlyarm/repo  --no-clone-bundle
repo sync -c  --no-clone-bundle

7.1.2 开始编译

./build.sh nanopi_r4s.mk

会编译所有组件（包含u-boot, kernel 和 friendlywrt）并生成sd卡镜像文件。

7.2 单独编译u-boot,kernel或friendlywrt

• 请参考以下链接：
  • sd-fuse_rk3399
  • How to Build FriendlyWrt/zh

8 资源链接

8.1 手册原理图等开发资料

• 原理图
  • NanoPi-R4S-1GB-2008-Schematic.pdf NanoPi-R4S-4GB-2008-Schematic.pdf

• PCB尺寸图
  • NanoPi_R4S_1GB_2008_dxf.zip NanoPi_R4S_1GB_2008_dxf.zip
  • RK3399芯片手册 Rockchip_RK3328_Datasheet.pdf

9 更新日志

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