Difference between revisions of "NanoPi NEO Core/zh"

Revision as of 07:48, 18 January 2018

English

1 介绍

概览

正面

背面

• NanoPi NEO Core(以下简称”NEO Core”)是NanoPi NEO以核心板形式的呈现，相同的尺寸，相同的排针定义，相同的软件支持，把大块头的接口座改为排针引出，同时增加了eMMC存储，更加适合企业用户作为模块嵌入到产品中。
• NEO Core采用了软件生态日趋成熟的全志四核A7架构H3主控，配备256M/512M DD3内存，用户可根据自己的需要选用8GB/16GB/32GB eMMC高速闪存，或者不要eMMC存储。
• 友善电子团队为其精心定制开发了基于主线内核Linux-4.11(或更新版本)的Ubuntu Core系统，更加安全稳定。
• 在极其有限的空间里，3排2.54mm的排针引出了I2C、串口、SPI、I2S、USB、网口、GPIO等常用接口，方便扩展和外接其他模块，它是创客、高端极客们发挥创意的绝佳选择。
• 为了方便您开发评估，我们还设计了和树莓派3接口尺寸相近的底板Mini Shield for NanoPi NEO Core/Core2，它可以安装到大部分树莓派外壳中，并可以安插使用NanoPi NEO Core2核心板。

2 资源特性

• CPU: Allwinner H3, Quad-core Cortex-A7 Up to 1.2GHz
• DDR3 RAM: 256MB/512MB DDR3 RAM
• Storage: NC/8GB/16GB/32GB eMMC
• MicroSD Slot x 1
• MicroUSB: OTG and power input
• GPIO: two 2.54mm spacing 12x2pin header,one 2.54mm spacing 10x2pin header ,It includes UART, SPI, I2C, IO etc
• Connectivity: 10/100M Ethernet(6Pin, included in 2.54mm pitch pin header)
• USB Host x3(included in 2.54mm pitch pin header)
• Debug Serial Port(4Pin, included in 2.54mm pitch pin header )
• Audio input/output Port(4Pin, included in 2.54mm pitch pin header )
• PC Size: 40 x 40mm
• Power Supply: DC 5V/2A
• Temperature measuring range: -40℃ to 80℃
• OS/Software: U-boot，Ubuntu-Core
• Weight: xxg(WITHOUT Pin-headers)

3 接口布局和尺寸

3.1 接口布局

NanoPi NEO Core接口布局

pinout

• GPIO1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

• GPIO2管脚定义

Pin#	Name	Linux gpio	Pin#	Name	Linux gpio
1	VDD_5V		2	SPI1_MOSI / GPIOA15	15
3	USB-DP1		4	SPI1_MISO / GPIOA16	16
5	USB-DM1		6	SPI1_CLK / GPIOA14	14
7	USB-DP2		8	SPI1_CS / GPIOA13	13
9	USB-DM2		10	MICIN1P
11	GPIOL11/IR-RX	363	12	MICIN1N
13	SPDIF-OUT/GPIOA17	17	14	LINEOUTR
15	PCM0_SYNC/I2S0_LRCK/I2C1_SCL		16	LINEOUTL
17	PCM0_CLK/I2S0_BCK/I2C1_SDA		18	UART_RXD0 / GPIOA5 / PWM0	5
19	PCM0_DOUT/I2S0_SDOUT		20	UART_TXD0 / GPIOA4	4
21	PCM0_DIN/I2S0_SDIN		22	VDD_5V
23	GND		24	GND

• GPIO3管脚定义

Pin#	Name	Linux gpio	Pin#	Name	Linux gpio
1	EPHY-LINK-LED		2	EPHY-SPD-LED
3	EPHY-TXP		4	EPHY-TXN
5	EPHY-RXP		6	EPHY-RXN
7	NC		8	NC
9	NC		10	NC
11	GND		12	GND
13	USB-DP3		14	GPIOA7	7
15	USB-DM3		16	I2C2_SCL / GPIOE12
17	5V		18	I2C2_SDA / GPIOE13
19	5V		20	SYS_3.3V

说明

1. SYS_3.3V: 3.3V电源输出
2. VDD_5V: 5V电源输入/输出，输入范围：4.7～5.6V
3. 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
4. 更详细的信息请查看原理图

3.2 机械尺寸

详细尺寸：pcb的dxf文件

4 快速入门

4.1 准备工作

要开启你的NanoPi NEO Core新玩具，请先准备好以下硬件

• NanoPi NEO Core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 经测试使用的TF卡

制作启动NanoPi NEO Core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)：

使用以下固件：
nanopi-neo-core_friendlycore-xenial_4.x.y_YYYYMMDD.img.zip	基于UbuntuCore构建的FriendlyCore系统固件，使用Linux-4.x.y内核
nanopi-neo-core_eflasher_4.x.y_YYYYMMDD.img.zip	eflasher系统固件，使用Linux-4.x.y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

4.3.2 TF卡启动系统

4.3.2.1 制作FriendlyCore系统TF卡

• 将Ubuntu-Core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 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NEO Core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。
  

注意: 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eflasher系统固件和烧写工具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NEO Core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:

$ su root
$ eflasher

root用户的密码是fa，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 搭配Mini Shield for NanoPi NEO Core/Core2底板使用

推荐搭配Mini Shield for NanoPi NEO Core/Core2底板使用，Mini Shield for NanoPi NEO Core/Core2底板详细介绍请参考Mini Shield for NanoPi NEO Core/Core2底板介绍，以下是底板的接法。

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：

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：

• 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 访问GPIO/I2C/串口等硬件资源

请参考下面的文档：

• WiringNP: NanoPi NEO/NEO2/Air GPIO Programming with C/zh
• RPi.GPIO : NanoPi NEO/NEO2/Air GPIO Programming with Python/zh

6.9 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

6.10 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

6.11 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。

6.12 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:

6.13 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。

6.14 运行Qt示例程序

执行以下命令：

$ sudo /opt/QtE-Demo/run.sh

运行结果如下，这是一个开源的QtDemo:

6.15 Docker在armhf系统下的安装与使用

6.15.1 安装 Docker

执行下列命令：

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

6.15.2 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 如何编译FriendlyCore系统

7.1 使用开源社区主线BSP

NEO Core现已支持使用Linux-4.x.y内核，并使用Ubuntu Core 16.04，关于H3芯片系列开发板使用主线U-boot和Linux-4.x.y的方法，请参考维基：Mainline U-boot & Linux

8 使用扩展配件及编程示例

8.1 使用Mini Shield for NanoPi NEO Core/Core2

Mini Shield for NanoPi NEO Core/Core2是一个专为NanoPi NEO Core和NanoPi NEO Core2定做的功能扩展底板，底板扩展了网口、调试串口、音频、USB等常用接口。
详细介绍请参考：Mini Shield for NanoPi NEO Core/Core2

8.2 使用Python编程操作NanoHat OLED扩展板

NanoHat OLED是一款精致小巧的单色OLED显示屏，带3个按键，我们不仅提供了源代码级驱动，而且为您展现了一个简单实用的Shell界面, 通过它你可以查看系统时间，系统运行状态，以及关机等操作；你还可以下载所有源代码自行修改编译，设计自己喜欢的界面； 配上我们专门为其定制的全金属铝外壳，相信你一定会爱不释手！详见：NanoHat OLED

8.3 使用Python编程控制NanoHat Motor 电机驱动模块

该模块可驱动四个5V PWM舵机模块和四个12V直流电机或者两个12V四线步进电机，详见：NanoHat Motor

8.4 使用NanoHat PCM5102A 数字音频解码模块

NanoHat PCM5102A采用了TI公司专业的立体声DAC音频芯片PCM5102A，为您提供数字音频信号完美还原的音乐盛宴, 详见：NanoHat PCM5102A

8.5 完全兼容的Arduino的UNO Dock扩展板

UNO Dock本身就是一个Arduino UNO，你可以使用Arduino IDE开发下载运行所有Arduino工程项目；它还是NanoPi NEO的扩展坞，不仅为其提供稳定可靠的电源输入，还可以使用Python编程控制Arduino配件，借助强大的Ubuntu生态系统，快速把你的Arduino项目送上云端，详见：UNO Dock for NanoPi NEO v1.0

8.6 Power Dock 高效的电源转换模块

Power Dock for NanoPi NEO是一个高效的电源转换模块，能为用电设备提供稳定可靠的供电, 详见：Power Dock for NanoPi NEO
Power Dock for NanoPi NEO_nanopi_NEO_Core

8.7 NanoHat Proto 可堆叠的面包板模块

NanoHat Proto是一个功能高度自由的模块, 板载EEPROM，详见：NanoHat Proto
Matrix - NanoHat Proto_nanopi_NEO_Core

8.8 Matrix - 2'8 SPI Key TFT显示模块

Matrix-2'8_SPI_Key_TFT模块是一款2.8英寸的TFT 触摸LCD，模块采用ST7789S驱动IC和XPT2046电阻式触摸IC，屏幕分辨率为240*320，采用SPI控制接口，模块还包含3个独立按键，可根据需要自定义功能。详见：Matrix - 2'8 SPI Key TFT

9 3D 打印外壳

10 资源链接

10.1 手册原理图等开发资料

• 原理图 NanoPi-NEO-Core-V1.0-1705-Schematic.pdf
• 尺寸图 NanoPi-NEO-Core-1705 pcb的dxf文件
• H3芯片手册 Allwinner_H3_Datasheet_V1.2.pdf