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1 介绍

Overview
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  • NanoPi M4是基于RK3399 SoC设计的一款尺寸和接口与树莓派B3+兼容的嵌入式开发板。它的尺寸只有85x56mm，接口丰富, 布局紧凑, 非常适合二次开发, 并方便嵌入到最终产品中去。
  • NanoPi M4除了有4个USB3.0 A型主口, 一个千兆以太网口, 一个HDMI 2.0 A型口, 一个3.5mm耳机输出， 和一个Type-C等标准接口外， 还板载2.4G & 5G双频WiFi蓝牙模组， 和丰富的扩展接口，包括双MIPI-CSI(其中一路可做DSI)， PCIex2， USB2.0， eMMC Socket， I2C， UART，SPI， 八通道I2S，PWM，RTC， GPIO等。M4没有板载eMMC, 默认通过SD启动系统, 但也可通过eMMC Socket外扩eMMC, 实现eMMC启动。
  • NanoPi M4有4GB LPDDR3和2GB DDR3两个版本。支持运行Android 7.1和Lubuntu Desktop两种系统，它们均带有GPU和VPU加速处理。

2 硬件特性

  • 主控芯片: Rockchip RK3399
    • CPU: big.LITTLE大小核架构，双Cortex-A72大核(up to 2.0GHz)+四Cortex-A53小核结构(up to 1.5GHz)
    • GPU: Mali-T864 GPU，支持OpenGL ES1.1/2.0/3.0/3.1, OpenVG1.1, OpenCL, DX11, 支持AFBC（帧缓冲压缩）
    • VPU: 支持4K VP9 and 4K 10bits H265/H264 视频解码，高达60fps, 双VOP显示等视频编解码功能
  • 电源管理单元: RK808-D PMIC, 搭配独立DC/DC, 支持动态调压, 软件关机, 按键开机, RTC唤醒, 睡眠唤醒等功能
  • 内存: 双通道4GB LPDDR3-1866, 或 双通道2GB DDR3-1866
  • Flash: 支持扩展eMMC模块
  • 有线网络: 原生千兆以太网
  • Wi-Fi/蓝牙: 802.11a/b/g/n/ac, Bluetooth 4.1 双频Wi-Fi蓝牙模块, 双天线
  • 视频输入: 1个或2个4线MIPI-CSI, 双ISP像素处理能力高达13MPix/s，支持双路摄像头数据同时输入
  • 视频输出
    • HDMI: HDMI 2.0a, 支持4K@60Hz显示，支持HDCP 1.4/2.2
    • LCD Interface: 一个4线MIPI-DSI
  • Audio Out: 3.5mm 双通道耳机接口, 或者通过HDMI输出
  • Audio In: 2.54mm排针形式(默认不焊)的麦克风接口
  • USB 3.0: 4个USB 3.0 Host A型接口
  • USB Type-C: 支持USB2.0 OTG 和 5V电源输入
  • microSD Slot x 1
  • 40Pin GPIO 扩展接口:
    • 2 X 3V/1.8V I2C, up to 1 x 3V UART, 1 X 3V SPI, 1 x SPDIF_TX, up to 8 x 3V GPIOs
    • 1 x 1.8V 8通道 I2S
  • 24Pin 扩展接口:
    • 2个独立的原生USB 2.0 Host
    • PCIe x2
    • PWM x1, PowerKey
  • 调试串口: 4 Pin 2.54mm 调试串口, 3V电平, 波特率为1500000
  • LED: 1 x power LED and 1 x GPIO Controled LED
  • RTC电池座子: 2 Pin 1.27/1.25mm RTC备份电池接口
  • 供电电源: DC 5V/3A
  • PCB: 8 Layer, 85 mm x 56 mm
  • 环境工作温度: 0℃ to 80℃

3 接口布局和尺寸

3.1 接口布局

NanoPi M4 Layout
NanoPi M4 Layout
  • 40 Pin GPIO1 引脚定义
Pin# Assignment Pin# Assignment
1 VCC3V3_SYS 2 VDD_5V
3 I2C2_SDA(3V) 4 VDD_5V
5 I2C2_SCL(3V) 6 GND
7 GPIO1_A0(3V) 8 GPIO4_C1/I2C3_SCL(3V)
9 GND 10 GPIO4_C0/I2C3_SDA(3V)
11 GPIO1_A1(3V) 12 GPIO1_C2(3V)
13 GPIO1_A3(3V) 14 GND
15 GPIO1_A4(3V) 16 GPIO1_C6(3V)
17 VCC3V3_SYS 18 GPIO1_C7(3V)
19 SPI1_TXD/UARM4_TX(3V) 20 GND
21 SPI1_RXD/UARM4_RX(3V) 22 GPIO1_D0(3V)
23 SPI1_CLK(3V) 24 SPI1_CSn0(3V)
25 GND 26 GPIO4_C5/SPDIF_TX(3V)
27 I2C2_SDA(1.8V) 28 I2C2_SCL(1.8V)
29 I2S0_LRCK_RX(1.8V) 30 GND
31 I2S0_LRCK_TX(1.8V) 32 I2S_CLK(1.8V)
33 I2S0_SCLK(1.8V) 34 GND
35 I2S0_SDI0(1.8V) 36 I2S0_SDO0(1.8V)
37 I2S0_SDI1SDO3(1.8V) 38 I2S0_SDI2SDO2(1.8V)
39 GND 40 I2S0_SDI3SDO1(1.8V)
  • 24 Pin GPIO2 引脚定义
Pin# Assignment Pin# Assignment
1 VCC5V0_SYS 2 VCC5V0_SYS
3 PCIE_RX1_P 4 PCIE_TX1P
5 PCIE_RX1_N 6 PCIE_TX1N
7 GND 8 GND
9 PCIE_RX0_P 10 PCIE_TX0P
11 PCIE_RX0_N 12 PCIE_TX0N
13 GND 14 GND
15 PCIE_REF_CLKP 16 HOST0_DM
17 PCIE_REF_CLKN 18 HOST0_DP
19 GND 20 GND
21 PWR_KEY 22 HOST1_DM
23 GPIO4_C6/PWM1(3V) 24 HOST1_DP
  • MIPI-CSI接口引脚定义
0.5mm FPC 连接器
MIPI-CSI2也可作为MIPI-DSI接口连接LCD显示屏
Pin# MIPI-CSI1 MIPI-CSI2 Description
1 VCC5V0_SYS VCC5V0_SYS 5V Power ouput
2 VCC5V0_SYS VCC5V0_SYS 5V Power ouput
3 GND GND Return current path
4 VCC_CSI_AF2.8V VCC_CSI_AF2.8V 2.8V Power for VCM
5 VCC_CSI_1.2V VCC_CSI_1.2V 1.2V Power for image sensor core circuit
6 VCC1V8_CAM VCC1V8_CAM 1.8V power for I/O circuit
7 VCC_CSI_2.8V VCC_CSI_2.8V 2.8V power for image sensor analog circuit
8 VCC_CSI_1.0V VCC_CSI_1.0V 1.0V Power for image sensor core circuit
9 I2C1_SCL I2C2_SCL 1.8V I2C clock signal
10 I2C1_SDA I2C2_SDA 1.8V I2C data signal
11 MIPI_CSI0_RST MIPI_CSI1_RST reset camera module
12 MIPI_CSI0_PWN MIPI_CSI1_PWN Power down camera module
13 GND GND Return current path
14 GPIO2_B3_CIF_CLKOUTA GPIO2_B3_CIF_CLKOUTA MCLK to camera module
15 GND GND Return current path
16 MIPI_RX0_D3P MIPI_TX1/RX1_D3P MIPI CSI positive differential data line transceiver output
17 MIPI_RX0_D3N MIPI_TX1/RX1_D3N MIPI CSI negative differential data line transceiver output
18 GND GND Return current path
19 MIPI_RX0_D2P MIPI_TX1/RX1_D2P MIPI CSI positive differential data line transceiver output
20 MIPI_RX0_D2N MIPI_TX1/RX1_D2N MIPI CSI negative differential data line transceiver output
21 GND GND Return current path
22 MIPI_RX0_D1P MIPI_TX1/RX1_D1P MIPI CSI positive differential data line transceiver output
23 MIPI_RX0_D1N MIPI_TX1/RX1_D1N MIPI CSI negative differential data line transceiver output
24 GND GND Return current path
25 MIPI_RX0_CLKP MIPI_TX1/RX1_CLKP MIPI CSI positive differential clock line transceiver output
26 MIPI_RX0_CLKN MIPI_TX1/RX1_CLKN MIPI CSI negative differential clock line transceiver output
27 GND GND Return current path
28 MIPI_RX0_D0P MIPI_TX1/RX1_D0P MIPI CSI positive differential data line transceiver output
29 MIPI_RX0_D0N MIPI_TX1/RX1_D0N MIPI CSI negative differential data line transceiver output
30 GND GND Return current path
  • eMMC Socket接口引脚定义
Pin# Assignment Pin# Assignment
1 EMMC_D0 2 EMMC_D1
3 EMMC_D2 4 EMMC_D3
5 EMMC_D4 6 EMMC_D5
7 EMMC_D6 8 EMMC_D7
9 EMMC_STRB 10 GND
11 EMMC_CMD 12 EMMC_CLKO
13 N/C 14 GND
15 N/C 16 VCC1V8_S3
17 eMMC_RST 18 VCC3V3_S3
19 GND 20 GND
  • 调试串口引脚定义
3V电平, 波特率1500000bps
Pin# Assignment Description
1 GND 0V
2 VCC5V0_SYS 5V power output
3 UART2DBG_TX output
4 UART2DBG_RX intput
  • USB接口
USB 3.0 接口具有2A过流保护功能.
  • RTC
我们实测的RTC备份电流为27uA.
连接器型号: Molex 53398-0271
其他说明
  1. 只能从Type-C或40Pin GPIO接口的第2和第4脚给板子供电, 电压范围4.7~5.5V
  2. 板子原理图: NanoPi-M4-2GB-1807-Schematic.pdf NanoPi-M4-4GB-1807-Schematic.pdf

3.2 尺寸

NanoPi M4 Dimensions

PCB dxf文件, 仅供做产品时结构设计使用: NanoPi-M4-1807-Drawing(dxf).zip

4 快速入门

4.1 准备工作

要开启你的NanoPi-M4，请先准备好以下硬件:

  • NanoPi-M4主板
  • Type-C数据线
  • TF卡: Class10或以上的8GB microSD卡
  • USB转串口适配器(可选，用于调试或PC上进行操作)
  • 一个5V/3A或以更大功率的电源适配器
  • 一台支持HDMI输入的显示器或者电视（或选购LCD配件）
  • 一套USB键盘鼠标，同时连接更多USB的设备时还需要USB HUB
  • 一台电脑，需要联网，建议使用Ubuntu 18.04 64位系统

4.2 快速从SD卡启动

首先访问此处的下载地址下载需要的固件文件：

  • 您需要准备一张8G或以上容量的SDHC卡，该卡的已有数据将会被破坏，因此请先对SD卡上的数据进行备份。
Image Files
rk3399-friendlycore-bionic-4.4-arm64-YYYYMMDD.img.zip FriendlyCore系统固件 (内置Qt 5.10.0)，基于Ubuntu core
rk3399-lubuntu-desktop-xenial-4.4-armhf-YYYYMMDD.img.zip LUbuntu桌面版固件，自带X Window图形界面
Flash Utility:
win32diskimager.rar Windows utility. Under Linux users can use "dd"
  • 将固件和烧写工具分别解压，在Windows下插入SD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SD卡盘符，选择你要烧写的系统固件，点击 Write 按钮烧写即可。
  • 当制作完成 SD 卡后，拔出 SD 卡插入卡槽，上电启动即可。


4.3 串口调试

如果你想查看NanoPi-M4启动时更多详细的信息，或者更直接的对其进行控制，建议连接并使用调试串口。

  • 使用准备好的USB转串口适配器和连接线(需另购)，连接开发板:
Pin# 开发板调试串口 USB转串口适配器
1 GND GND
2 VCC5V0_SYS NC (不需要连接)
注: Matrix USB2UART适配器，请将5V ON/OFF切换到OFF
3 UART2DBG_TX RX
4 UART2DBG_RX TX
  • 将USB转串口适配器连接到PC Linux，通常会识别为ttyUSB0，或使用以下命令来确定设备名字:
 dmesg | grep ttyUSB
 ls -l /dev/ttyUSB*
  • 在PC Linux安装minicom，运行minicom，配置串口设备和参数(1500000 Bps, 8N1, 流控无)
 sudo apt-get install minicom
 minicom -s

注意: RK3399调试串口的波特率缺省是1500000，有些适配器可能达不到此速率，还有可能因USB延长线或连接到USB hub出现异常(如乱码)，需检查并更换。

5 Android7系统的使用

rk3399-android7-home
rk3399-android7-icons

我们为 NanoPi-M4 提供了完善的Android7.1 BSP，代码使用 gitlab.com 平台管理，完全开源，支持GPU加速和VPU硬件加速。

5.1 使用MIPI摄像头进行拍照和录像

NanoPi-M4在Android系统下，可以搭配 MIPI摄像头CAM1320 进行拍照和录像，操作比较简单，连接摄像头到NanoPi-M4的MIPI接口，开机进入 Android 系统，用系统自带的 Camera 应用即可完成拍照和录像，操作跟 Android 手机是一样的。

NanoPi-M4板上共有两个MIPI接口可以连接两个摄像头分别对应前置摄像头和后置摄像头，其对应关系如下表所示：

接口位置 摄像头位置
MIPI-CSI1 Android 后置摄像头
MIPI-CSI2 Android 前置摄像头

5.2 HDMI显示设置

如果连接了HDMI显示设备，可进入 Android 的 Settings -> Display -> HDMI 进行设置。

HDMI Resolution 缺省为 Auto，可手动设置显示分辨率，最高可支持 4K 分辨率
Screen Zoom 用户可观察红色边框的显示，点击中间的4个箭头按钮来进行缩放调节
HDMI Rotation 可进行横竖屏切换

6 FriendlyCore的使用

6.1 介绍

FriendlyCore，是一个没有预装X Desktop，基于Ubuntu core构建的系统 (版本: 18.04)。

FriendlyCore的定位是为企业客户提供可直接用于产品的基础OS，Core的含义是指"核心"与"可量产"，FriendlyCore与Ubuntu base最小系统的定位不同，FriendlyCore并不只是提供命令行界面，它提供了两种形式的图形界面：
1）针对RK3399优化的Qt 5.10.0，支持GPU和VPU加速，提供QtQuick/QtWebEngine/QtMultimedia/WebGL等Qt模块以及KMS、EGLFS和XCB三种显示插件;
2) 集成Xorg最小系统，可以以最轻量的方式运行X11应用，X11服务器同样支持硬件加速;

FriendlyCore在 RK3399 平台下的其他特性还包括：

  • 支持7寸电容屏HD702，与HDMI同时连接时，可实现双屏异显，或者同步显示
  • 支持 Gstreamer 1.0 多媒体框架
  • 支持命令行和Qt硬解播放器
  • 支持Qt5 WebGL，可以在其他设备上用浏览器上显示Qt界面
  • 支持Qt5 VNC，可以将Qt应用作为VNC Server的形式运行，轻松实现远程控制
  • 支持蓝牙，已预装bluez等相关软件包

6.2 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。

NanoPi-M4需要使用USB转串口模块，连接方法如下图所示：
M4usb2serialport.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

6.3 开发Qt程序

FriendlyELEC为RK3399平台移植的 Qt 5.10.0 支持以下显示设备插件：KMS、EGLFS和XCB，这三种插件均支持OpenGL ES和GPU硬件加速，只是调用方式不同，具体如下：

  • KMS – 使用Linux内核的DRM显示接口来渲染界面
  • EGLFS – 使用OpenGL ES接口来渲染界面
  • XCB – 在X11服务器上运行，并集成到X11窗口环境


三种插件所支持的Qt特性会有所不同，请根据你的需求来选择:

插件名称 OpenGL ES QtWebEngine QtMultimedia 视频硬解播放 双屏异显
KMS Yes No Yes No Yes
EGLFS Yes No Yes No No
XCB Yes Yes Yes Yes Yes

建议使用 KMS或XCB 插件。

为了方便用户测试，FriendlyCore平台提供了4个脚本文件用于设置Qt环境变量，分别为：

脚本文件名 作用
/usr/bin/setqt5env-kms 设置kms插件所需要的环境变量
/usr/bin/setqt5env-eglfs 设置eglfs插件所需要的环境变量
/usr/bin/setqt5env-xcb 设置xcb插件所需要的环境变量
/usr/bin/setqt5env-nogui 仅供无界面的Qt程序使用

例如要设置用KMS插件来显示程序界面，可以使用以下命令： 

. setqt5env-kms
./apps

（注: .与字母s之间有个空格）

6.3.1 Qt开发环境搭建

FriendlyELEC为RK3399平台提供了两种交叉编译Qt程序的方法：

6.3.2 Qt示例演示

FriendlyCore系统内置了几个很有特色的Qt演示程序，方便测试Qt5的特性，下面分别介绍它们：

6.3.3 Qt Quick示例：CinematicExperience


Qt Quick 是 Qt 提供的一种高级用户界面技术，使用它可轻松地为移动和嵌入式设备创建流畅的用户界面。Qt Quick 应用默认使用 OpenGL ES ，渲染效率很高，你可以用它创建非常炫非常酷非常迷人的界面。
CinematicExperience是一个用Qt Quick实现的影片选择界面。
该例子使用了Qt QML中的界面动态转换、粒子模拟和着色器特效，所以这个示例能体现RK3399的硬件性能与软件优化，在RK3399平台上非常流畅。
在命令行执行以下命令启动该示例：

cd /opt/Qt5_CinematicExperience
./run.sh

界面如下所示：
Qt5-cinematicExperience.gif

6.3.4 Qt WebEngine示例：网页浏览器

Qt WebEngine使用了Chromium作为渲染引挚，对HTML5支持完美。
示例展示的网页浏览器是 Qt5 自带的Demo，运行命令如下：

cd /opt/qt5-brower
./run.sh

界面如下所示：
Qt5-brower.jpg

注：Qt WebEngine在FriendlyCore平台上需要使用Xcb插件来运行。

6.3.5 Qt 双屏异显示例

这是一个比较简单的DEMO，演示了在同时连接HDMI和eDP LCD屏的情况下，用Qt实现两个屏幕显示不同的内容, 用以下命令启动： 

cd /opt/qt5-multi-screen-demo
./run.sh

双屏异显的效果如下所示：
Qt5-multi-screen.jpg

6.3.6 Qt Multimedia: 硬解播放器qt5-player

qt5-player播放器已经适配Rockchip的gstreamer插件，支持4K视频的硬解播放。
在命令行执行以下命令启动该示例：

cd /opt/qt5-player
./run.sh

播放器的界面如下所示，可以设置全屏播放，也可以调节音量：
Qt5-player.gif

6.3.7 Qt WebGL示例: nmapper

Qt WebGL允许你在其他设备的网页游览器查看并远程操作运行在开发板上的Qt程序，这个特性使得实现远程控制变得简单。
在运行示例之前，你的开发板需要先连接网络，然后在开发版本执行以下命令：

cd /opt/qt5-nmapper
./run-with-webgl.sh

然后在电脑或者手机上打开网页游览器，在浏览器的地址栏输入开发板的IP地址，应该就能看到Qt界面了，效果如下所示：
Qtwebgl.gif

6.3.8 Qt VNC示例: 智能家居控制界面

Qt VNC允许你将一个应用程序以VNC Server的形式运行，在其他设备上可以使用VNC Client来连接和控制，用QtWidgets或者QML编写的应用都是支持的。
执行以下命令启动：

cd /opt/qt5-smarthome
./run-with-vnc.sh

然后在电脑或者手机上安装并打开VNC viewer软件，输入开发板的IP地址加端口号5900，例如开发板的地址是192.168.1.100，就输入192.168.1.100:5900，连接后应该就能看到界面了，如下图所示：
Qt5smarthomevnc.png

6.3.9 Qt 双USB摄像头示例

本示例演示同时预览两个USB摄像头的图像，请在运行示例之前，先连接好两个USB摄像头和屏幕，一般来说标准的UVC摄像头都可以，不过还是建议使用以下我们测试过的型号：

序号 型号
1 KS2A242
2 罗技C922 Pro

执行以下命令启动：

cd /opt/dual-camera
./run.sh

运行界面以及所使用的摄像头如下图所示：
Qt5dualcamera.jpg

6.4 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。

6.5 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

6.6 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

6.7 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。


6.8 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。

6.9 访问GPIO/I2C/串口等硬件资源

请参考下面的文档：

6.10 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

6.11 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

6.12 选择系统默认的音频设备

可以通过下面的操作步骤，设置系统默认的音频设备。
可用以下命令查看系统中所有的声卡设备 (注：不同的开发板结果会有所不同): 

pi@NanoPi:~$ aplay -l
**** List of PLAYBACK Hardware Devices ****
card 0: realtekrt5651co [realtek,rt5651-codec], device 0: ff880000.i2s-rt5651-aif1 rt5651-aif1-0 []
  Subdevices: 1/1
  Subdevice #0: subdevice #0
card 1: rockchiphdmi [rockchip,hdmi], device 0: ff8a0000.i2s-i2s-hifi i2s-hifi-0 []
  Subdevices: 1/1
  Subdevice #0: subdevice #0
card 2: ROCKCHIPSPDIF [ROCKCHIP,SPDIF], device 0: ff870000.spdif-dit-hifi dit-hifi-0 []
  Subdevices: 1/1
  Subdevice #0: subdevice #0

可以看到，硬件上有如下声卡设备：

声卡设备 声卡序号 说明
realtekrt5651co 0 Realtek声卡的缺省输出接口（通过3.5mm耳机输出）
rockchiphdmi 1 HDMI输出
ROCKCHIPSPDIF 2 光纤输出 (注：暂不可用，因为硬件没有引出)

要配置成将音频输出到3.5mm耳机接口，可修改配置文件/etc/asound.conf，修改成如下内容: 

defaults.pcm.card 0
defaults.pcm.device 0

要配置成将音频输出到HDMI，则将上面的defaults.pcm.card修改为1。
需要注意的是，有些板子由于没有Realtek声卡 (没有耳机输出接口)，所以HDMI设备的序号会是card 0，所以配置时，要以aplay -l命令的结果为准。

6.13 设置PWM风扇的行为

默认情况下，风扇的转速是根据cpu温度动态调整的，如果需要取消温控，让风扇一直处于运行状态，可以把脚本 /usr/bin/start-rk3399-pwm-fan.sh 修改成以下内容来实现： 

#!/bin/bash
 
echo 0 > /sys/class/pwm/pwmchip1/export
sleep 1
echo 0 > /sys/class/pwm/pwmchip1/pwm0/enable
echo 50000 > /sys/class/pwm/pwmchip1/pwm0/period
echo 1 > /sys/class/pwm/pwmchip1/pwm0/enable
echo 45000 > /sys/class/pwm/pwmchip1/pwm0/duty_cycle

7 如何编译系统

7.1 搭建编译环境

搭建编译Android的环境建议使用64位的Ubuntu 16.04，安装需要的包即可。 

sudo apt-get install bison g++-multilib git gperf libxml2-utils make python-networkx zip
sudo apt-get install flex curl libncurses5-dev libssl-dev zlib1g-dev gawk minicom
sudo apt-get install openjdk-8-jdk
sudo apt-get install exfat-fuse exfat-utils device-tree-compiler liblz4-tool

更多说明可查看 https://source.android.com/source/initializing.html 。

7.2 安装交叉编译器

7.2.1 安装aarch64-linux-gcc 6.4

首先下载并解压编译器: 

git clone https://github.com/friendlyarm/prebuilts.git
sudo mkdir -p /opt/FriendlyARM/toolchain
sudo tar xf prebuilts/gcc-x64/aarch64-cortexa53-linux-gnu-6.4.tar.xz -C /opt/FriendlyARM/toolchain/

然后将编译器的路径加入到PATH中，用vi编辑vi ~/.bashrc，在末尾加入以下内容： 

export PATH=/opt/FriendlyARM/toolchain/6.4-aarch64/bin:$PATH
export GCC_COLORS=auto

执行一下~/.bashrc脚本让设置立即在当前shell窗口中生效，注意"."后面有个空格： 

. ~/.bashrc

这个编译器是64位的，不能在32位的Linux系统上运行，安装完成后，你可以快速的验证是否安装成功： 

aarch64-linux-gcc -v
Using built-in specs.
COLLECT_GCC=aarch64-linux-gcc
COLLECT_LTO_WRAPPER=/opt/FriendlyARM/toolchain/6.4-aarch64/libexec/gcc/aarch64-cortexa53-linux-gnu/6.4.0/lto-wrapper
Target: aarch64-cortexa53-linux-gnu
Configured with: /work/toolchain/build/aarch64-cortexa53-linux-gnu/build/src/gcc/configure --build=x86_64-build_pc-linux-gnu
--host=x86_64-build_pc-linux-gnu --target=aarch64-cortexa53-linux-gnu --prefix=/opt/FriendlyARM/toolchain/6.4-aarch64
--with-sysroot=/opt/FriendlyARM/toolchain/6.4-aarch64/aarch64-cortexa53-linux-gnu/sysroot --enable-languages=c,c++
--enable-fix-cortex-a53-835769 --enable-fix-cortex-a53-843419 --with-cpu=cortex-a53
...
Thread model: posix
gcc version 6.4.0 (ctng-1.23.0-150g-FA)

7.3 编译Android7源代码

7.3.1 下载Android7源代码

NanoPi-M4 源代码托管在 gitlab 上，使用以下命令进行下载： 

git clone https://gitlab.com/friendlyelec/rk3399-nougat.git

7.3.2 编译并生成Image文件

使用以下命令编译 Android7： 

cd rk3399-nougat
./build-nanopc-t4.sh -F -M

7.3.3 更新系统为自已编译的Image

编译完成后，image文件会存放在Android7源代码目录的 rockdev/Image-nanopc_t4/ 子目录下，参考以下步骤更新到 NanoPi-M4上：
1) 将 EFlasher 启动SD卡 通过读卡器插入电脑，电脑上的Ubuntu系统会自动挂载 SD卡的分区;
2) 我们需要将 rockdev/Image-nanopc_t4/ 子目录下的所有文件，拷贝并覆盖到 SD卡 FRIENDLYARM 分区里的 nougat 目录;
3) 将SD卡插入NanoPi-M4，重新烧写Andorid系统即可;

8 硬件资源访问

8.1 串口访问

如下表所示，仅 UART4 可供应用程序开发使用：

串口设备 串口资源占用情况
UART0 已被蓝牙占用
UART1 已被千兆以太网占用
UART2 已被作为调试串口
UART3 已被千兆以太网占用
UART4 空闲，设备名称为 /dev/ttyS4 （注：需使用20180618之后的ROM）

8.2 烧写系统到eMMC（需购买eMMC模块）

FriendlyELEC推出的基于RK3399的开发板，支持三种方式烧写系统到eMMC:

  • 方法1）SD卡脱机烧写，用SD卡启动开发板，通过EFlasher工具进行烧写 （推荐使用此方法）
  • 方法2）通过USB Type-C数据线，在Windows下用Rockchip提供的工具进行烧写
  • 方法3）通过USB Type-C数据线，在Linux下用Rockchip提供的工具进行烧写

建议采用第一种方法进行烧写。

8.2.1 使用SD卡脱机烧写

访问此处的下载地址下载SD卡脱机烧写所需的文件及工具:

Image Files
rk3399-eflasher-YYYYMMDD-android.img.zip Android7.1.2 系统固件
rk3399-eflasher-YYYYMMDD-friendly-core-arm64.img.zip 64位FriendlyCore系统固件 (内置Qt 5.10.0)，基于Ubuntu core 18.04构建
rk3399-eflasher-YYYYMMDD-lubuntu.img.zip Lubuntu桌面版固件 (内置Qt 5.10.0)
Flash Utility:
win32diskimager.rar Windows utility. Under Linux users can use "dd"

详细操作步骤如下：

  • 准备一张8G或以上容量的SDHC卡;
  • 下载并解压 固件文件rk3399-eflasher-YYYYMMDD-XXXX.img.zip 和 工具win32diskimager;
  • 在Windows下以管理员身份运行 win32diskimager，在界面上选择你的SD卡盘符，选择解压后的EFlasher固件，点击 Write 按钮烧写到SD卡;
  • 或者在 Linux下使用 dd 命令将 rk3399-eflasher-YYYYMMDD-XXXX..img 写入 SD卡;
  • 将SD卡从电脑端弹出，插入NanoPi-M4的microSD卡槽;
  • 给NanoPi-M4连接好 12V/2A 的DC接口电源及HDMI显示设备，长按NanoPi-M4上的Power键直到板上的PWR灯亮，系统会从SD卡启动，稍等片刻(约15秒)后会在显示设备上看到EFlasher工具的界面;
  • 通过USB鼠标，或者触摸屏，在EFlasher工具界面上选择你要烧写的系统进行烧写;
  • 烧写完成后，轻按Power键关机，从NanoPi-M4端弹出SD卡;
  • 长按Power开机，会从eMMC启动你刚刚烧写的系统;

8.2.2 Windows下通过Type-C数据线进行烧写

访问此处的下载地址下载Windows下使用Type-C数据线烧写所需的文件及工具:

Image Files
android-nougat-images.tgz Android 7.1.2固件
core-qte-arm64-images.tgz FriendlyCore固件，内置Qt5.10
lubuntu-desktop-images.tgz Lubuntu桌面版固件，自带X Window图形界面
Flash Utility:
AndroidTool_Release_v2.42.7z Rockchip提供的Windows下通过Type-C数据线烧写系统的工具
DriverAssitant_v4.5.tgz Rockchip提供的Windows下的USB驱动，使用AndroidTool烧写系统时需要安装此驱动

详细操作步骤如下：

  • 初次使用时，请先下载DriverAssitant_v4.5.tgz，解压后安装USB驱动;
  • 根据自己的需要下载images-for-eflasher下的系统固件并解压，如Android 7的固件文件是android-nougat-images.tgz,其中固件解压后的文件idbloader.img和info.conf，使用AndroidTool时可忽略。
  • 下载AndroidTool_Release_v2.42.7z 并解压，以管理员身份运行AndroidTool.exe
  • 可根据Android开发工具手册.pdf，导入分区配置即固件中的parameter.txt，然后指定各分区的烧写文件路径，如下图所示:

AndroidTools DI 01.png

  • 连接好12V/2A的DC接口电源及HDMI显示设备，连接Type-C数据线到PC，按住Recovery键再长按(1.5秒以上)Power键开机，AndroidTool会显示“发现一个LOADER设备”
    a) 如果eMMC没有烧写过系统或eMMC的系统被擦除或损坏则会显示为MASKROM设备;
    b) 您也可以按住BOOT键再长按Power键开机，同时持续按住BOOT键5秒以上强制进入MASKROM模式;
    c) 如果显示“没有发现设备”，请先检查是否已成功安装驱动，检查Type-C数据线然后按上述方法重新开机，或按住Recovery键再按Reset键;
    d) 另外，如果已成功启动系统，可通过串口、adb或ssh等方式在板子上运行reboot loader重启板子并进入LOADER模式。
  • 点击执行即可下载固件到eMMC，请耐心等待，烧写成功结束后将自动重启。
  • 如果需要更换系统，例如eMMC已经安装了Linux而现在需要烧写Android，需要先对eMMC进行一些擦写操作：

你需要在界面上选择 “升级固件”-〉界面上选择固件 “MiniLoaderAll.bin“，然后点击“擦除Flasher”。 Rk-clean-emmc.png

8.2.3 Linux下通过Type-C数据线进行烧写

可访问此处的下载地址下载需要的固件文件及工具。

Image Files
android-nougat-images.tgz Android 7.1.2固件
core-qte-arm64-images.tgz FriendlyCore固件，内置Qt5.10
lubuntu-desktop-images.tgz LUbuntu桌面版固件，自带X Window图形界面
Flash Utility:
Linux_Upgrade_Tool_1.27.rar Rockchip提供的Linux下通过Type-C数据线更新系统的工具

Linux_Upgrade_Tool是Rockchip提供的Linux下的命令行工具，用于通过Type-C数据线来升级eMMC中的固件，同时还提供了如擦除eMMC、直接读/写eMMC等功能。

  • 安装upgrade_tool: 下载Linux_Upgrade_Tool_1.27.rar后解压即可获得upgrade_tool，然后复制并设置权限
 sudo cp upgrade_tool /usr/local/sbin
 sudo chown root:root /usr/local/sbin/upgrade_tool
 sudo chmod 0755 /usr/local/sbin/upgrade_tool
  • 根据自己的需要下载images-for-eflasher下的系统固件并解压，如Lubuntu的固件文件是lubuntu-desktop-images.tgz
  • 参考“使用AndroidTool”，启动板子并进入LOADER或MASKROM模式;
  • 运行以下命令即可烧写Lubuntu系统并重启:
 sudo upgrade_tool ul MiniLoaderAll.bin
 sudo upgrade_tool di -p parameter.txt
 sudo upgrade_tool di uboot uboot.img
 sudo upgrade_tool di trust trust.img
 sudo upgrade_tool di resource resource.img
 sudo upgrade_tool di kernel kernel.img
 sudo upgrade_tool di boot boot.img
 sudo upgrade_tool di rootfs rootfs.img
 sudo upgrade_tool RD
  • 如果想烧写Android 7到eMMC，可下载固件文件并解压后运行以下命令:
 sudo upgrade_tool ul MiniLoaderAll.bin
 sudo upgrade_tool di -p parameter.txt
 sudo upgrade_tool di uboot uboot.img
 sudo upgrade_tool di trust trust.img
 sudo upgrade_tool di misc misc.img
 sudo upgrade_tool di resource resource.img
 sudo upgrade_tool di kernel kernel.img
 sudo upgrade_tool di boot boot.img
 sudo upgrade_tool di recovery recovery.img
 sudo upgrade_tool di system system.img
 sudo upgrade_tool RD

如果固件中的MiniLoaderAll.bin版本不同，或烧写与eMMC中不同的系统，则可能会遇到无法成功启动的情况，需要擦除eMMC。
先启动板子并进入LOADER，运行以下命令可删除eMMC，如程序显示"Download Boot Start"后超过10s无变化可按Reset键，然后再运行一次以下命令。 

 sudo upgrade_tool EF MiniLoaderAll.bin

擦除成功结束后将显示"Erase flash ok."

9 查看瑞芯微原厂资料

10 原理图、尺寸图

11 更新日志

11.1 2018-08-24

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