NanoPi K2/zh

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English

1 介绍

NanoPi K2-1.jpg
NanoPi K2-2.jpg
NanoPi K2-3.jpg
  • NanoPi K2采用了Amlogic公司64位四核A53主控S905, 内置五核Mali450 GPU, 最高运行主频可达2GHz，支持众多视频格式，具备超强的视频解码能力。
  • NanoPi K2配备2GB DDR3内存，集成WiFi蓝牙，带有千兆以太网，USB，HDMI，红外遥控等接口，支持TF卡启动运行系统，并可扩展eMMC模块，尺寸与树莓派3相同，接口与之兼容，可运行Android, Ubuntu, 等嵌入式操作系统。
  • 需要特别说明的是，NanoPi K2支持动态电压调频(DVFS)，无需散热装置即可长时间稳定流畅播放高清视频。它非常适合客制化高清播放广告机，网络高清机顶盒等方面的应用，以及创客，爱好者们DIY制作家庭娱乐设备, 多媒体服务器，高速并行计算机等装置。

2 资源特性

  • CPU: Amlogic S905, Quad-core ARM Cortex-A53@1.5GHz, DVFS
  • GPU: Penta-core ARM Mali™-450
  • RAM: 2GB DDR3
  • 以太网: 10/100/1000M (RTL8211F)
  • 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, 同时提供IPX接口
  • 红外：板载红外接收模块
  • 音频：Via HDMI/蓝牙
  • eMMC: 板载eMMC模块接口
  • I2S：板载I2S接口, 7Pin, 2.54mm排针
  • SD: microSD卡槽一个
  • USB Host: 4 x USB 2.0 Host, 标准A型接口
  • Micro USB: 1 x USB 2.0, 有OTG功能, 可作为电源输入和数据传输
  • HDMI: HDMI 2.0, Type-A型口, 支持4K显示
  • GPIO扩展接口: 40 Pin,2.54mm排针, 包含I2C, ADC, GPIO, UART, PWM, SPDIF, CVBS等
  • 调试串口：4Pin，2.5mm单排针
  • 按键：电源按键一个
  • LED：电源指示灯一个, 系统状态指示灯一个
  • 电源接口：DC电源接口, microUSB接口
  • PCB Size:56x85mm，6层，沉金工艺
  • 供电: DC 5V/2A

3 接口布局和尺寸

3.1 接口布局

NanoPi-K2接口布局
  • GPIO管脚定义
Pin# Name Pin# Name
1 SYS_3.3V 2 VDD_5V
3 GPIODV_24/I2C_SDA_A 4 VDD_5V
5 GPIODV_25/I2C_SCK_A 6 GND
7 GPIOY_0 8 GPIOY_13/UART_TX_C
9 DGND 10 GPIOY_13/UART_RX_C
11 GPIOY_1 12 GPIOY_16/PWM_A
13 GPIOY_2 14 GND
15 GPIOY_3 16 GPIOY_15/PWM_F
17 SYS_3.3V 18 GPIOY_4
19 GPIOY_5 20 GND
21 GPIOY_7 22 GPIOY_6
23 GPIOY_9 24 GPIOY_8
25 DGND 26 GPIOY_10
27 GPIODV_26/I2C_SDA_B 28 GPIODV_27/I2C_SCK_B
29 GPIOY_11/SPDIF_IN 30 GND
31 GPIOAO_5 32 GPIOY_12/SPDIF_OUT
33 GPIOH_3 34 GND
35 GPIOCLK_1 36 CVBS
37 AIN1 38 1.8V Vref Out
39 GND 40 AIN0
  • eMMC接口管脚定义
Pin# Name Pin# Name
1 eMMC_D0 2 eMMC_D1
3 eMMC_D2 4 eMMC_D3
5 eMMC_D4 6 eMMC_D5
7 eMMC_D6 8 eMMC_D7
9 eMMC_DS 10 GND
11 eMMC_CMD 12 eMMC_CLK
13 NC 14 GND
15 NC 16 1.8V OUT
17 eMMC_RST 18 3.3V OUT
19 GPIOY_5 20 GND
  • Debug Port（UART0）
Pin# Name
1 GND
2 VDD_5V
3 UART_TX_AO_A
4 UART_RX_AO_A
  • 7Pin I2S接口定义
Pin# Name
1 GND
2 SYS_3.3V
3 I2S_SCLK
4 I2S_LRCLK
5 I2S_DATA_OUT
6 I2S_DATA_IN
7 I2S_MCLK
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
  4. 更详细的信息请查看原理图：NanoPi-K2-1701-Schematic.pdf

3.2 机械尺寸

NanoPi K2 Dimensions

详细尺寸：NanoPi-K2-1701-dxf.zip

4 快速入门

4.1 准备工作

启动NanoPi K2前，请先准备好以下硬件

  • NanoPi K2主板
  • TF卡: Class10或以上的 8GB SDHC卡
  • 一个DC接口的外接电源，要求输出为5V/2A
  • 一台支持HDMI输入的显示器或者电视
  • 一套USB键盘鼠标
  • 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 K2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 MicroSD 8G

  • SanDisk闪迪 TF128G 至尊高速MicroSDXC TF 128G Class10 48MB/S:

SanDisk MicroSD 128G

  • 川宇 8G手机内存卡 8GTF卡存储卡 C10高速class10 micro SD卡：

chuanyu MicroSD 8G

4.3 制作带运行系统的SD卡/eMMC模块

4.3.1 快速从SD卡/eMMC模块启动NanoPi K2

首先访问下载地址1下载需要的固件文件：

固件文件列表：
nanopi-k2_android_5.1.1-YYYYMMDD.img.zip 烧写到SD卡的Android5.1系统固件
nanopi-k2_ubuntu_core_xenial-YYYYMMDD.img.zip 烧写到SD卡的Ubuntu-Core with Qt-Embedded系统固件
nanopi-k2_android_5.1.1-emmc-YYYYMMDD.img.zip 烧写到eMMC模块的Android5.1系统固件
nanopi-k2_ubuntu_core_xenial-emmc-YYYYMMDD.img.zip 烧写到eMMC模块的Ubuntu-Core with Qt-Embedded系统固件
烧写工具：
win32diskimager.rar Windows平台下的烧写工具，Linux系统可以用dd命令
4.3.1.1 烧写系统到SD卡
  • 将固件和烧写工具分别解压，在Windows下插入SD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SD卡盘符，选择你要烧写的系统固件，点击 Write 按钮烧写即可。
  • 当制作完成 SD 卡后，拔出 SD 卡插入 NanoPi K2 的 BOOT 卡槽，上电启动（注意，这里需要 5V/2A 的供电），你可以看到绿灯以及蓝灯长亮，这时你已经成功启动 NanoPi K2。
4.3.1.2 烧写系统到eMMC模块
  • 将固件和烧写工具分别解压，在 Windows 下插入 eMMC（需使用MicroSD转eMMC模块适配器)，以管理员身份运行 win32diskimager 工具， 在 win32diskimager 工具的界面上, 选择你的 SD 卡盘符，选择你要烧写的系统固件，点击 Write 按钮烧写即可。

EMMC module 1.jpgEMMC module 4.jpg

  • 当烧写完成后，弹出MicroSD转eMMC模块适配器，将 eMMC 模块插入 NanoPi K2 的 eMMC 插槽，上电启动（注意，这里需要 5V/2A 的供电），你可以看到绿灯以及蓝灯长亮，这时你已经成功启动 NanoPi K2。

400px

  • 当K2同时接了 SD 卡和 eMMC 模块时，系统总是会从 eMMC 启动。只有不接 eMMC 模块时，才能从 SD 卡启动系统。

4.3.2 在Linux Desktop下通过脚本制作

  • 1) 将microSD/带eMMC的MicroSD转eMMC模块适配器插入Ubuntu的电脑，用以下命令查看你的SD卡设备名
dmesg | tail

当dmesg输出类拟信息 sdc: sdc1 sdc2时，则表示SD卡对应的设备名为 /dev/sdc，也通过用命令cat /proc/partitions来查看。

  • 2) 下载Linux下的制作脚本
git clone https://github.com/friendlyarm/sd-fuse_amlogic.git
cd sd-fuse_amlogic
  • 3) 以下是制作启动Android的SD卡的方法
su
./fusing.sh /dev/sdx android

(注：/dev/sdx请替换为实际的SD卡设备文件名)
制作包中未包含Android烧写文件，第一次使用时会提示需要下载，输入Y下载，N或10秒未输入则取消。

  • 4) 以下是制作启动Android的eMMC模块的方法
su
./fusing.sh /dev/sdx android emmc

(注：/dev/sdx请替换为实际的eMMC模块设备文件名)
制作包中未包含Android烧写文件，第一次使用时会提示需要下载，输入Y下载，N或10秒未输入则取消。

4.3.3 NanoPi K2 扩展TF/eMMC模块分区

  • Android扩展分区，要在pc上执行下列操作, Ubuntu系统会自动扩展，无需进行此操作：
sudo umount /dev/sdx?
sudo parted /dev/sdx unit % resizepart 4 100 unit MB print
sudo resize2fs -f /dev/sdx4

(注：/dev/sdx请替换为实际的SD卡/eMMC模块设备文件名)

4.3.4 关于HDMI分辨率

对于HDMI的显示模式，Android则是会通过EDID获得HDMI设备如电视机所支持的显示模式，然后自动选择一个合适的分辨率。

4.4 运行Android

  • 将制作好SD卡插入NanoPi K2，连接HDMI，最后接电源，NanoPi K2会从SD卡启动。你可以看到板上PWR灯以及蓝灯常亮，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。

NanoPi K2 Android5.1

  • 如同所有PC, 正确的关机对NanoPi K2而言很重要，否则可能会损坏安装在MicroSD卡中的系统文件，导致下次无法顺利启动运行，如要关机，直接按PWR按键即可。

4.4.1 运行多媒体播放器Kodi

Android系统中已经预装了Kodi, 支持硬解播放，通过首页上的Kodi图标即可进入，运行界面如下所示：
Kodi-Homepage
将存放有视频的U盘插入NanoPi K2的USB口，在Kodi的界面上选择Videos -> udisk0，可加载并播放U盘里的视频，非常方便：
Kodi-Playing

4.5 运行Ubuntu core系统

4.5.1 Ubuntu core系统介绍

Ubuntu Core with Qt-Embedded，是一个没有X-windows环境，使用Qt-Embedded作为图形界面的轻量级Ubuntu系统，系统特性如下：

  • 支持HDMI输出
  • 支持WiFi连接
  • 支持千兆以太网
  • 支持蓝牙传输
  • 内建Qt-Embedded

得益于A53架构处理器强大的性能，2G内存以及千兆以太网，NanoPi-K2搭配Ubuntu系统非常适合作为IoT服务端，或DIY各类轻量级的服务器，如Nas等。

4.5.2 Ubuntu core系统的使用

将烧写了Ubuntu系统的SD卡插入NanoPi-K2并上电，在电视或者串口终端上均能看到如下所示的终端画面：
K2-ubuntu

要显示Qt-Embedded界面，在命令行执行：

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

在电视屏幕上可以看到如下画面，这是一个开源的Qt Demo程序：
K2-QtE

关于Ubuntu Core的详细使用指南，请查看此链接: Ubuntu Core with Qt-Embedded

5 如何编译系统

5.1 安装交叉编译器

  • 安装ARMv7交叉编译器

编译U-Boot需要ARMv7的交叉编译器，首先下载并解压编译器: 

git clone https://github.com/friendlyarm/prebuilts.git
sudo mkdir -p /opt/FriendlyARM/toolchain
sudo 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)
  • 安装AArch64交叉编译器

编译U-Boot和Linux需要AArch64的交叉编译器，可使用linaro toolchain: 

wget http://releases.linaro.org/components/toolchain/binaries/4.9-2017.01/aarch64-linux-gnu/gcc-linaro-4.9.4-2017.01-x86_64_aarch64-linux-gnu.tar.xz
tar xf gcc-linaro-4.9.4-2017.01-x86_64_aarch64-linux-gnu.tar.xz
export PATH=~/gcc-linaro-4.9.4-2017.01-x86_64_aarch64-linux-gnu/bin:$PATH

可以修改 ~/.bashrc 将编译器的路径加入到PATH中。

5.2 编译U-Boot

下载U-Boot源代码并编译，注意分支是nanopi-k2-v2015.01: 

git clone https://github.com/friendlyarm/u-boot.git uboot
cd uboot
git checkout nanopi-k2-v2015.01
make nanopi-k2_defconfig
make

编译成功结束后您将获得fip/gxb/u-boot.bin，可使用以下命令直接更新SD卡: 

sudo ./fusing.sh /dev/sdc

使用以下命令直接更新SD卡 

sudo ./fusing.sh /dev/sdc emmc

您也可以通过fastboot来更新正在运行的NanoPi K2板上SD的U-Boot，方法如下：
1) 在电脑上先用命令 sudo apt-get install android-tools-fastboot 安装 fastboot 工具;
2) 用串口配件连接NanoPi K2和电脑，在上电启动的2秒内，在串口终端上按下回车，进入 u-boot 的命令行模式；
3) 在u-boot 命令行模式下输入命令 fastboot usb 回车，进入 fastboot 模式；
4) 用microUSB线连接NanoPi K2和电脑，在电脑上输入以下命令烧写u-boot.bin:

fastboot flash bootloader fip/gxb/u-boot.bin

暂时无法通过fastboot更新eMMC模块上的U-boot。

5.3 编译Linux kernel

5.3.1 编译内核

  • 下载内核源代码
git clone https://github.com/friendlyarm/linux.git
cd linux
git checkout nanopi-k2-3.14.y

NanoPi K2内核所属的分支是nanopi-k2-3.14.y，在开始编译前先切换分支。

  • 编译Android内核
touch .scmversion
make ARCH=arm64 nanopi-k2_android_defconfig
make ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- Image nanopi-k2.dtb

编译成功结束后，即会生成新的 arch/arm64/boot/dts/amlogic/nanopi-k2.dtb 和 arch/arm64/boot/Image ，用于替换掉SD卡boot分区下对应的文件。

  • 编译Ubuntu内核
touch .scmversion
make ARCH=arm64 nanopi-k2_ubuntu_defconfig
make ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- Image nanopi-k2.dtb

5.3.2 如何使用新编译的内核

  • 更新SD卡上的内核

如果您是使用SD卡启动Android，则在PC上复制为Android编译的Image 和nanopi-k2.dtb 到SD卡的boot分区(即分区1，设备是/dev/sdX1)即可。

  • 通过adb直接更新

如果想直接更新正在运行中的板子，可通过adb将新的文件push到板子上，然后reboot即可，具体如下: 

adb shell mount -t ext4 /dev/block/mmcblk0p1 /storage/sdcard1/
adb push arch/arm64/boot/Image /storage/sdcard1/
adb push arch/arm64/boot/dts/amlogic/nanopi-k2.dtb /storage/sdcard1/
adb reboot
  • 更新Android中预先编译的文件

如果想要生成新的Android boot.img，则需要使用新生成的文件替换Android源代码目录device/friendly-arm/nanopi-k2-kernel 下对应的文件，然后编译Android即可。

5.4 编译Android

  • 搭建编译环境

搭建编译Android的环境建议使用64位的Ubuntu 14.04，安装需要的包即可。 

sudo apt-get install bison g++-multilib git gperf libxml2-utils make python-networkx zip
sudo apt-get install flex libncurses5-dev zlib1g-dev gawk minicom

更多说明可查看 https://source.android.com/source/initializing.html 。

  • 下载Android5.1源代码

Android源代码的下载需要使用repo，其安装和使用请查看 https://source.android.com/source/downloading.html 。 

mkdir android && cd android
repo init -u https://github.com/friendlyarm/android_manifest.git -b nanopi-k2-lollipop
repo sync

其中“android”是指工作目录。

  • 编译系统
source build/envsetup.sh
lunch nanopi_k2-userdebug
make -j8

编译成功完成后，目录 out/target/product/nanopi-k2 下包含可用于烧写的image文件。

filename partition Description
u-boot.bin bootloader -
boot.img boot -
cache.img cache -
userdata.img userdata -
system.img system -
partmap.txt - 分区描述文件
  • 烧写到SD卡

如果是采用SD卡启动Android，可复制编译生成的image文件到sd-fuse_amlogic/android/ 下，使用脚本即可烧到到SD卡，具体请查看#在Linux Desktop下通过脚本制作。

  • 使用fastboot更新

板子启动后通过串口快速按任意键进入uboot命令行模式，输入命令fastboot usb即可更新Android。
连接USB线，然后PC端输入以下命令: 

cd out/target/product/nanopi-k2
sudo fastboot flash boot boot.img
sudo fastboot flash cache cache.img
sudo fastboot flash userdata userdata.img
sudo fastboot flash system system.img
sudo fastboot reboot

6 更新日志

6.1 2017-10-07

添加烧写系统到emmc模块的说明。

6.2 2017-09-08

修改内核编译部分。

6.3 2017-07-19

为NanoPi-K2增加Ubuntu Core系统，内含Qt-Embedded图形界面库，系统特性如下：

  • 支持HDMI输出
  • 支持WiFi连接
  • 支持千兆以太网
  • 支持蓝牙传输
  • 内建Qt-Embedded

得益于A53架构处理器强大的性能，2G内存以及千兆以太网，NanoPi-K2搭配Ubuntu系统非常适合作为IoT服务端，或DIY各类轻量级的服务器，如Nas等。

6.4 2017-05-27

在Android系统中预装Kodi。


6.5 2017-04-12

首次创建并发布。

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