NanoPi NEO Core

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1 Introduction

Overview
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  • The NanoPi NEO Core(abbreviated as "NEO Core") is an alternative NanoPi NEO that works like a CPU board with male pin-headers. It has the same form factor as the NanoPi NEO and same pin descriptions. The connectors and ports are populated to pin-headers on the NEO Core. In addition the NEO Core can have an optional onboard eMMC flash which is preferred by industrial customers.
  • The NEO Core uses a popular Allwinner H3 SoC and has onboard 256M/512M DDR3 RAM. FriendlyElec offers models with three eMMC options: 8GB/16GB/32GB and one that doesn't have eMMC at all.
  • FriendlyElec migrated UbuntuCore with mainline kernel 4.11 for it.
  • FriendlyElec develops a Mini Shield for NanoPi NEO Core/Core2 which has the same form factor as the RPi 3. When a NanoPi NEO Core is connected to this Mini Shield the whole assembled module can be well fit into a common RPi 3's case.

2 Hardware Spec

  • CPU: Allwinner H3, Quad-core Cortex-A7 Up to 1.2GHz
  • DDR3 RAM: 256MB/512MB DDR3 RAM
  • Storage: NC/8GB/16GB/32GB eMMC
  • MicroSD Slot x 1
  • MicroUSB: OTG and power input
  • GPIO: two 2.54mm spacing 12x2pin header,one 2.54mm spacing 10x2pin header
  • Connectivity: 10/100M Ethernet(6Pin, included in 2.54mm pitch pin header)
  • USB Host x3(included in 2.54mm pitch pin header)
  • Debug Serial Port(4Pin, included in 2.54mm pitch pin header )
  • Audio input/output Port(4Pin, included in 2.54mm pitch pin header )
  • GPIO:It includes UART, SPI, I2C, IO etc
  • PC Size: 40 x 40mm
  • Power Supply: DC 5V/2A
  • Temperature measuring range: -40℃ to 80℃
  • OS/Software: U-boot，Ubuntu-Core
  • Weight: xxg(WITHOUT Pin-headers)

3 Diagram, Layout and Dimension

3.1 Layout

NanoPi NEO Core Layout
pinout
  • GPIO1 Pin Description
Pin# Name Linux gpio Pin# Name Linux gpio
1 SYS_3.3V 2 VDD_5V
3 I2C0_SDA / GPIOA12 4 VDD_5V
5 I2C0_SCL / GPIOA11 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 Pin Description
Pin# Name Linux gpio Pin# Name Linux gpio
1 VDD_5V 2 SPI1_MOSI / GPIOA15 15
3 USB-DP1 4 SPI1_MISO / GPIOA16 16
5 USB-DM1 6 SPI1_CLK / GPIOA14 14
7 USB-DP2 8 SPI1_CS / GPIOA13 13
9 USB-DM2 10 MICIN1P
11 GPIOL11/IR-RX 363 12 MICIN1N
13 SPDIF-OUT/GPIOA17 17 14 LINEOUTR
15 PCM0_SYNC/I2S0_LRCK/I2C1_SCL 16 LINEOUTL
17 PCM0_CLK/I2S0_BCK/I2C1_SDA 18 UART_RXD0 / GPIOA5 / PWM0 5
19 PCM0_DOUT/I2S0_SDOUT 20 UART_TXD0 / GPIOA4 4
21 PCM0_DIN/I2S0_SDIN 22 VDD_5V
23 GND 24 GND
  • GPIO3 Pin Description
Pin# Name Linux gpio Pin# Name Linux gpio
1 EPHY-LINK-LED 2 EPHY-SPD-LED
3 EPHY-TXP 4 EPHY-TXN
5 EPHY-RXP 6 EPHY-RXN
7 NC 8 NC
9 NC 10 NC
11 GND 12 GND
13 USB-DP3 14 GPIOA7 7
15 USB-DM3 16 I2C2_SCL / GPIOE12
17 5V 18 I2C2_SDA / GPIOE13
19 5V 20 SYS_3.3V
Note:
  1. SYS_3.3V: 3.3V power output
  2. VVDD_5V: 5V power input/output. When the external device’s power is greater than the MicroUSB's the external device is charging the board otherwise the board powers the external device. The input range is 4.7V ~ 5.6V
  3. All pins are 3.3V, output current is 5mA
  4. For more details refer to its schematic

3.2 Dimensional Diagram

NanoPi-NEO-Core-v1 0-1705-dimensions.png

For more details refer to the document: pcb in dxf format

4 快速入门

4.1 准备工作

要开启你的NanoPi NEO Core新玩具，请先准备好以下硬件

  • NanoPi NEO Core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 NEO Core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-core_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
nanopi-neo-core_eflasher_4.x.y_YYYYMMDD.img.zip eflasher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 TF卡启动系统

4.3.2.1 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NEO Core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。

4.3.3 烧写系统到eMMC

  • 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 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NEO Core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:
$ su root
$ eflasher

root用户的密码是fa，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:
eflasher-console
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。

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NEO Core进行操作。以下是串口的接法，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NEO Core的MicroUSB口进行供电：

PSU-ONECOM-NEO-Core

Mini Shield for NanoPi NEO Core/Core2

  • 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

neo-core-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

NEO Core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NEO Core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
  • 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

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

$ 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: 

$ 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NEO Core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 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NEO Core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NEO 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

NEO Core现已支持使用Linux-4.x.y内核，并使用Ubuntu Core 16.04，关于H3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

7.1 使用Mini Shield for NanoPi NEO Core/Core2

7.2 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_Core

7.3 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_Core

7.4 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_Core

7.5 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 NEO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_Core

7.6 Power Dock 高效的电源转换模块

Power Dock for NanoPi NEO是一个高效的电源转换模块，能为用电设备提供稳定可靠的供电, 详见：Power Dock for NanoPi NEO
Power Dock for NanoPi NEO_nanopi_NEO_Core

7.7 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_Core

7.8 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

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