Difference between revisions of "NanoPi M1 Plus/zh"

Revision as of 08:25, 11 April 2017

English

1 介绍
2 资源特性
3 接口布局和尺寸
- 3.1 接口布局
- 3.2 机械尺寸
4 快速入门
5 Debian系统的使用
6 如何编译Debian系统
7 Android系统的使用
8 如何编译Android系统
9 固件下载地址
10 3D打印文件下载
11 NanoPi M1 Plus初学者入门开发教程
12 资源链接
13 更新日志

1 介绍

概览

正面

背面

File:NanoPi M1 Plus-4.jpg

外壳

NanoPi M1 Plus是友善之臂团队面向企业用户、极客、发烧友群体推出的一款专业级开源嵌入式主控板，它的大小只有树莓派的大约2/3，可运行Debian、 Ubuntu Core、Android等嵌入式操作系统。
NanoPi M1 Plus采用了全志四核A7高性能处理器Allwinner H3，配备1G DDR3内存和8GB eMMC高速闪存，集成WiFi蓝牙、红外接收器，并带有千兆以太网、USB 2.0、HDMI输出、音频输入输出、DVP摄像头等接口，支持TF卡启动运行系统，兼容树莓派GPIO，拥有独立的调试串口。

2 资源特性

CPU：Allwinner H3, Quad-core Cortex-A7@1.2GHz
GPU：Mali400MP2@600MHz，Supports OpenGL ES2.0
DDR3 RAM：1GB
eMMC: 8GB
Wireless：802.11 b/g/n
Bluetooth：4.0 dual mode
天线: Wi-Fi和蓝牙共用, 板载陶瓷天线及IPX天线接口
网络：10/100/1000M以太网
音频：3.5mm耳机座 & Via HDMI
麦克风：板载麦克风
红外：板载红外接收模块
USB Host：USB 2.0 x 3，其中两个是标准A型接口, 另外1个是2.54mm排针
MicroSD Slot：x1
MicroUSB ：支持供电和数据传输，有OTG功能
视频输出: HDMI 1.4 1080P高清显示, CVBS
DVP Camera接口：24pin，0.5mm间距竖直贴片FPC座
调试串口：4Pin，2.54mm排针
GPIO： 40pin, 2.54mm间距，兼容RasberryPi2的扩展GPIO，含UART, SPI, I2C, I2S/PCM, SPDIF-OUT, IO等管脚资源
按键：电源按键x1，复位按键x1
LED: 电源指示LED一个, 系统状态指示LED一个
PCB Size: 64 x 60mm, 沉金工艺
Power Supply: DC 5V/2A
温度工作范围：零下30摄氏度到80摄氏度
OS/Software: u-boot，Debian，Ubuntu-MATE，Ubuntu-Core

3 接口布局和尺寸

3.1 接口布局

NanoPi M1 Plus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		4	VDD_5V
5	I2C0_SCL		6	GND
7	GPIOG11	203	8	UART1_TX/GPIOG6	198
9	GND		10	UART1_RX/GPIOG7	199
11	UART2_TX/GPIOA0	0	12	PWM1/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
25	GND		26	SPDIF-OUT/GPIOA17	17
27	I2C1_SDA/GPIOA19/PCM0_CLK/I2S0_BCK	19	28	I2C1_SCL/GPIOA18/PCM0_SYNC/I2S0_LRCK	18
29	GPIOA20/PCM0_DOUT/I2S0_SDOUT	20	30	GND
31	GPIOA21/PCM0_DIN/I2S0_SDIN	21	32	NC
33	NC		34	GND
35	NC		36	NC
37	GPIOA9	9	38	NC
39	GND		40	NC

Debug Port（UART0）

Pin#	Name
1	GND
2	VDD_5V
3	UART_TXD0
4	UART_RXD0

USB 针座

Pin#	Name
1	5V
2	DM
3	DP
4	GND

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-M1-Plus-1702-Schematic.pdf

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 M1 Plus新玩具，请先准备好以下硬件

NanoPi M1 Plus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）
一台支持HDMI输入的显示器或者电视
一套USB键盘鼠标，同时连接还需要USB HUB （或选购串口转接板，要PC上进行操作）
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

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-m1-plus-debian-sd4g.img.zip	Debian系统固件
nanopi-m1-plus-ubuntu-core-qte-sd4g.img.zip	小型的Ubuntu core系统，内含Qt Embedded图形库
nanopi-m1-eflasher-sd8g.img.zip	基于Ubuntu core系统，具有烧写系统到eMMC 的功能
nanopi-m1-plus-android.img.zip	Android系统固件
烧写工具：
win32diskimager.rar	Windows平台下的Debian系统烧写工具，Linux平台下可以用dd命令烧写Debian系统
PhoenixCard_V310.rar	Windows平台下的Android系统烧写工具，注意：Android系统固件禁止在Linux平台下用dd命令烧写
HDDLLF.4.40.exe	Windows平台下用于格式化TF卡的工具

4.3.2 TF卡启动系统

4.3.2.1 制作Debian系统TF卡

将固件nanopi-m1-plus-debian-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M1 Plus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Debian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。

4.3.2.2 制作Android系统TF卡

以管理员权限运行HDDLLF.4.40软件，并且格式化SD卡，格式化后把卡从电脑拔出来，再把卡插入电脑，使用Windows自带的格式化程序把SD卡格式化成FAT32格式，格式化后把卡拔出来；
将固件nanopi-m1-plus-android.img.zip和烧写工具PhoenixCard_V310.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PhoenixCard，在PhoenixCard的界面上，选择你的TF卡盘符，镜像文件选择为Android系统固件，烧写模式选择卡启动，点击烧录按钮烧写即可。

当制作完成TF卡后，拔出TF卡插入M1 Plus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Android系统。

注：每次烧写Android系统时，必须先格式化TF卡。

4.3.3 烧写系统到eMMC

将固件nanopi-m1-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M1 Plus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。
接上HDMI显示器和USB鼠标，在显示器上选择需要烧写到eMMC的系统，如下:

如果不想连接HDMI，可以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 Debian系统的使用

5.1 运行Debian

当成功在TF卡/eMMC中安装Debian系统后，为M1 Plus连接HDMI显示器及网线，最后连接电源(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，同时电视上也将能看到系统启动的画面。

1）要在电视上进行操作，你需要连接USB鼠标和键盘.
2）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M1 Plus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M1 Plus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：

sudo apt-get update

5.2 扩展文件系统分区

第一次启动Debian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 连接有线网络

M1 Plus在加电开机前如果已正确的连接网线，则系统启动时会自动获取IP地址，如果没有连接网线、没有DHCP服务或是其它网络问题，则会导致获取IP地址失败，同时系统启动会因此等待约15~60秒的时间。手动获取IP地址:

dhclient eth0

5.4 连接无线网络

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 no

5.5 通过VNC和ssh登录Debian

如果你不想连接HDMI，可以使用手机或电脑到这里下载并安装一个名为VNC Viewer的软件，用VNC连接到M1 Plus，默认的端口号为1，密码为：fa123456 。
以下是在iPhone上用VNC登录M1 Plus的画面：

你也可以通过 ssh -l root 192.168.8.1 命令在终端上登录，默认的root用户密码是 fa 。请将192.168.8.1替换为实际IP地址。

5.6 HDMI输出声音

Debian系统默认从3.5mm耳机座输出声音，想从HDMI输出需要修改文件系统上的配置文件/etc/asound.conf如下：

pcm.!default {
    type hw
    card 1
    device 0
}
 
ctl.!default {
    type hw
    card 1
}

card 0代表3.5mm耳机孔，card 1代表HDMI音频。设置完成后需要重启系统才能生效。

5.7 测试GPU

启动Debian系统，在HDMI界面下登录Debian，打开终端并运行命令：

glmark2-es2

测试效果如下：

5.8 测试VPU

访问此处下载地址的test-video目录下载视频文件，启动Debian系统，在HDMI界面下登录Debian，打开终端并运行命令：

sudo apt-get install mpv
video_play mpv ./big_buck_bunny_1080p_H264_AAC_25fps_7200K.MP4

经测试，可流畅硬解播放1080p视频。

5.9 连接USB WiFi

Debian系统已经支持市面上众多常见的USB WiFi，想知道你的USB WiFi是否可用只需将其接在M1 Plus上即可，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

M1 Plus 上电启动连接上USB WiFi后，通过串口登录到系统，敲入以下命令可以查看到系统是否识别到USB WiFi，如果出现新的wlan设备，则证明USB WiFi已被识别到：

ifconfig -a

这里假设USB WiFi对应的网络设备节点为wlan1。
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。

用vi或在图形界面下用gedit编辑文件 /etc/network/interfaces, 在文件末尾添加信息如下所示：

allow-hotplug wlan1
iface wlan1 inet dhcp
        wpa-conf /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf

执行以下命令即可连接USB WiFi:

ifdown wlan1
ifup wlan1

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。

5.10 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。

根据上图连接M1 Plus和CAM500B，然后上电启动Debian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M1 Plus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:

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。

5.11 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。
启动Debian系统，在HDMI界面下登录Debian，打开终端并运行命令：

xawtv 0

可以在HDMI界面下正常看到摄像头的预览内容。注：这里的"0"指的是接进板子的摄像头为/dev/video0设备，请根据实际情况填写video索引号。

5.12 连接摄像头测试OpenCV

OpenCV的全称是Open Source Computer Vision Library，是一个跨平台的计算机视觉库。
执行以下步骤测试OpenCV：

连接网线，然后启动Debian系统，在HDMI界面下登录Debian。
安装opencv库，执行命令：

apt-get update
apt-get install libcv-dev libopencv-dev

参考前面章节，确保摄像头工作正常：
运行OpenCV官方C++示例代码，执行下列命令编译运行：

cd /home/fa/Documents/opencv-demo
make
./demo

可以看到效果如下：

5.13 命令行查看CPU工作温度

在串口终端执行如下命令，可以快速地获取CPU的当前温度和运行频率等信息：

cpu_freq

5.14 通过Rpi-Monitor查看系统状态

Debian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M1 Plus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。

6 如何编译Debian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

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。

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：

sudo 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

为Debian系统编译lichee源码包，进入lichee目录，执行命令：

cd lichee
./build.sh -p sun8iw7p1 -b nanopi-h3

该命令会为Debian系统一次性编译好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-m1-plus

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-m1-plus

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 Android系统的使用

7.1 连接USB WiFi

Android系统目前仅支持型号为rtl8188etv/rtl8188eu的USB WiFi，即插即用。

7.2 使用红外遥控器(RC-100)

启动Android系统后，可用红外遥控器(型号为RC-100)进行远程操控。
RC-100上的按键功能如下：

按键名称	按键功能
POWER	开机/关机
F1	搜索
F2	打开浏览器
F3	进入/退出鼠标模式
UP	向上移动
DOWN	向下移动
LEFT	向左移动
RIGHT	向右移动
OK	确认
音量-	减小音量
音量静音	静音
音量+	增大音量
SETTING	打开设置
HOME	回到主界面
BACK	返回上一个界面

Android系统第一次启动时，需要点击屏幕上的按钮完成教学示范，用户可以按下 F3 进入鼠标模式，然后配合上下左右和OK按键完成教学操作。

7.3 播放4K视频

访问此处下载地址的test-video目录，下载4K视频文件4K-Chimei-inn-60mbps.mp4，将其拷贝到SD卡或者U盘上。
在M1 Plus上启动并运行Android系统，将带有视频文件的SD卡或者U盘接到M1 Plus上，通过文件浏览器ESFileExplorer找到视频文件，点击视频文件并选择使用系统自带应用Gallery播放视频，即可观看影片。
经测试，将视频文件拷贝到U盘播放效果会更佳。

8 如何编译Android系统

8.1 准备工作