NanoPi NEO Plus2

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1 Introduction

Overview
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  • The NanoPi NEO Plus2 is another Allwinner based ARM board developed by FriendlyElec. It uses Allwinner's 64-bit quad-core A53 SoC with hexa-core Mali450 GPU and features 1GB of DDR3 RAM and 8GB eMMC.
  • With a small size of only 40 x 52mm the NanoPi NEO Plus2 has rich on-board resources: AP6212A WiFi & Bluetooth module, Gbps Ethernet and two USB hosts. It supports system-boot from a MicroSD card.
  • The NanoPi NEO Plus2 has a carefully designed power system and 6-layer PCB layout. These features enhance the board's heat dissipation.
  • The NanoPi NEO Plus2 meets popular IOT applications requirements for small size, high-speed and large throughput data transmission and high performance computing.

2 Hardware Spec

  • SoC: Allwinner H5，Quad-core 64-bit high-performance Cortex A53
  • DDR3 RAM:1GB
  • Storage: 8GB eMMC
  • Network: 10/100/1000M Ethernet based on RTL8211E-VB-CG
  • WiFi: 802.11b/g/n
  • Bluetooth: 4.0 dual mode
  • MicroSD Slot: 1 x Slot. It supports system booting or is used to hold a storage card
  • Audio Input/Output: 5-Pin, 2.0mm pitch pin-header
  • MicroUSB: power input
  • Debug Serial: 4Pin, 2.54mm pitch pin-header
  • GPIO1:24Pin, 2.51mm pitch double-row pin-header containing UART, SPI, I2C and IO
  • GPIO2:12Pin, 2.54mm pitch pin-header containing USB, IR receiver,I2S and IO
  • Power Supply: DC 5V/2A
  • PCB Dimension: 40 x 52mm
  • PCB Layer: 6-Layer

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 Diagram, Layout and Dimension

4.1 Layout

NanoPi NEO Plus2 Layout
pinout
  • GPIO Pin Description
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 Pin Description
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
Note:
  1. SYS_3.3V: 3.3V power output
  2. VVDD_5V: 5V power input/output. The input range is 4.7V ~ 5.6V
  3. All pins are 3.3V, output current is 5mA
  4. For more details refer to the document: NanoPi-NEO-Plus2-1704-Schematic.pdf

4.2 Dimensional Diagram

NanoPi-NEO-Plus2-1704-dimensions.png

For more details refer to: [Dimensions_NanoPi-NEO-Plus2-1704]

5 Get Started

5.1 Essentials You Need

Before starting to use your NanoPi NEO Plus2 get the following items ready:

  • NanoPi NEO Plus2
  • microSD Card/TFCard: Class 10 or Above, minimum 8GB SDHC
  • microUSB power. A 5V/2A power is a must
  • A Host computer running Ubuntu 14.04 64 bit system

5.2 TF Cards We Tested

To make your NanoPi NEO Plus2 boot and run fast we highly recommend you use a Class10 8GB SDHC TF card or a better one. The following cards are what we used in all our test cases presented here:

  • SanDisk TF 8G Class10 Micro/SD TF card:

SanDisk MicroSD 8G

  • SanDisk TF128G MicroSDXC TF 128G Class10 48MB/S:

SanDisk MicroSD 128G

  • 川宇 8G C10 High Speed class10 micro SD card:

chuanyu MicroSD 8G

5.3 Make an Installation TF Card

5.3.1 Get Image Files

Visit this link download link to download image files(under the "official-ROMs" directory) and the flashing utility(under the "tools" directory):

Image Files:
nanopi-neo-plus2_ubuntu-core-xenial_4.x.y_YYYYMMDD.img.zip Ubuntu-Core with Qt-Embedded image file, kernel:Linux-4.x
nanopi-neo-plus2_debian-nas-jessie_4.x.y_YYYYMMDD.img.zip NAS image file, kernel:Linux-4.x, for 1-bay NAS Dock
nanopi-neo-plus2_ubuntu-oled_4.x.y_YYYYMMDD.img.zip OLED image file, kernel:Linux-4.x, for NanoHat OLED
nanopi-neo-plus2_eflasher_4.x.y_YYYYMMDD.img.zip eflasher image file, kernel:Linux-4.x
Flash Utility:
win32diskimager.rar Windows utility for flashing Debian image. Under Linux users can use "dd"

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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