NanoPi Duo/zh

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English

1 介绍

概览
正面
背面
  • NanoPi Duo（以下简称Duo）是友善之臂团队开发的一款双列直插超小型创客神器，尺寸只有50x25.4mm。它采用全志四核A7处理器H2+, 配备256M/512M DDR3内存，板载WiFi模块，可运行完整的Ubuntu Core等嵌入式Linux系统。
  • NanoPi Duo小巧精致，接口丰富，可采用MicroUSB直接供电，支持Micro SD卡直接启动运行系统，并可直接插入面包板使用。它引出了USB, SPI, UART, I2C, PWM, IR，音频输入与输出，百兆以太网等接口管脚，非常方便调试开发。
  • NanoPi Duo可支持使用WiringPi, RPi.GPIO, Python等编程库, 完全开源, 非常适合轻量级IoT应用开发。

2 资源特性

  • CPU: Allwinner H2+, Quad-core Cortex-A7
  • DDR3 RAM: 256MB/512MB
  • Connectivity: 10/100M Ethernet
  • Wifi：XR819
  • USB Host: 2.54mm pin x2, exposed in 2.54mm pitch pin header
  • MicroSD Slot x 1
  • MicroUSB: OTG and power input
  • Debug Serial Interface: exposed in 2.54mm pitch pin header
  • Audio input/output Interface: exposed in 2.54mm pitch pin header
  • GPIO: 2.54mm spacing 12pin x2. It includes UART, SPI, I2C, IO etc
  • PCB Dimension: 25.4 x 50mm
  • Power Supply: DC 5V/2A
  • Temperature measuring range: -40℃ to 80℃
  • OS/Software: U-boot，Linux Kernel 4.11.2 (mainline) , Ubuntu 16.04.2 LTS (Xenial)
  • Weight: xxg(With Pin-headers)

3 接口布局和尺寸

3.1 接口布局

NanoPi Duo接口布局
pinout
  • GPIO管脚定义
Pin silk screen Name Linux gpio Pin silk screen Name Linux gpio
MICN MIC_N SPD EPHY-LED-SPD
MICP MIC_P LNK EPHY-LED-LINK
LOR LINEOUT_R TD+ EPHY-TXP
LOL LINEOUT_L TD- EPHY-TXN
CVB CVBS RD+ EPHY-RXP
TX1 UART1_TX/GPIOG6 198 RD- EPHY-RXN
RX1 UART1_RX/GPIOG7 199 DP2 USB-DP2
MO UART3_RTS/SPI1_MOSI/GPIOA15 15 DM2 USB-DM2
MI UART3_CTS/SPI1_MISO/GPIOA16 16 DP3 USB-DP3
CLK UART3_RX/SPI1_CLK/GPIOA14 14 DM3 USB-DM3
CS UART3_TX/SPI1_CS/GPIOA13 13 IOG11 GPIOG11 203
SDA I2C0_SDA/GPIOA12 12 IRRX GPIOL11/IR-RX 363
SCL I2C0_SCL/GPIOA11 11 GND GND
GND GND 3V3 SYS_3.3V
DTX DEBUG_TX(UART_TXD0)/GPIOA4 4 5Vin VDD_5V
DRX DEBUG_RX(UART_RXD0)/GPIOA5/PWM0 5 5Vin VDD_5V


说明
  1. SYS_3.3V: 3.3V电源输出
  2. 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
  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，NanoPi Duo原理图

3.2 机械尺寸

NanoPi-Duo-1606-dimensions.png

详细尺寸：NanoPi_Duo_v1.0_1706 pcb的dxf文件

4 快速入门

4.1 准备工作

要开启你的NanoPi Duo新玩具，请先准备好以下硬件

  • NanoPi Duo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
  • 一个串口模块

4.2 经测试使用的TF卡

制作启动NanoPi Duo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-duo_ubuntu-core-xenial_4.x.y_YYYYMMDD.img.zip Ubuntu-Core with Qt-Embedded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 制作Ubuntu-Core with Qt-Embedded系统TF卡

将Ubuntu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。烧写完成后，将制作好TF卡插入NanoPi Duo，使用USB供电(5V/2A)， NanoPi Duo会上电自动开机，看到板上的蓝色LED闪烁，这说明系统已经开始启动了。

5 Ubuntu-Core with Qt-Embedded系统的使用

5.1 运行Ubuntu-Core with Qt-Embedded系统

  • 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，则可以通过串口终端对Duo进行操作。以下是串口的接法，接上串口，即可调试。

USB2UART-Duo

Mini Shield for NanoPi Duo_NanoPi_Duo

  • Ubuntu-Core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

duo-login
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

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 使用npi-config配置系统

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、硬件接口(Serial/I2C/SPI/PWM/I2S)使能等，在命令行执行以下命令即可进入: 

$ sudo npi-config

npi-config的显示界面如下：
npi-config

5.4 连接有线网络

使用Mini Shield for NanoPi Duo底板能方便的连接有线网络，Duo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

5.5 连接WiFi

使用以下命令连接Wifi，Duo板子上集成了Wifi天线，为保证数据传输稳定可靠，建议外接扩转天线。

  • 查看网络设备列表
$ sudo 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
$ sudo nmcli r wifi on
  • 扫描附近的 WiFi 热点
$ sudo nmcli dev wifi
  • 连接到指定的 WiFi 热点
$ sudo nmcli dev wifi connect "SSID" password "PASSWORD"

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维基：Use NetworkManager to configure network settings

搭配Mini Shield for NanoPi Duo底板使用，还可使用USB WiFi。系统默认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Duo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

5.6 SSH登录

Duo没有任何图形界面输出的接口，如果你没有串口模块，可以通过SSH协议登录Duo。假设通过路由器查看到Duo的IP地址为192.168.1.230，你可以在PC机上执行如下命令登录Duo: 

$ ssh root@192.168.1.230

密码为fa。

5.7 连接USB摄像头模块(FA-CAM202)使用

搭配Mini Shield for NanoPi Duo底板可连接USB摄像头模块(FA-CAM202)模块。
USB camera
FA-CAM202是一款200万像素的USB摄像头模块，参考维基Matrix - USB_Camera(FA-CAM202)。
启动系统，连接网络，以root用户登录终端并编译运行mjpg-streamer: 

$ su root
$ 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Duo的IP地址为192.168.1.169，在PC的浏览器中输入 192.168.1.169:8080 就能浏览摄像头采集的画面了，效果如下:
mjpg-streamer-cam500a

5.8 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

5.9 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Duo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:
rpi-monitor

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。

5.10 通过WiringNP测试GPIO

wiringPi库最早是由Gordon Henderson所编写并维护的一个用C语言写成的类库，除了GPIO库，还包括了I2C库、SPI库、UART库和软件PWM库等，由于wiringPi的API函数和arduino非常相似，这也使得它广受欢迎。 wiringPi库除了提供wiringPi类库及其头文件外，还提供了一个命令行工具gpio：可以用来设置和读写GPIO管脚，以方便在Shell脚本中控制GPIO管脚。
我们在Duo系统中集成了这个工具以便客户测试GPIO管脚。详细信息请参看 WiringNP

5.11 从SSD运行系统

NanoPi-Duo可以将系统运行在Mini Shield for NanoPi Duo的固态硬盘上，除了获得更大的存储空间外，还有如下优点：
1) 读写速度更快;
2) 使用寿命比TF卡更长;
3) 更可靠;

安装系统到固态硬盘上的方法比较简单，无需事先对SSD做准备工作，使用 npi-config 工具即可，输入以下命令启动npi-config：

sudo npi-config

然后进入 Boot Options 菜单, 选择 Boot device，然后可以看到有两个选项可供选择：
1) D1 Hard drive
2) D2 TF card
选择 D1 Hard drive，然后按提示进行操作即可。
以后要恢复回 TF 卡启动，可在上述菜单中选择 D2 TF card。

如果你在 npi-config 中没有找到 Boot device 菜单，可能是因为你的 npi-config 版本太旧，利用菜单上的 Update 功能更新一下即可。

6 如何编译Ubuntu-Core with Qt-Embedded系统

6.1 使用开源社区主线BSP

Duo现已支持使用Linux-4.x.y内核，并使用Ubuntu Core 16.04，关于H2+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

7 使用扩展配件及编程示例

NanoPi Duo的两排排针间距为22.86mm（900mil），可以直接插在面包板上，方便的接插其他外围器件。
NanoPi Duo

搭配Mini Shield for NanoPi Duo底板，使用更方便
NanoPi Duo

8 3D 打印外壳

9 资源链接

9.1 手册原理图等开发资料

10 硬件更新

10.1 V1.0 1705

第一版

10.2 V1.1 1709

1.增加了U12（调整Reset上电延时）</br> 2.去掉了U5（AVCC和VDD-3.3V使用同一路DC-DC电路）

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