Difference between revisions of "NanoPi NEO Air/zh"
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Revision as of 02:45, 23 May 2017
Contents
1 介绍
NanoPi NEO Air（以下简称Air）是一款大小只有 40x40mm的开源无线创客板，它采用全志公司的H3四核A7主控，最高运行主频可达1.2Ghz, 管脚兼容NanoPi NEO(有线网版本，V 1.2)，并兼容24pin树莓派GPIO。 配备512M DDR3内存，标配 8GB eMMC高速闪存，集成AP6212 WiFi蓝牙模块，支持microSD卡启动运行系统，并带有YUV422并行摄像头接口，最高可支持500W像素CMOS摄像传感器。 采用了更加专业的电源系统设计，采用6层板布线，具有良好的散热特性。
2 资源特性
- CPU: Allwinner H3, Quad-core Cortex-A7 Up to 1.2GHz
- RAM: 512MB DDR3 RAM
- Storage: 8GB eMMC
- WiFi: 802.11b/g/n
- Bluetooth: 4.0 dual mode
- DVP Camera: 0.5mm pitch 24 pin FPC seat
- MicroUSB: OTG and power input
- MicroSD Slot x 1
- Debug Serial Port: 4Pin,2.54mm pitch pin header
- GPIO1: 2.54mm spacing 24pin,It includes UART,SPI,I2C,GPIO
- GPIO2: 2.54mm spacing 12pin,It includes USBx2,IR,SPDIF,I2S
- PCB Size: 40 x 40mm
- PCB layer: 6
- Power Supply: DC 5V/2A
- Temperature measuring range: -40℃ to 80℃
- OS/Software: u-boot, Ubuntu-Core
- Weight: 7.5g(WITHOUT Pin-headers)
3 接口布局和尺寸
3.1 接口布局
- GPIO管脚定义
Pin# Name Linux gpio Pin# Name Linux gpio 1 SYS_3.3V 2 VDD_5V 3 I2C0_SDA / GPIOA12 4 VDD_5V 5 I2C0_SCL / GPIOA11 6 GND 7 GPIOG11 203 8 UART1_TX / GPIOG6 198 9 GND 10 UART1_RX / GPIOG7 199 11 UART2_TX / GPIOA0 0 12 GPIOA6 6 13 UART2_RTS / GPIOA2 2 14 GND 15 UART2_CTS / GPIOA3 3 16 UART1_RTS / GPIOG8 200 17 SYS_3.3V 18 UART1_CTS / GPIOG9 201 19 SPI0_MOSI / GPIOC0 64 20 GND 21 SPI0_MISO / GPIOC1 65 22 UART2_RX / GPIOA1 1 23 SPI0_CLK / GPIOC2 66 24 SPI0_CS / GPIOC3 67
- USB/I2S/IR 定义
Pin# Name Description 1 VDD_5V 5V Power Out 2 USB-DP1 USB1 DP Signal 3 USB-DM1 USB1 DM Signal 4 USB-DP2 USB2 DP Signal 5 USB-DM2 USB2 DM Signal 6 GPIOL11/IR-RX GPIOL11 or IR Receive 7 SPDIF-OUT/GPIOA17 GPIOA17 or SPDIF-OUT 8 PCM0_SYNC/I2S0_LRC I2S/PCM Sample Rate Clock/Sync 9 PCM0_CLK/I2S0_BCK I2S/PCM Sample Rate Clock 10 PCM0_DOUT/I2S0_SDOUT I2S/PCM Serial Bata Output 11 PCM0_DIN/I2S0_SDIN I2S/PCM Serial Data Input 12 GND 0V
- Debug Port（UART0）
Pin# Name 1 GND 2 VDD_5V 3 UART_TXD0 / GPIOA4 4 UART_RXD0 / GPIOA5 / PWM0
- DVP Camera IF 管脚定义
Pin# Name Description 1, 2 SYS_3.3V 3.3V电源输出给外部摄像头模块 7,9,13,15,24 GND 参考地, 0V 3 I2C2_SCL I2C时钟信号 4 I2C2_SDA I2C数据信号 5 GPIOE15 普通GPIO, 施加给外部摄像头模块的控制信号 6 GPIOE14 普通GPIO, 施加给外部摄像头模块的控制信号 8 MCLK 提供给外部摄像头模块的时钟信号 10 NC 没有连接 11 VSYNC 外部摄像头模块输出给CPU的行信号 12 HREF/HSYNC 外部摄像头模块输出给CPU的场信号 14 PCLK 外部摄像头模块输出给CPU的像数点信号 16-23 Data bit7-0 数据信号
- 说明
- SYS_3.3V: 3.3V电源输出
- VDD_5V: 5V电源输入/输出。当电压大于MicroUSB时，向板子供电，否则板子从MicroUSB取电。输入范围：4.7～5.6V
- 全部信号引脚均为3.3V电平，输出电流为5mA,可以带动小负荷模块，io都不能带负载
- 更详细的信息请查看原理图：NanoPi-NEO-Air-1608-Schematic.pdf
3.2 机械尺寸
4 快速入门
4.1 准备工作
要开启你的NanoPi NEO Air新玩具，请先准备好以下硬件
- NanoPi NEO Air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 14.04 64位系统
4.2 经测试使用的TF卡
制作启动NanoPi NEO Air的TF卡时，建议Class10或以上的 8GB SDHC卡。以下是经友善之臂测试验证过的高速TF卡：
- SanDisk闪迪 TF 8G Class10 Micro/SD 高速 TF卡：
- SanDisk闪迪 TF128G 至尊高速MicroSDXC TF 128G Class10 48MB/S:
- 川宇 8G手机内存卡 8GTF卡存储卡 C10高速class10 micro SD卡：
4.3 制作一张带运行系统的TF卡
4.3.1 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)：
固件文件列表： nanopi-neo-air-ubuntu-core-qte-sd4g.img.zip 小型的Ubuntu-Core系统，内含Qt Embedded图形库 nanopi-neo-air-eflasher-sd8g.img.zip eflasher系统固件，该系统具有烧写eMMC的功能 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
4.3.2 TF卡启动系统
4.3.2.1 制作Ubuntu-Core with Qt-Embedded系统TF卡
- 将固件nanopi-air-ubuntu-core-qte-sd4g.img.zip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 win32diskimager 工具，
在win32diskimager工具的界面上，选择你的TF卡盘符，选择系统固件，点击 Write 按钮烧写即可。
- 当制作完成TF卡后，拔出TF卡插入Air的BOOT卡槽，上电启动（注意，这里需要5V/2A的供电），你可以看到绿灯常亮以及蓝灯闪烁，这时你已经成功启动Ubuntu-Core系统。
注：Debian/Ubuntu系列的ROM都可以使用上述方法制作TF系统启动卡。
4.3.3 烧写系统到eMMC
- 将固件nanopi-air-eflasher-sd8g.img.zip和烧写工具win32diskimager.rar分别解压，在Windows下插入TF卡（限8G及以上的卡)，以管理员身份运行 win32diskimager 工具，
在win32diskimager工具的界面上，选择你的TF卡盘符，选择系统固件，点击 Write 按钮烧写即可。
- 当制作完成TF卡后，拔出TF卡插入Air的BOOT卡槽，上电启动（注意，这里需要5V/2A的供电），你可以看到绿灯常亮以及蓝灯闪烁，这时你已经成功启动eflasher系统。
- 在命令行终端中通过执行下列命令进行烧写:
$ eflasher输入数字并回车选择想要安装到eMMC的系统，然后输入yes并回车确定开始烧写。等待烧写完毕后，断电并从BOOT卡槽中取出TF卡，此时再上电就会从eMMC启动系统了。
5 Ubuntu-Core with Qt-Embedded系统的使用
5.1 运行Ubuntu-Core
- 当成功在TF卡/eMMC中安装Ubuntu-Core系统后，连接电源(5V 2A)，可以看到板上的蓝色LED闪烁，这说明系统已经开始启动了。
- 如果您需要进行内核开发，你最好选购一个串口配件，连接了串口，则可以通过终端对Air进行操作。
- 以下是串口的接法，接上串口，即可调试。接上串口后你可以选择从串口模块的DC口或者从Air的MicroUSB口进行供电：
- 如果提示输入密码，Debian的root和fa用户的默认密码都是两个字母fa。
- 更新软件包：
$ apt-get update
5.2 扩展TF卡文件系统
第一次启动系统时，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
5.3 连接无线网络
Air使用无线网络或者蓝牙的时候，需要接上天线使用。以下是Air连接使用IPX天线的图片。
用vi或在图形界面下用gedit编辑文件 /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf, 在文件末尾填入路由器信息如下所示：
network={ ssid="YourWiFiESSID" psk="YourWiFiPassword" }
其中，YourWiFiESSID和YourWiFiPassword请替换成你要连接的无线AP名称和密码。
保存退出后，执行以下命令即可连接WiFi:
$ ifdown wlan0 $ ifup wlan0
如果你的WiFi密码中有特殊字符，或者你不希望明文存放密码，你可以使用wpa_passphrase命令为WiFi密码生成一个密钥(psk)，用密钥来代替密码 ，在命令行下，可输入以下命令生成密钥:
$ wpa_passphrase YourWiFiESSID在提示输入密码时，输入你的WiFi密码，再打开 /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf 文件你会发现密钥已经被更新，你可以删除明文的密码了。
如果你想将AP6212 WiFi模块切换为AP模式，可以执行下列命令，根据提示完成配置即可：
$ turn-wifi-into-apmode yes Enter wireless name [default: friendlyelec-wifiap]: Enter password [default: 123456789]: Configuration Saved! Please connect your computer to the wireless network: Wireless Name: friendlyelec-wifiap Password: 123456789 done.
退出AP模式：
$ turn-wifi-into-apmode no5.4 SSH登录
如果你没有串口模块，可以通过SSH协议登录Air。假设你已经通过串口模块或者路由器查看到Air的IP地址为192.168.1.230，在PC机上执行以下命令登录Air:
$ ssh root@192.168.1.230
密码为fa。
5.5 命令行查看CPU工作温度
在命令行终端执行如下命令，可以快速地获取CPU的当前温度和运行频率等信息：
$ cpu_freq5.6 通过Rpi-Monitor查看系统状态
Ubuntu-Core系统里已经集成了Rpi-Monitor，该服务允许用户在通过浏览器查看开发板系统状态。
假设Air的IP地址为192.168.1.230，在PC的浏览器中输入下述地址:
192.168.1.230:8888可以进入如下页面:
用户可以非常方便地查看到系统负载、CPU的频率和温度、可用内存、SD卡容量等信息。
5.7 连接DVP摄像头模块(CAM500B)
CAM500B是一款500万像素摄像头模块，以DVP并行信号输出，详细信息请参考Matirx-CAM500B。
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/mjpg-streamer $ make $ ./start.sh
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:
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
假设Air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，建议使用Chrome浏览器，效果如下:
mjpg-streamer是用libjpeg对摄像头数据进行软编码，你可以使用ffmpeg对摄像头数据进行硬编码，这样能大大降低CPU的占用率并提高编码速度:
$ ffmpeg -t 30 -f v4l2 -channel 0 -video_size 1280x720 -i /dev/video0 -pix_fmt nv12 -r 30 -b:v 64k -c:v cedrus264 test.mp4
默认会录制30秒的视频，输入q能终止录制。录制完成后会在当前目录生成一个名为test.mp4的视频文件，可将其拷贝到PC上进行播放验证。
5.8 测试蓝牙
安装相关的软件包:
$ apt-get install bluetooth bluez obexftp openobex-apps python-gobject ussp-push time bc
打开Android手机上的蓝牙功能，这里使用的测试机器为Samsung Galaxy A7。为Air接上外置天线后在Air上执行下列命令搜索附近的蓝牙设备:
$ hcitool scan可以搜索到Samsung Samsung Galaxy A7，并得到它的设备地址为"50:C8:E5:A7:31:D2"，假设当前目录下有1个图片文件test.jpg，使用下列命令将test.jpg发送到A7上:
$ bt_send_file.sh -a 50:C8:E5:A7:31:D2 -f test.jpg
这时手机上会弹出文件传输的窗口，点击"接受"后会开始传输文件，传输完成后，Air串口上的打印信息如下:
name=test.jpg, size=2215936 Local device A1:A3:C1:79:66:6E Remote device 50:C8:E5:A7:31:D2 (12) Connection established send 2164K finish, speed=5.6 K/s
在手机上能成功查看到图片文件，则说明传输文件成功。
6 如何编译Ubuntu-Core with Qt-Embedded系统
6.1 准备工作
访问此处下载地址的sources/nanopi-h3-bsp目录，下载所有压缩文件，使用7-Zip工具解压后得到lichee目录和android目录，请务必保证这2个目录位于同一个目录中，如下：
$ ls ./ android lichee
也可以从github上克隆lichee源码：
$ git clone https://github.com/friendlyarm/h3_lichee.git lichee
注：lichee是全志为其CPU的板级支持包所起的项目名称，里面包含了U-boot，Linux等源码和众多的编译脚本。
6.2 安装交叉编译器
- 编译lichee的BSP，请访问此处下载地址的toolchain目录，下载交叉编译器gcc-linaro-arm.tar.xz，将该压缩包放置在lichee/brandy/toochain/目录下即可，无需解压。
如果编译自己的应用程序，需要重新搭建开发环境，请参考本维基页面的安装编译应用程序的交叉编译器章节。
（全志提供的编译器暂时不支持编译自己的应用程序。）
6.3 编译lichee源码
编译全志 H3 的BSP源码包必须使用64bit的Linux PC系统，并安装下列软件包，下列操作均基于Ubuntu-14.04 LTS-64bit：
$ apt-get install gawk git gnupg flex bison gperf build-essential \ zip curl libc6-dev libncurses5-dev:i386 x11proto-core-dev \ libx11-dev:i386 libreadline6-dev:i386 libgl1-mesa-glx:i386 \ libgl1-mesa-dev g++-multilib mingw32 tofrodos \ python-markdown libxml2-utils xsltproc zlib1g-dev:i386
编译lichee源码包，进入lichee目录，执行命令：
$ cd lichee $ ./build.sh -p sun8iw7p1 -b nanopi-h3
该命令会一次性编译好U-boot、Linux内核和模块。
lichee目录里内置了交叉编译器，当使用build.sh脚本进行源码编译时，会自动使用该内置的编译器，所以无需手动安装编译器。
6.4 打包系统组件
$ ./gen_script.sh -b nanopi-air
该命令会为U-boot打上全志系列CPU的硬件板级配置补丁，然后所有编译生成的可执行文件(包括U-boot、Linux内核)拷贝到lichee/tools/pack/out/目录以便进行统一管理。
下列命令可以更新TF卡上的U-boot：
$ ./fuse_uboot.sh /dev/sdx
/dev/sdx请替换为实际的TF卡设备文件名。
内核boot.img和驱动模块均位于linux-3.4/output目录下，将boot.img拷贝到TF卡的boot分区的根目录即可更新内核。
6.5 编译U-boot
如果你想单独编译U-boot，可以执行命令：
$ ./build.sh -p sun8iw7p1 -b nanopi-h3 -m uboot $ ./gen_script.sh -b nanopi-air
gen_script.sh脚本会为U-boot打上全志系列CPU的硬件板级配置补丁，只有打过补丁文件的U-boot才能烧写到TF卡中正常运行。 执行下列命令更新TF卡上的U-boot：
$ ./fuse_uboot.sh /dev/sdx
/dev/sdx请替换为实际的TF卡设备文件名。
6.6 编译Linux内核
如果你想单独编译Linux内核，可以执行命令：
$ ./build.sh -p sun8iw7p1 -b nanopi-h3 -m kernel
编译完成后内核boot.img和驱动模块均位于linux-3.4/output目录下，将boot.img拷贝到TF卡的boot分区的根目录即可。
6.7 清理lichee源码
$ ./build.sh -p sun8iw7p1_linux -b nanopi-h3 -m clean
7 安装编译应用程序的交叉编译器
首先下载并解压编译器:
$ git clone https://github.com/friendlyarm/prebuilts.git $ mkdir -p /opt/FriendlyARM/toolchain $ tar xf prebuilts/gcc-x64/arm-cortexa9-linux-gnueabihf-4.9.3.tar.xz -C /opt/FriendlyARM/toolchain/
然后将编译器的路径加入到PATH中，用vi编辑vi ~/.bashrc，在末尾加入以下内容：
$ export PATH=/opt/FriendlyARM/toolchain/4.9.3/bin:$PATH $ export GCC_COLORS=auto
执行一下~/.bashrc脚本让设置立即在当前shell窗口中生效，注意"."后面有个空格：
$ . ~/.bashrc
这个编译器是64位的，不能在32位的Linux系统上运行，安装完成后，你可以快速的验证是否安装成功：
$ arm-linux-gcc -v Using built-in specs. COLLECT_GCC=arm-linux-gcc COLLECT_LTO_WRAPPER=/opt/FriendlyARM/toolchain/4.9.3/libexec/gcc/arm-cortexa9-linux-gnueabihf/4.9.3/lto-wrapper Target: arm-cortexa9-linux-gnueabihf Configured with: /work/toolchain/build/src/gcc-4.9.3/configure --build=x86_64-build_pc-linux-gnu --host=x86_64-build_pc-linux-gnu --target=arm-cortexa9-linux-gnueabihf --prefix=/opt/FriendlyARM/toolchain/4.9.3 --with-sysroot=/opt/FriendlyARM/toolchain/4.9.3/arm-cortexa9-linux-gnueabihf/sys-root --enable-languages=c,c++ --with-arch=armv7-a --with-tune=cortex-a9 --with-fpu=vfpv3 --with-float=hard ... Thread model: posix gcc version 4.9.3 (ctng-1.21.0-229g-FA)
8 3D 打印外壳
9 更多OS
9.1 DietPi_NanoPiNEOAir-armv7-(Jessie)
DietPi身轻如燕，镜像文件最小只有400M 字节（只是Raspbian Lite的三分之一）。系统存储操作及进程对资源的占用非常少，并且预装DietPi-RAMlog工具。这些特性使得用户能最大程度地发挥设备本身的性能。
仅提供给进阶爱好者交流使用，不对该系统提供专业技术支持。
烧写步骤：
- 下载系统固件DietPi_NanoPiNEOAir-armv7-(Jessie)点击下载DietPi_NanoPiNEOAir-armv7-(Jessie)
- 将文件解压后得到系统固件，在Windows下使用友善官方提供 win32diskimager 工具烧写即可。
- 烧写完成后，将TF卡插入NanoPi NEO Air，上电即可体验DietPi_NanoPiNEOAir-armv7-(Jessie)。
登录账号：root; 登录密码：dietpi
10 资源链接
10.1 手册原理图等开发资料
- 原理图
- 尺寸图
- H3 Datesheet Allwinner_H3_Datasheet_V1.2.pdf
10.2 开发文档及教程
10.2.1 使用Python操作硬件模块开发教程及代码
可以和BakeBit - NEO Hub连接使用的模块如下：
- 1、按键模块
- 2、蜂鸣器模块
- 3、绿色LED模块
- 4、摇杆模块
- 5、LED Bar模块
- 6、光敏模块
- 7、OLED模块
- 8、红色LED模块
- 9、旋转角度模块
- 10、舵机模块
- 11、声音模块
- 12、超声波模块
10.2.2 使用C语言操作硬件模块开发教程及代码
- NanoPi NEO创客秘籍-01
- 按键模块
- LED模块
- 模数转换
- 继电器模块
- 三轴重力加速度模块
- 三轴数字指南针模块
- 温度传感器模块
- 温湿度传感器模块
- 蜂鸣器
- 摇杆模块(Joystick)
- I2C(PCF8574)+LCD1602
- 声音传感器
- 超声波模块
- GPS模块
- 迷你扩展板Matrix - Compact Kit
- 火焰传感器
- CAM500 500万像素摄像头
- 滚珠开关模块
- 2'8 SPI Key TFT 2.8寸spi液晶屏
- 红外计数模块
- 红外接收模块
- 电机驱动器模块
- MQ-2 烟雾传感器模块
- MQ-3 气体传感器
- 单点电容式数字触摸传感器模块
- 光敏电阻模块
- 电位器模块
- 压力传感器模块
- RGB LED
- RTC模块
- Rotary Encoder
- 土壤湿度检测传感器模块
- 热敏电阻模块
- USB WiFi
- 水位/水滴识别检测传感器模块
11 更新日志
11.1 2017-04-18
Ubuntu-Core系统更新如下：
- 修改了登录欢迎界面，当用户登录时会打印系统的基本状态信息；
- 增加 npi-config 工具，npi-config是一个命令行下的系统配置工具，可以对系统进行一些初始化的配置，可配置的项目包括：用户密码、系统语言、时区、Hostname、SSH开关、自动登录选项等，在命令行执行以下 sudo npi-config 即可进入;
- 预装NetworkManager作为网络管理工具;
- 新增pi用户，并配置为自动登录，自动登录特性可以使用npi-config工具配置;
11.2 2016-12-13
- 更新Ubuntu-Core系统固件
1) 增加Rpi-monitor服务，用于通过浏览器查看Air的状态；
2) 支持声卡配件NanoHat-PCM5102A；
3) 添加通过蓝牙发送文件的脚本；
11.3 2017-01-22
- 将Ubuntu-Core系统的版本号从15.10升级到16.04；
- 将H3 BSP代码分为lichee和android两部分，并精简lichee目录；
- 更新H3 BSP里的交叉编译器，解决该编译器无法编译应用程序的问题；
- Ubuntu-Core系统支持第一次开机自动扩展文件系统，并且支持开机修复文件系统；
- 支持使用fastboot更新U-boot；
- 更新eflasher系统，支持命令行烧写系统到eMMC；
11.4 2017-02-20
- Ubuntu-Core系统添加了nano编辑器；
- Ubuntu-Core系统解决了sudo命令提示“unable to resolve host FriendlyARM”的问题；
- Ubuntu-Core系统将fa用户添加到sudoers中；
