NanoPi R1/zh

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English

1 介绍

概览
正面
背面
  • NanoPi R1（以下简称R1）是友善之臂团队面向创客、嵌入式爱好者，电子艺术家、发烧友等群体推出的又一款完全开源的掌上创客神器。
  • NanoPi R1有两个网口，一个千兆网络，一个百兆网络，并支持2.4G Wi-Fi，友善之臂团队为NanoPi R1专门移植了OpenWRT系统，只需要简单的设置，就可打造一款完全属于你自己的路由器。

2 资源特性

  • CPU: Allwinner H3, Quad-core Cortex-A7 Up to 1.2GHz
  • DDR3 RAM: 512MB/1GB
  • Storage：NC/8GB eMMC
  • Network：
    • 10/100/1000M以太网口 x 1，
    • 10/100M 以太网口 x 1
  • WiFi：802.11b/g/n，提供SMA天线接口。
  • Bluetooth：4.0 dual mode
  • USB Host: Type-A x2
  • MicroSD Slot x 1
  • MicroUSB: OTG和供电功能
  • Debug Serial Port: 3Pin 2.54mm间距排针
  • UART: 4Pin 2.54mm间距连接器
  • LED: LED x 3
  • KEY: KEY x 1
  • PC Size: 50.5 x 60mm
  • Power Supply: DC 5V/2A
  • Temperature measuring range: -40℃ to 80℃
  • OS/Software: U-boot，Ubuntu-Core，OpenWRT
  • Weight: xxg

3 接口布局和尺寸

3.1 接口布局

NanoPi R1接口布局

3.2 机械尺寸

NanoPi R1-dimensions.png

详细尺寸：NanoPi_R1 pcb的dxf文件

4 快速入门

4.1 准备工作

要开启你的NanoPi R1新玩具，请先准备好以下硬件

  • NanoPi R1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 R1的TF卡时，建议Class10或以上的 8GB SDHC卡。以下是经友善电子测试验证过的高速TF卡：

  • SanDisk闪迪 TF 8G Class10 microSD 高速 TF卡：

SanDisk microSD 8G

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

SanDisk microSD 128G

  • 川宇 8G手机内存卡 TF 8G 卡存储卡 C10 高速 Class10 microSD卡：

chuanyu microSD 8G

4.3 安装系统

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：
f_YYYYMMDD.img.zip 基于UbuntuCore构建的FriendlyCore系统固件，使用Linux-3.4内核
mhf_YYYYMMDD.img.zip 基于UbuntuCore构建的FriendlyCore系统固件，使用Linux-4.14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 烧写Linux系统

4.3.2.1 烧写到TF卡
  • FriendlyCore / FriendlyWrt 等系统都属于 Linux 系统，所以它们的烧写方法是一样。
  • 将 Linux 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)，以管理员身份运行烧写工具 win32diskimager，在烧写工具 win32diskimager 的界面上，选择你的TF卡盘符，选择Linux 系统固件，点击 Write 按钮烧写。

这里以nanopi-r1_sd_friendlycore-xenial_4.14_armhf_YYYYMMDD.img为例，其他系统的烧写操作是类似的，烧写时的界面如下：
win32disk-h3

成功烧写后，会看到如下界面：
win32disk-finish

  • 当制作完成TF卡后，拔出TF卡插入 BOOT 卡槽，上电启动（注意，这里需要5V/2A的供电），你可以看到STAT灯闪烁，这时你已经成功启动系统。
4.3.2.2 烧写到eMMC
4.3.2.2.1 eflasher脱机烧写
  • eflasher的详细说明请参考wiki: EFlasher，请阅读该WiKi以了解eflasher系统的完整功能。
  • 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)，以管理员身份运行烧写工具 win32diskimager，在烧写工具 win32diskimager 的界面上，选择你的TF卡盘符，选择 eflasher 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 BOOT 卡槽，上电启动（注意，这里需要5V/2A的供电），你可以看到STAT灯闪烁，说明已经成功启动 eflasher 系统。
  • 对于没有HDMI接口的板子或者不想连接HDMI，可以在命令行终端中通过执行下列命令进行烧写:
$ su root
$ eflasher

root 用户的密码是 fa。

这里以nanopi-r1_eflasher_friendlycore-xenial_4.14_armhf_YYYYMMDD.img为例，执行"eflasher"命令后会出现如下信息：

eflasher_friendlycore1
输入“１”，选择烧写friendlycore系统到eMMC上后，会提示如下信息：

eflasher_friendlycore2_h3
输入“yes”，确定进行烧写：

eflasher_friendlycore3
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。

  • 如果想烧写其他系统映像到 eMMC ，请下载光盘里images-for-eflasher目录，将目录内的压缩包解压到 SD 卡的 FRIENDLYARM 分区。

eflasher_friendlyarm_h3

5 FriendlyCore的使用

5.1 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；

5.2 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，请注意串口模块的DC口和NanoPi R1的MicroUSB口都需要供电：
PSU-ONECOM-R1.jpg
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：
Matrix-USB2UART nanopi R1.jpg

  • 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

5.3 开发Qt应用

请参考 How to Build and Install Qt Application for FriendlyELEC Boards/zh

5.4 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。

5.5 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

5.6 使用蓝牙传输文件

以传输文件到手机为例进行说明，首先，将你的手机蓝牙设置为可侦测状态，然后执行以下命令开始蓝牙搜索：

hcitool scan


搜索到设备时，结果举例如下：

Scanning ...
    2C:8A:72:1D:46:02   HTC6525LVW

这表示搜索到一台名为HTC6525LVW的手机，我们记下手机名称前面的MAC地址，然后用sdptool命令查看该手机支持的蓝牙服务：

sdptool browser 2C:8A:72:1D:46:02

注：上述命令中的MAC地址请替换成手机实际的蓝牙MAC地址
这个命令会详细列出手机蓝牙所支持的协议，我们需要关心的是一个名为 OBEX Object Push 的文件传输服务，以HTC6525LVW手机为例，其显示结果如下所示：

Service Name: OBEX Object Push
Service RecHandle: 0x1000b
Service Class ID List:
  "OBEX Object Push" (0x1105)
Protocol Descriptor List:
  "L2CAP" (0x0100)
  "RFCOMM" (0x0003)
    Channel: 12
  "OBEX" (0x0008)
Profile Descriptor List:
  "OBEX Object Push" (0x1105)
    Version: 0x0100

从上面的信息可以看到，这个手机的OBEX Object Push服务的所用的频道是12, 我们需要将它传递给obexftp命令，最后发起文件传输请求的命令如下： 

obexftp --nopath --noconn --uuid none --bluetooth -b 2C:8A:72:1D:46:02 -B 12 -put example.jpg

注：上述命令中的MAC地址、频道和文件名请替换成实际的

执行上述命令后，请留意手机屏幕，正常情况下手机会弹出配对和接收文件的提示，确定后就开始文件传輪了。

蓝牙常见问题：
1) 开发板上找不到蓝牙设备, 可尝试用以下命令开启蓝牙：

rfkill unblock 0

2) 提示找不到相关命令，可尝试用以下命令安装相关软件：

apt-get install bluetooth bluez obexftp openobex-apps python-gobject ussp-push

5.7 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。


5.8 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。


5.9 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

5.10 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



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，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:
mjpg-streamer-cam500a

5.12 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。



5.13 Docker在armhf系统下的安装与使用

5.13.1 安装 Docker

执行下列命令：

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

5.13.2 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

5.14 使用RTC

NanoPi-R1提供了RTC电池接口，使用系统的RTC功能需要连接CR2032带线RTC纽扣电池给板子的RTC电路供电，电池连接如下图所示：
NanoPi R1-RTC-BAT.png
RTC电池座尺寸规格书

      • 待完善****

6 OpenWrt的使用

6.1 介绍

OpenWrt是一个用于嵌入式设备的GNU/Linux发行版，具有强大的扩展性。不同于其他许多用于路由器的发行版，OpenWrt是一个从零开始编写的、功能齐全的、容易修改的路由器操作系统。实际上，这意味着您能够使用您想要的功能而不加进其他的累赘，而支持这些功能工作的内核版本又远比绝大多数发行版来得新。

6.2 登录OpenWrt

  • 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。

以下是串口配件的接法，接上串口，即可调试。
接上串口后，您可以从MicroUSB口进行供电：
PSU_ONECOM-R1 USB2UART-R1

  • 默认会以 root 用户自动登录，并且没有设置root用户的密码，你可以使用 passwd 命令来设置 root 用户的密码。

R1-login

  • 执行以下步骤安装中文语言包：
 opkg update
 opkg install luci-i18n-base-zh-cn
  • NanoPi R1的OpenWrt系统默认被配置为二级无线路由功能，其中千兆以太网口被配置为WAN功能，百兆以太网口被配置LAN功能。启动系统前，请用网线连接千兆以太网口到一级路由器的LAN口，系统启动完毕后，可以在调试串口使用ifconfig或通过一级路由器来查看板子的IP地址（本例中IP地址为192.168.1.163），然后在浏览器输入板子的IP地址即可打开OpenWrt-LuCI页面，输入用户名和之前设置的密码登录（默认密码为空，直接点击“Login”登录）。

R1-OpenWrt-LuCI

6.3 查看Network->Interfaces的配置

登录后，点击顶部的 Network ---> Interfaces ，可以查看当前有线网络接口的功能配置:
R1_Interfaces
其中，千兆以太网eth0 被配置为WAN 功能，百兆以太网eth1 被配置为LAN 功能。
点击顶部的“WAN” 和“LAN” 可对WAN口和LAN口进行设置。
R1_Interfaces_WAN R1_Interfaces_LAN
Network->Interfaces界面的配置保存在文件/etc/config/network中。

6.4 查看Netwrok->Wireless的配置

  • 登录后，点击顶部的 Network ---> Wireless，可以查看WiFi热点的设置界面:

R1-Wireless

  • 更改Interface Configuration ---> General Setup ---> ESSID 可以更改wifi热点的名字，点击Save & Apply保存。

R1-Wireless-ESSID

  • 可以在Interface Configuration ---> Wireless Security 的 Encryption 设置wifi热点的加密方式，在Key设置wifi热点的密码，点击Save & Apply保存。

R1-Wireless-Key

  • 可以在 Network ---> Wireless 页面的 Associated Stations 查看当前连接到wifi热点的设备。

R1-Wireless-Associated Stations

7 开发者指南

7.1 编译 Linux BSP

  • Linux-4.14

R1支持使用Linux-4.14内核，Linux-4.14内核主要由开源社区完善，在此基础上友善电子官方进行了自家硬件的适配，编译步骤请参考维基：Building U-boot and Linux for H5/H3/H2+

7.2 制作系统映像

7.3 OpenWrt

7.4 WiringNP

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FriendlyCore系统中支持了这个工具以便客户测试GPIO管脚。详细信息请参看 WiringNP

8 资源链接

8.1 手册原理图等开发资料

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