Difference between revisions of "ZeroPi/zh"

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1 介绍

Overview

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• ZeroPi是友善电子团队面向创客、嵌入式爱好者，电子艺术家、发烧友等群体推出的又一款完全开源的掌上创客神器。

2 资源特性

• CPU: Allwinner H3, Quad-core Cortex-A7 Up to 1.2GHz
• DDR3 RAM: 256MB/512MB
• 网络: 10/100/1000Mbps 自适应以太网
• USB: USB 2.0 Host Type-A 一个
• MicroSD Slot x 1
• MicroUSB: 5V power input only
• 调试串口: 4Pin, 2.54mm pitch pin header
• PCB尺寸: 40 x 40 x 1.2mm
• 供电: DC 5V/2A
• 工作温度: -20℃ to 70℃
• OS/Software: U-boot，Ubuntu-Core
• 重量: 15g

3 软件特性

4 接口布局和尺寸

4.1 接口布局

ZeroPi Layout

• Debug Port（UART0，115200bps）

Pin#	Name
1	GND
2	VDD_5V
3	UART_TXD0
4	UART_RXD0

原理图: ZeroPi_20190731_Schematic.pdf

4.2 CAD尺寸图

CAD尺寸图: pcb file in dxf format

5 快速入门

5.1 准备工作

要开启你的ZeroPi新玩具，请先准备好以下硬件

• ZeroPi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 18.04 64位系统

5.2 经测试可选用的TF卡

制作启动TF卡时，建议Class10或以上的 8GB SDHC卡。以下是经友善电子测试验证过的高速TF卡：

• SanDisk闪迪 32GB TF（MicroSD）存储卡 U3 C10 A1 V30 4K 至尊超极速移动版内存卡 (开发者推荐)

• SanDisk闪迪32GB TF（MicroSD）存储卡 行车记录仪&安防监控专用内存卡 (长时间运行推荐)

• SanDisk闪迪 TF 8G Class10 microSD 高速 TF卡：

• SanDisk闪迪 TF 128G 至尊高速 Class10 microSDXC TF 128G 48MB/S:

• 川宇 8G手机内存卡 TF 8G 卡存储卡 C10 高速 Class10 microSD卡：

5.3 安装系统

5.3.1 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)：

使用以下固件：
zeropi_sd_friendlycore-xenial_4.14_armhf_YYYYMMDD.img.zip	基于 UbuntuCore 构建的 FriendlyCore 系统固件，使用 Linux-4.14 内核
zeropi_sd_friendlywrt_4.14_armhf_YYYYMMDD.img.zip	基于 OpenWrt 构建的 FriendlyWrt 系统固件，使用 Linux-4.14 内核
烧写工具：
win32diskimager.rar	Windows平台下的系统烧写工具，Linux平台下可以用dd命令烧写系统

5.3.2 烧写Linux系统

5.3.2.1 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。

这里以zeropi_sd_friendlycore-xenial_4.14_armhf_YYYYMMDD.img为例，其他系统的烧写操作是类似的，烧写时的界面如下：

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。

6 FriendlyCore的使用

6.1 介绍

FriendlyCore，是一个没有X-windows环境，基于Ubuntu core构建的系统，使用Qt-Embedded作为图形界面的轻量级系统，兼容Ubuntu系统软件源，非常适合于企业用户用作产品的基础OS。

本系统除了保留Ubuntu Core的特性以外，还包括以下特性：

• 集成Qt4.8；
• 集成NetworkManager网络管理器；
• 集成bluez等蓝牙相关软件包；
• 集成alsa相关软件包；
• 集成命令行系统配置工具npi-config；
• 集成Python GPIO模块RPiGPIO；
• 集成Python/C语言编写的demo程序，位于/root目录；
• 使能512M的swap分区；

6.2 运行FriendlyCore

• 对于有HDMI接口的板子，如果要在电视上进行操作，您需要连接USB鼠标和键盘。
• 如果您需要进行内核开发，最好选购一个串口配件，连接了串口，则可以通过串口终端对开发板进行操作。

使用串口模块能有效地提升开发效率，以下是串口模块的连接方法：
接上串口后，您可以选择从串口模块的DC口或者从MicroUSB口 (如果有) 进行供电：
以NanoPi-M1为例：

也可以使用USB转串口模块调试，请注意需要使用5V/2A电源给开发板MicroUSB供电：
以NanoPi-NEO2为例：

• FriendlyCore默认帐户：

普通用户：

   用户名: pi
   密码: pi

Root用户：

   用户名: root
   密码: fa

默认会以 pi 用户自动登录，你可以使用 sudo npi-config 命令取消自动登录。

• 更新软件包：

$ sudo apt-get update

6.3 开发Qt应用

请参考 How to Build and Install Qt Application for FriendlyELEC Boards/zh

6.4 开机自动运行Qt示例程序

使用npi-config工具进行开启：

sudo npi-config

进入Boot Options -> Autologin -> Qt/Embedded，选择Enable然后重启即可。

6.5 扩展TF卡文件系统

第一次启动FriendlyCore系统时，系统会自动扩展文件系统分区，请耐心等待，TF卡/eMMC的容量越大，需要等待的时间越长，进入系统后执行下列命令查看文件系统分区大小：

df -h

6.6 连接WiFi

无论是SD WiFi还是USB WiFi, 它们的连接方式都是一样的。正基科技的APXX系列芯片属于SD WiFi，另外系统默认也已经支持市面上众多常见的USB WiFi，已测试过的USB WiFi型号如下：

序号	型号
1	RTL8188CUS/8188EU 802.11n WLAN Adapter
2	RT2070 Wireless Adapter
3	RT2870/RT3070 Wireless Adapter
4	RTL8192CU Wireless Adapter
5	小米WiFi mt7601
6	5G USB WiFi RTL8821CU
7	5G USB WiFi RTL8812AU

目前使用 NetworkManager 工具来管理网络，其在命令行下对应的命令是 nmcli，要连接WiFi，相关的命令如下：

• 切换到root账户

$ su root

• 查看网络设备列表

$ nmcli dev

注意，如果列出的设备状态是 unmanaged 的，说明网络设备不受NetworkManager管理，你需要清空 /etc/network/interfaces下的网络设置,然后重启.

• 开启WiFi

$ nmcli r wifi on

• 扫描附近的 WiFi 热点

$ nmcli dev wifi

• 连接到指定的 WiFi 热点

$ nmcli dev wifi connect "SSID" password "PASSWORD" ifname wlan0

请将 SSID和 PASSWORD 替换成实际的 WiFi名称和密码。
连接成功后，下次开机，WiFi 也会自动连接。

更详细的NetworkManager使用指南可参考这篇文章： Use NetworkManager to configure network settings

如果你的USB WiFi无法正常工作, 大概率是因为文件系统里缺少了对应的USB WiFi固件。对于Debian系统, 可以在Debian-WiFi里找到并安装USB WiFi芯片的固件。而对于Ubuntu系统, 则可以通过下列命令安装所有的USB WiFi固件:

$ apt-get install linux-firmware

一般情况下, 各种WiFi芯片的固件都存放在/lib/firmware目录下。

6.7 连接以太网

默认插上网线开机，会自动连接并通过DHCP获取IP地址，如需要配置静态IP地址，请参考 NetworkManager 的相关文档: Use NetworkManager to configure network settings。

6.8 定制命令行的欢迎信息（文字LOGO）

欢迎信息主要是这个目录下的脚本来打印的：

/etc/update-motd.d/

比如要修改 FriendlyELEC 的大字LOGO，可以修改/etc/update-motd.d/10-header 这个文件，比如要将LOGO改为HELLO，可将以下行：

TERM=linux toilet -f standard -F metal $BOARD_VENDOR

改为：

TERM=linux toilet -f standard -F metal HELLO

6.9 修改时区

例如更改为Shanghai时区:

sudo rm /etc/localtime
sudo ln -ls /usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai /etc/localtime

6.10 选择系统默认音频设备

如果当前系统存在多个音频设备, 例如HDMI-Audio、3.5mm耳机座、I2S-Codec时, 可以通过下列操作设置系统默认使用的音频设备。

• 启动板子后，执行以下步骤安装alsa包：

$ apt-get update
$ apt-get install libasound2
$ apt-get install alsa-base
$ apt-get install alsa-utils

• 安装好需要的库后，查看系统当前所有的声卡设备的序列号。这里假设aplay的输出如下, 并不是真实情况, 请根据实际情况进行相对应的修改:

$ aplay -l
card 0: HDMI
card 1: 3.5mm codec
card 2: I2S codec

上面的信息表示card 0代表HDMI-Audio，card 1代表3.5mm耳机座, card 2代表I2S-Codec，修改配置文件/etc/asound.conf如下表示选择HDMI-Audio:

pcm.!default {
    type hw
    card 0
    device 0
}
 
ctl.!default {
    type hw
    card 0
}

如果将card 0修改为card 1, 则表示选择3.5mm耳机座, 以此类推。
拷贝一首 .wav 格式的音乐到开发板上，播放音乐：

$ aplay /root/Music/test.wav

可以听见从系统默认的音频设备里输出音频。
如果您使用的开发板是H3/H5/H2+系列并且使用的是主线内核，那么更简便的方法是使用npi-config。

6.11 连接USB摄像头模块(FA-CAM202)

FA-CAM202是一款200万像素的USB摄像头模块，连接开发板和摄像头，然后上电启动系统，连接网络，以root用户登录终端并编译运行mjpg-streamer:

$ cd /root/C/mjpg-streamer
$ make
$ ./start.sh

请自行修改start.sh, 确保使用正确的/dev/videoX节点, 下列命令可以用来确定摄像头的video节点:

$ apt-get install v4l-utils
$ v4l2-ctl -d /dev/video0 -D
# fa-cam202有2个型号
Driver Info (not using libv4l2):
        Driver name   : uvcvideo
        Card type     : HC 3358+2100: HC 3358+2100  / USB 2.0 Camera: USB 2.0 Camera
        Bus info      : usb-1c1b000.usb-1
	...

上述信息表示/dev/video0是摄像头的设备节点。mjpg-streamer是一个开源的网络视频流服务器，在板子上成功运行mjpg-streamer后会打印下列信息:

$ ./start.sh 
 i: Using V4L2 device.: /dev/video0
 i: Desired Resolution: 1280 x 720
 i: Frames Per Second.: 30
 i: Format............: YUV
 i: JPEG Quality......: 90
 o: www-folder-path...: ./www/
 o: HTTP TCP port.....: 8080
 o: username:password.: disabled
 o: commands..........: enabled

start.sh脚本里执行了下列2个命令:

export LD_LIBRARY_PATH="$(pwd)"
./mjpg_streamer -i "./input_uvc.so -d /dev/video0 -y 1 -r 1280x720 -f 30 -q 90 -n -fb 0" -o "./output_http.so -w ./www"

mjpg_streamer相关参数的含义如下:
-i: 选择输入插件，input_uvc.so表示从摄像头采集数据;
-o: 选择输出插件，output_http.so表示使用http协议传输数据;
-d: 输入插件的子参数，指定摄像头设备节点;
-y: 输入插件的子参数，指定摄像头采集数据的格式，1:yuyv, 2:yvyu, 3:uyvy 4:vyuy，如果不使用-y参数，则表示采集MJPEG格式;
-r: 输入插件的子参数，指定摄像头采集分辨率;
-f: 输入插件的子参数，指定想使用的摄像头采集fps，具体是否支持依赖于驱动;
-q: 输入插件的子参数，指定libjpeg软编码的图像质量;
-n: 输入插件的子参数, 禁止dynctrls功能;
-fb: 输入插件的子参数, 指定是否在/dev/fbX上显示采集的图像;
-w: 输出插件的子参数, 指定包含网页的目录;

成功运行start.sh脚本后，假设开发板的IP地址为192.168.1.230，在PC的浏览器中输入 192.168.1.230:8080 就能浏览摄像头采集的画面了，效果如下:

6.12 查看CPU温度和频率

命令行查看:

$ cpu_freq 
Aavailable frequency(KHz):
        480000 624000 816000 1008000
Current frequency(KHz):
        CPU0 online=1 temp=26548C governor=ondemand freq=624000KHz
        CPU1 online=1 temp=26548C governor=ondemand freq=624000KHz
        CPU2 online=1 temp=26548C governor=ondemand freq=624000KHz
        CPU3 online=1 temp=26548C governor=ondemand freq=624000KHz

上述信息表示当前有4个CPU核在线, 温度均约为26.5摄氏度, 运行的策略均为根据需求来决定运行频率, 当前的运行频率均为624MHz，设置频率的命令如下：

$ cpu_freq -s 1008000
Aavailable frequency(KHz):
        480000 624000 816000 1008000
Current frequency(KHz):
        CPU0 online=1 temp=36702C governor=userspace freq=1008000KHz
        CPU1 online=1 temp=36702C governor=userspace freq=1008000KHz
        CPU2 online=1 temp=36702C governor=userspace freq=1008000KHz
        CPU3 online=1 temp=36702C governor=userspace freq=1008000KHz

上述命令将４个CPU核的频率设置为1008MHz。

6.13 Docker在armhf系统下的安装与使用

6.13.1 安装 Docker

执行下列命令：

sudo apt-get update
sudo apt-get install docker.io

6.13.2 测试 Docker

执行下列命令运行一个简单的docker image:

git clone https://github.com/friendlyarm/debian-jessie-arm-docker
cd debian-jessie-arm-docker
./rebuild-image.sh
./run.sh

7 FriendlyWrt的使用

7.1 介绍

FriendlyWrt 基于 OpenWrt 改造而来，它是适合于嵌入式设备的一个 Linux 发行版，它不是一个单一、静态的固件，而是提供了一个可添加软件包的可写的文件系统。 这使用户可以自由的选择应用程序和配置，而不必受设备提供商的限制，并且可以使用一些适合某方面应用的软件包来定制你的设备。 对于开发者来说，OpenWrt 是一个框架，开发者不必麻烦地构建整个固件就能得到想要的应用程序；对于用户来说，这意味着完全定制的能力，与以往不同的方式使用设备，OPKG 包含超过3500个软件。 更详细的介绍请参考OpenWrt官网。

7.2 登录系统

• 串口登录

如果您需要进行内核开发，最好选购一个串口配件，连接了串口，则可以通过串口终端对开发板进行操作。 使用串口模块能有效地提升开发效率，以下是串口模块的连接方法：
接上串口后，您可以选择从串口模块的DC口或者从MicroUSB口 (如果有) 进行供电。

也可以使用USB转串口模块调试，请注意需要使用5V/2A电源给开发板MicroUSB供电。

默认会以 root 用户自动登录，并且没有设置root用户的密码，你可以使用 passwd 命令来设置 root 用户的密码。

第一次运行系统时，系统会自动拓展TF卡上文件系统分区到最大可用空间：

请耐心等待文件系统扩展完成。

• SSH登录

• Web登录

FriendlyWrt系统支持通过LuCI Web界面进行访问和配置。

默认用户名为root，无需密码，直接点击"Login"按键即可登录。

7.3 软件包管理

FriendlyWrt使用opkg工具来管理软件包，执行如下命令可以获取opkg的帮助信息:

$ opkg
Package Manipulation:
        update                  Update list of available packages
        upgrade <pkgs>          Upgrade packages
        install <pkgs>          Install package(s)
        configure <pkgs>        Configure unpacked package(s)
        remove <pkgs|regexp>    Remove package(s)
        flag <flag> <pkgs>      Flag package(s)
         <flag>=hold|noprune|user|ok|installed|unpacked (one per invocation)
 
Informational Commands:
        list                    List available packages
        list-installed          List installed packages
        list-upgradable         List installed and upgradable packages
        list-changed-conffiles  List user modified configuration files
        files <pkg>             List files belonging to <pkg>
        search <file|regexp>    List package providing <file>
        find <regexp>           List packages whose name or description matches <regexp>
        info [pkg|regexp]       Display all info for <pkg>
        status [pkg|regexp]     Display all status for <pkg>
        download <pkg>          Download <pkg> to current directory
...

上面只截取了部分帮助信息，请自行查阅完整的帮助信息，下面会描述几个常用的opkg命令。

• 更新可用软件包列表

第一次安装软件前，建议先更新可用软件包列表:

$ opkg update

• 查看可安装的软件包:

$ opkg list

本WiKi编写时，可安装的软件包共有3241个。

• 查看已安装的软件:

$ opkg list-installed

本WiKi编写时，已安装的软件包共有124个。

• 安装/删除软件:

$ opkg install <pkgs>
$ opkg remove <pkgs>

• 查看已安装的软件包含什么文件:

$ opkg files <pkg>

• 安装LuCI中文语言包：

$ opkg install luci-i18n-base-zh-cn

• 查看当前系统中哪些配置文件被修改过:

$ opkg list-changed-conffiles

• 相关参考:
  • openwrt opkg

7.4 查看系统状态

• 命令行查看CPU温度和频率

$ cpu_freq 
Aavailable frequency(KHz):
        480000 624000 816000 1008000
Current frequency(KHz):
        CPU0 online=1 temp=26548C governor=ondemand freq=624000KHz
        CPU1 online=1 temp=26548C governor=ondemand freq=624000KHz
        CPU2 online=1 temp=26548C governor=ondemand freq=624000KHz
        CPU3 online=1 temp=26548C governor=ondemand freq=624000KHz

上述信息表示当前有4个CPU核在线, 温度均约为26.5摄氏度, 运行的策略均为根据需求来决定运行频率, 当前的运行频率均为624MHz，设置频率的命令如下：

$ cpu_freq -s 1008000
Aavailable frequency(KHz):
        480000 624000 816000 1008000
Current frequency(KHz):
        CPU0 online=1 temp=36702C governor=userspace freq=1008000KHz
        CPU1 online=1 temp=36702C governor=userspace freq=1008000KHz
        CPU2 online=1 temp=36702C governor=userspace freq=1008000KHz
        CPU3 online=1 temp=36702C governor=userspace freq=1008000KHz

上述命令将４个CPU核的频率设置为1008MHz。

• LuCI Web界面查看系统状态

登录LuCI界面后，点击顶部的 Statistics ---> Graphs，可以查看系统的各种软硬件状态信息(即statistics)，例如:
1) 系统负载:

2） 内存:

3） CPU温度:

Statistics界面对应软件包luci-app-statistics，luci-app-statistics软件包用Collectd工具收集状态数据并且用RRDtool工具将数据渲染为图表。
你可以通过安装额外的collectd-mod-*软件包去使能更多的statistics. 所有的collectd-mod-*软件包对应同一个配置文件: /etc/config/luci_statistics。

• 相关参考:
  • openwrt luci_app_statistics
  • openwrt statistics.chart.public
  • openwrt statistic.custom

7.5 查看Network->Interfaces的配置

• 登录LuCI界面后，点击顶部的 Network ---> Interfaces ，可以查看当前的网络设置:
  

• Network -> Interfaces 界面的配置保存在/etc/config/network中。
  

7.6 使用USB WiFi

目前仅支持 RTL8821CU，即插即用，插入后默认设置为AP模式，热点名称为 "rtl8821cu-mac地址"，密码为"password";

7.7 使用华为随行WiFi 2 mini(E8372H-155)

即插即用，插入后，热点名称为 "HUAWEI-8DA5"，其他设备连接上该热点后就可以使用4G的流量上网了。

8 编译内核头文件安装包

以下操作在在开发板上进行:

8.1 本文适用于如下版本的固件

固件文件名: nanopi-XXX_sd_friendlycore-focal_4.14_armhf_YYYYMMDD.img 具体信息:

$ lsb_release -a
No LSB modules are available.
Distributor ID: Ubuntu
Description:    Ubuntu 20.04 LTS
Release:        20.04
Codename:       focal
 
$ cat /proc/version
Linux version 4.14.111 (root@ubuntu) (gcc version 4.9.3 (ctng-1.21.0-229g-FA)) #193 SMP Thu Jun 10 18:20:47 CST 2021

8.2 安装所需软件包

sudo apt-get update
sudo apt-get install dpkg-dev libarchive-tools

8.3 制作内核头文件安装包

git clone https://github.com/friendlyarm/linux -b sunxi-4.14.y --depth 1 kernel-h3
cd kernel-h3
rm -rf .git
make distclean
touch .scmversion
make CROSS_COMPILE= ARCH=arm sunxi_defconfig
alias tar=bsdtar
make CROSS_COMPILE= ARCH=arm bindeb-pkg -j4

显示如下信息表示成功:

dpkg-deb: building package 'linux-headers-4.14.111' in '../linux-headers-4.14.111_4.14.111-1_armhf.deb'.
dpkg-deb: building package 'linux-libc-dev' in '../linux-libc-dev_4.14.111-1_armhf.deb'.
dpkg-deb: building package 'linux-image-4.14.111' in '../linux-image-4.14.111_4.14.111-1_armhf.deb'.
dpkg-genchanges: warning: substitution variable ${kernel:debarch} used, but is not defined
dpkg-genchanges: info: binary-only upload (no source code included)

8.4 安装

sudo dpkg -i ../linux-headers-4.14.111_4.14.111-1_armhf.deb

8.5 测试

以编译pf_ring模块为例, 参考文档 https://www.ntop.org/guides/pf_ring/get_started/git_installation.html.

git clone https://github.com/ntop/PF_RING.git
cd PF_RING/kernel/
make

编译完成后, 使用insmod尝试加载模块:

sudo insmod ./pf_ring.ko

9 更多OS

9.1 DietPi

DietPi is a highly optimised & minimal Debian-based Linux distribution. DietPi is extremely lightweight at its core, and also extremely easy to install and use.
Setting up a single board computer (SBC) or even a computer, for both regular or server use, takes time and skill. DietPi provides an easy way to install and run favourite software you choose.
For more information, please visit this link https://dietpi.com/docs/.

DietPi supports many of the NanoPi board series, you may download the image file from here:

• https://dietpi.com/docs/hardware/#nanopi-series-friendlyarm
  

10 开发者指南

• 定制开发相关
  • Building U-boot and Linux for H5/H3/H2+
  • How to Build FriendlyWrt
  • Qt dev: How to Build, Install and Setting Qt Application

• 系统映像相关
  • How to make your own SD-bootable ROM
  • How to use overlayfs on Linux
  • EFlasher

• 系统配置相关
  • npi-config
  • Use NetworkManager to configure network settings

• 硬件访问相关
  • WiringNP: NanoPi NEO/NEO2/Air GPIO Programming with C
  • RPi.GPIO : NanoPi NEO/NEO2/Air GPIO Programming with Python
  • Hardware Misc
  • Matrix
  • BakeBit
  • HATs&Docks

11 更新日志