NanoPi NEO Plus2

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1 介绍

Overview
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  • NanoPi NEO Plus2是友善电子团队推出的又一款小巧ARM计算机，它采用全志64位四核A53处理器H5，内置六核Mali450 GPU，集成1GB DDR3内存,标配 8GB eMMC高速闪存。
  • NanoPi NEO Plus2依然小巧精致，尽管尺寸仅有40x52mm，却板载了AP6212A WiFi蓝牙模块，以及千兆以太网接口，板子引出了双路标准USB接口，支持从MicroSD卡启动运行系统。
  • NanoPi NEO Plus2采用了专业的电源系统设计，采用6层板布线，具有良好的散热特性。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。

2 资源特性

  • CPU：Allwinner H5，Quad-core 64-bit high-performance Cortex A53
  • DDR3 RAM :1GB
  • Storage：8GB eMMC
  • Network：10/100/1000M以太网口，采用RTL8211E-VB-CG传输芯片
  • WiFi：802.11b/g/n
  • Bluetooth：4.0 dual mode
  • MicroSD Slot：1个，支持启动和储存系统
  • 音频输入和输出: 5Pin, 2.0mm间距单排针
  • MicroUSB：供电功能
  • Debug Serial：4Pin，2.54mm间距单排针
  • GPIO1：24Pin，2.51mm间距双排针，含UART、SPI、I2C、IO 等管脚资源
  • GPIO2：12Pin，2.54mm间距单排针，含USB、红外接收、I2S、IO等管脚资源
  • PCB Size：40 x 52mm
  • PCB Layer：6层
  • Power Supply：DC 5V/2A

3 Software Features

3.1 UbuntuCore

  • mainline kernel: Linux-4.x.y
  • npi-config: system configuration utility for setting passwords, language, timezone, hostname, SSH and auto-login.
  • auto-login with user account "pi" with access to npi-config
  • supports Gbps Ethernet
  • supports WiFi and Bluetooth
  • supports FriendlyElec's FA-CAM202 USB camera
  • supports audio recording and playing

4 接口布局和尺寸

4.1 接口布局

NanoPi NEO Plus2接口布局
pinout
  • GPIO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
  • USB/Audio/IR 定义
NanoPi NEO Plus2
Pin# Name Description
1 VDD_5V 5V Power Out
2 USB-DP1 USB1 DP Signal
3 USB-DM1 USB1 DM Signal
4 USB-DP2 USB2 DP Signal
5 USB-DM2 USB2 DM Signal
6 GPIOL11 / IR-RX GPIOL11 or IR Receive
7 SPDIF-OUT / GPIOA17 GPIOA17 or SPDIF-OUT
8 PCM0_SYNC / I2S0_LRC I2S / PCM Sample Rate Clock/Sync
9 PCM0_CLK / I2S0_BCK I2S / PCM Sample Rate Clock
10 PCM0_DOUT / I2S0_SDOUT I2S / PCM Serial Data Output
11 PCM0_DIN / I2S0_SDIN I2S / PCM Serial Data Input
12 GND 0V
  • Audio
Pin# Name Description
1 MICIN1P Microphone Positive Input
2 MICIN1N Microphone Negative Input
3 LINEOUTR LINE-OUT Right Channel Output
4 GND 0V
5 LINEOUTL LINE-OUT Left Channel Output
  • Debug Port（UART0）
DBG_UART
Pin# Name
1 GND
2 VDD_5V
3 UART_TXD0 / GPIOA4
4 UART_RXD0 / GPIOA5 / PWM0
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，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-Plus2-1704-Schematic.pdf

4.2 机械尺寸

NanoPi-NEO-Plus2-1704-dimensions.png

详细尺寸：[Dimensions_NanoPi-NEO-Plus2-1704]

5 快速入门

5.1 准备工作

要开启你的NanoPi NEO Plus2新玩具，请先准备好以下硬件

  • NanoPi NEO Plus2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

5.2 经测试使用的TF卡

制作启动NanoPi NEO Plus2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

5.3 制作一张带运行系统的TF卡

5.3.1 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-plus2_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-plus2_debian-nas-jessie_4.x.y_YYYYMMDD.img.zip NAS系统固件，使用Linux-4.x内核，配合1-bay NAS Dock使用
nanopi-neo-plus2_ubuntu-oled_4.x.y_YYYYMMDD.img.zip OLED系统固件，使用Linux-4.x内核，配合NanoHat OLED使用
nanopi-neo-plus2_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

5.3.2 制作Ubuntu-Core with Qt-Embedded系统TF卡

将固件nanopi-neo-plus2_ubuntu-core-xenial_4.x.y_YYYYMMDD.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。烧写完成后，将制作好TF卡插入NanoPi NEO Plus2，使用USB供电(5V/2A)， NanoPi NEO Plus2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。

5.3.3 烧写系统到eMMC

  • 将固件nanopi-neo-plus2_eflasher_4.x.y_YYYYMMDD.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eflasher系统。
  • 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。

6 Ubuntu-Core with Qt-Embedded系统的使用

6.1 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NanoPi NEO Plus2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NanoPi NEO Plus2的MicroUSB口进行供电：

PSU-ONECOM-NEO_Plus2
也可以使用USB转串口模块调试，请注意需要使用5V/2A电源从NanoPi NEO Plus2的MicroUSB口给NEO Plus2供电：
USB2UART-NEO-Plus2

  • 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

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

6.2 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的显示界面如下所示：
npi-config


6.3 连接有线网络

NanoPi NEO Plus2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

6.4 SSH登录

NanoPi NEO Plus2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NanoPi NEO Plus2。假设通过路由器查看到NanoPi NEO Plus2的IP地址为192.168.1.230，你可以在PC机上执行如下命令登录NanoPi NEO Plus2: 

ssh root@192.168.1.230

密码为fa。

6.5 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

6.6 连接无线网络

NanoPi NEO Plus使用无线网络或者蓝牙的时候，需要接上天线使用。以下是 NEO Plus2连接使用IPX天线的图片：

NanoPi NEO Plus2 上电启动后，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 WiFi，如果出现“wlan0”，则证明WiFi已被识别到： 

sudo ifconfig -a

用vi打开文件 /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf: 

sudo vi /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: 

$ sudo ifdown wlan0
$ sudo 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: 

$ sudo 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。

6.7 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NEO Plus2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

6.8 播放和录制音频

NEO Plus2只提供了音频硬件接口(2.0mm 5pin 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 GND 地
5 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: audiocodec [audiocodec], device 0: SUNXI-CODEC sun50iw2codec-0 []
  Subdevices: 1/1
  Subdevice #0: subdevice #0

播放音频： 

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

录制音频： 

$ arecord -f cd -d 5 test.wav

6.9 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

7 如何编译Ubuntu-Core with Qt-Embedded系统

7.1 使用开源社区主线BSP

NEO Plus2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

8 资源链接

8.1 手册原理图等开发资料

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