NanoPi NEO Core2/zh

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English

1 介绍

概览
正面
背面
  • NanoPI NEO Core2是友善之臂团队推出的全新一代超小型ARM计算机，它采用全志64位四核A53处理器H5, 内置六核Mail450 GPU, 集成512M DDR3内存,8G eMMC，可支持运行Ubuntu Core，Armbian等嵌入式操作系统。NanoPi NEO Core2依然小巧精致。
  • 更为惊人的是，在极其有限的空间里，NanoPi NEO Core2采用了千兆以太网接口，三排GPIO排针引出了3路USB、千兆网络、I2C、SPI、UART、I2S、音频等常用接口，因此非常适合对体积要求高，数据传输量大，数据传输速度快，和更高计算性能的物联网应用；它也是创客、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 Core核心板。

2 资源特性

  • CPU: Allwinner H5, Quad-core 64-bit high-performance Cortex A53
  • DDR3 RAM: 512MB/1GB
  • Storage: 8GB/16GB/32GB eMMC
  • 网络：10/100/1000M 以太网口, 采用RTL8211E-VB-CG网络传输芯片
  • USB Host: 3路，2路位于GPIO2，1路位于GPIO3。
  • MicroSD Slot:1个, 支持启动和存储系统
  • 指示灯: 2个, 分别用于电源, 和系统状态
  • GPIO1: 24pin, 2.54mm间距双排针,兼容树莓派GPIO的1-24管脚,包含UART,SPI,I2C,GPIO等管脚资源
  • GPIO2: 24pin, 2.54mm间距双排针,包含SPI,红外接收,I2S,USB,调试串口,音频等管脚资源
  • GPIO3: 20pin, 2.54mm间距双排针,包含USB,千兆网络,I2C等管脚资源
  • PCB Size: 40 x 40mm
  • MicroUSB: 供电(5V/2A)，并具备OTG功能
  • 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 Core2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 12 4 VDD_5V
5 I2C0_SCL / GPIOA11 11 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 Description Pin# Name Description
1 VDD_5V 2 MOSI1 SPI1-MOSI
2 USB-DP1 USB1 DP Signal 4 MISO1 SPI1-MISO
3 USB-DM1 USB1 DM Signal 6 CLK1 SPI1-CLK
4 USB-DP2 USB2 DP Signal 8 CS1 SPI1-CS
5 USB-DM2 USB2 DM Signal 10 MP Microphone Positive Input
6 GPIOL11 / IR-RX GPIOL11 or IR Receive 12 MN Microphone Negative Input
7 SPDIF-OUT / GPIOA17 GPIOA17 or SPDIF-OUT 14 LR LINE-OUT Right Channel Output
8 PCM0_SYNC / I2S0_LRCK/I2C1_SCL I2S/PCM Sample Rate Clock/Sync 16 LL LINE-OUT Left Channel Output
9 PCM0_CLK / I2S0_BCK/I2C1_SDA I2S/PCM Sample Rate Clock 18 RXD UART_RXD0/GPIOA5/PWM0
10 PCM0_DOUT / I2S0_SDOUT I2S/PCM Serial Bata Output 20 TXD UART_TXD0/GPIOA4
11 PCM0_DIN / I2S0_SDIN I2S/PCM Serial Data Input 22 VDD_5V
12 GND 0V 24 GND 0V
  • GPIO3管脚定义
Pin# Name Description Pin# Name Description
1 LINK-LED Ethernet Link LED 2 SPEED-LED Ethernet Speed LED
2 TRD1+ Ethernet TRD1+ Signal 4 TRD1- Ethernet TRD1- Signal
3 TRD2+ Ethernet TRD2+ Signal 6 TRD2- Ethernet TRD2- Signal
4 TRD3+ Ethernet TRD3+ Signal 8 TRD3- Ethernet TRD3- Signal
5 TRD4+ Ethernet TRD4+ Signal 10 TRD4- Ethernet TRD4- Signal
6 GND 0V 12 GND 0V
7 USB-DP3 GPIOA17 or SPDIF-OUT 14 GPIOA7
8 USB-DM2 I2S/PCM Sample Rate Clock/Sync 16 I2C2-SDA
9 VDD_5V 5V Power Out 18 I2C2-SCL
10 VDD_5V 5V Power Out 20 VDD_3.3V 3.3V Power Outt
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 NEO Core2-1707-Schematic.pdf

3.2 机械尺寸

NanoPi-NEO-Core2-1701-dimensions.png

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 Core2新玩具，请先准备好以下硬件

  • NanoPi NEO Core2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 NEO2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-neo-core2_ubuntu-core-xenial_4.x.y_YYYYMMDD.img.zip Ubuntu-Core with Qt-Embedded系统固件，使用Linux-4.x内核
nanopi-neo-core2_eflasher_4.x.y_YYYYMMDD.img.zip eflasher系统固件，使用Linux-4.x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-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。

注意: Debian/Ubuntu系列的ROM都可以使用上述方法制作TF系统启动卡。

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NEO2进行操作。以下是串口配件的接法，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NEO2的MicroUSB口进行供电：

PSU-ONECOM-NEO-Core2
也可以使用USB2UART模块调试，请注意需要使用5V/2A电源从NanoPi NEO Core2的MicroUSB口给Core2供电：
USB2UART-NEO-Core2

Mini Shield for NanoPi NEO Core/Core2 和 Core2
普通用户： 

   用户名: pi
   密码: pi

root用户： 

   用户名: root
   密码: fa

Core2-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

Core2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Core2上即可，已测试过的USB WiFi型号如下：

序号 型号
1 RTL8188CUS 802.11n WLAN Adapter
2 RT2070 Wireless Adapter
3 RT2870/RT3070 Wireless Adapter
4 RTL8192CU Wireless Adapter
5 NetGear, Inc. WG111v3 54 Mbps Wireless [realtek RTL8187B]
  • 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

5.6 SSH登录

Core2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Core2。假设通过路由器查看到Core2的IP地址为192.168.1.230，你可以在PC机上执行如下命令登录Core2: 

$ ssh root@192.168.1.230

密码为fa。

5.7 连接USB摄像头模块(FA-CAM202)使用

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: 

$ 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Core2的IP地址为192.168.1.123，在PC的浏览器中输入 192.168.1.123:8080 就能浏览摄像头采集的画面了，效果如下:
mjpg-streamer-cam500a

5.8 播放和录制音频

Core2只提供了音频硬件接口(2.54mm 4pin 排针)，引脚的定义如下:

Pin# Name Description
1 MICIN1P Microphone Positive Input
2 MICIN1N Microphone Negative Input
3 LINEOUTR LINE-OUT Right Channel Output
4 LINEOUTL LINE-OUT Left Channel Output

用户需自行转接音频设备，参考下图:
耳麦标注
只有在已外接音频设备的前提下，才可以进行下列步骤测试播放和录制音频。
查看系统里的声卡设备： 

$ aplay -l
**** List of PLAYBACK Hardware Devices ****
card 0: Codec [H3 Audio Codec], device 0: CDC PCM Codec-0 []
  Subdevices: 1/1
  Subdevice #0: subdevice #0

全志H5和H3这两款CPU内部都自带了同一个codec设备，在主线内核中被命名为[H3 Audio Codec]。

播放音频： 

$ aplay /root/Music/test.wav -D plughw:0

录制音频： 

$ arecord -f cd -d 5 test.wav

5.9 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。
Ubuntu-Core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

6 如何编译Ubuntu-Core with Qt-Embedded系统

6.1 使用开源社区主线BSP

NEO2现已支持使用64位Linux内核，并使用64位Ubuntu Core 16.04，关于H5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

6.2 使用全志原厂BSP

6.2.1 准备工作

访问此处下载地址的sources/nanopi-h5-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，如下： 

$ ls ./
$ lichee

也可以从github上克隆lichee源码： 

$ git clone https://github.com/friendlyarm/h5_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。

6.2.2 安装交叉编译器

访问此处下载地址的toolchain目录，下载压缩包gcc-linaro-arm-4.6.3.tar.xz和gcc-linaro-aarch64.tar.xz。
其中gcc-linaro-arm-4.6.3.tar.xz用于编译U-boot，gcc-linaro-aarch64.tar.xz用于编译Linux内核。下载完成后，将它们拷贝到源码lichee/brandy/toochain/目录下即可。 后面编译U-boot或者Linux内核时，编译脚本会自动解压并使用这两个编译器进行编译。

6.2.3 编译lichee源码

编译全志 H5 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

编译lichee源码包，执行命令： 

$ cd lichee/fa_tools
$ ./build.sh -b nanopi-neo2 -p linux -t all

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。

下列命令可以更新TF卡上的U-boot： 

$ cd lichee/fa_tools/
$ ./fuse.sh -d /dev/sdX -p linux -t u-boot

/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-3.10/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。

6.2.4 编译U-boot

注意: 必须先完整地编译整个lichee目录后，才能进行单独编译U-boot的操作。 如果你想单独编译U-boot，可以执行命令： 

$ cd lichee/fa_tools/
$ ./build.sh -b nanopi-neo2 -p linux -t u-boot

下列命令可以更新TF卡上的U-boot： 

$ cd lichee/fa_tools/
$ ./fuse.sh -d /dev/sdX -p linux -t u-boot

/dev/sdX请替换为实际的TF卡设备文件名。

6.2.5 编译Linux内核

注意: 必须先完整地编译整个lichee目录后，才能进行单独编译Linux内核的操作。 如果你想单独编译Linux内核，可以执行命令： 

$ cd lichee/fa_tools/
$ ./build.sh -b nanopi-neo2 -p linux -t kernel

编译完成后内核boot.img和驱动模块均位于linux-3.10/output目录下，将boot.img拷贝到TF卡的boot分区的根目录即可。

6.2.6 清理lichee源码

$ cd lichee/fa_tools/
$ ./build.sh -b nanopi-neo2 -p linux -t clean

7 使用扩展配件及编程示例

7.1 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
NanoHat OLED_nanopi_NEO_Core2

7.2 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
NanoHat Motor_nanopi_NEO_Core2

7.3 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
Matrix - NanoHat PCM5102A_nanopi_NEO_Core2

7.4 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 NEO2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
Matrix-UNO_Dock_NEO_Core2

7.5 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_Core2

7.6 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
File:Matrix-2'8_SPI_Key_TFT-1706


8 3D 打印外壳

9 资源链接

9.1 手册原理图等开发资料

10 更新日志

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