NanoPi/zh
1 介绍
NanoPi是友善之臂专门为嵌入式Linux爱好者、创客、玩家设计的一款低功耗ARM主控板,它的尺寸只有Raspberry Pi(RPi)的一半大小,并且兼容RPi的GPIO接口,NanoPi集成无线WiFi和蓝牙4.0模块,并带有并行摄像头接口,和全彩LCD接口,可从TF卡运行Linux/Debian系统,非常适合物联网、无线智能小车、机器人、图像识别、人机界面等应用开发。
2 资源特性
- CPU: Samsung S3C2451, 运行主频400Mhz
- RAM: 64M DDR2
- 集成SDIO WiFi蓝牙模块
- USB Type A x1
- 调试串口 x1
- microSD Slot x1
- microUSB x1: 支持供电和数据传输,可模拟为串口和以太网
- LCD接口: 0.5mm间距贴片FPC座,支持全彩LCD (RGB:8-8-8)
- DVP Camera接口:0.5mm间距竖直贴片FPC座,包含ITU-R BT 601/656 8-bit,I2C和IO
- GPIO1: 2.54mm间距,40pin, 兼容RPi的GPIO,含UART, SPI, I2C, IO等管脚资源
- GPIO2: 2.54mm间距, 12pin, 含I2S, I2C, UART等管脚资源
- PCB 尺寸: 75 x 30 mm
- 供电: DC 5V
- 软件支持: u-boot, Linux-4.1, Debian8 jessie
3 接口布局和尺寸
3.1 接口布局
- GPIO1 管脚定义
- GPIO2 管脚定义
Pin# Name Pin# Name 1 VDD_5V 2 VDD_SYS_3.3V 3 TXD2 4 RXD2 5 SDA0 6 SCL0 7 IISSDO0 8 IISSDI0 9 IISSCLK0 10 IISLRCK0 11 IISCDCLK0 12 DGND
- Debug Port CON1(UART0)
Pin# Name 1 DGND 2 VDD_5V 3 TXD0 4 RXD0
- DVP Camera IF 管脚定义
Pin# Name 1, 2 VDD_SYS_3.3V 7,9,13,15,24 DGND 3 SCL0 4 SDA0 5 GPH13 6 GPJ12 8 XCLK 10 NC 11 VSYNC 12 HREF 14 PCLK 16-23 Data bit7-0
- RGB LCD IF 管脚定义
Pin# Name 1, 2 VDD_5V 11,20,29 DGND 3-10 Blue LSB to MSB 12-19 Green LSB to MSB 21-28 Red LSB to MSB 30 GPG12 31 GPG2 32 XnRSTOUT Form CPU 33 VDEN 34 VSYNC 35 HSYNC 36 LCDCLK 37,38,39,40 XM,XP,YM,YP
- 说明
- VDD_SYS_3.3V: 3.3V电源输出
- VDD_5V: 5V电源输入/输出。当电压大于MicroUSB时,向板子供电,否则板子从MicroUSB取电。输入范围:4.7~5.6V。
- 更详细的信息请查看原理图:NanoPi-1507-Schematic.pdf
3.2 机械尺寸
- 需要更详细的尺寸请下载:NanoPi-1507-Dimesions(dxf).zip
4 快速入门
4.1 准备工作
要开启你的NanoPi新玩具,请先准备好以下硬件
- NanoPi主板
- microSD卡/TF卡: 最小系统需要64M
- microUSB线
- 一台运行Linux的电脑,需要联网,建议使用Debian jessie 64位系统
4.2 制作一张带运行系统的microSD卡
- 1) 将microSD插入Ubuntu的电脑,用以下命令查看你的SD卡设备名
dmesg | tail
当dmesg输出类拟信息 sdc: sdc1 sdc2时,则表示SD卡对应的设备名为 /dev/sdc,也通过用命令cat /proc/partitions来查看。
- 2) 下载固件并制作microSD卡
git clone https://github.com/friendlyarm/sd-fuse_nanopi.git cd sd-fuse_nanopi su ./fusing.sh /dev/sdx
(注:/dev/sdx请替换为实际的SD卡设备文件名)
4.3 运行系统
将制作好的microSD卡插入NanoPi,使用microUSB线连接电脑,NanoPi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正常运行了,默认安装的是Debian系统。
4.4 通过microUSB登陆NanoPi
用microUSB线将NanoPi连接到电脑后,在电脑上敲入dmesg命令,看到以下输出信息表示连接成功:
[12601.100339] usb 2-1.7: Product: FriendlyARM Gadget v2.4 [12601.100343] usb 2-1.7: Manufacturer: Linux 4.1.2-FriendlyARM with s3c-hsudc [12601.103192] cdc_acm 2-1.7:2.0: This device cannot do calls on its own. It is not a modem. [12601.103368] cdc_acm 2-1.7:2.0: ttyACM0: USB ACM device [12601.105300] cdc_ether 2-1.7:2.2 usb0: register 'cdc_ether' at usb-0000:00:1d.0-1.7, CDC Ethernet Device, 46:a1:e7:6d:5c:32
在电脑上输入ifconfig命令,可以看到多了一个usb0的网络设备,这时可以通过ssh到192.168.100.1这个地址来登录NanoPi:
ssh root@192.168.100.1
在提示输入密码时,输入预设的密码fa,即可登入。
4.5 配置使用Wi-Fi
使用ssh连接NanoPi,用vi新建一个文件 /etc/network/interfaces.d/wlan0:
vi /etc/network/interfaces.d/wlan0
wlan0文件的内容如下:
auto lo
iface lo inet loopback
auto wlan0
iface wlan0 inet dhcp
wpa-driver wext
wpa-ssid YourWiFiESSID
wpa-ap-scan 1
wpa-proto RSN
wpa-pairwise CCMP
wpa-group CCMP
wpa-key-mgmt WPA-PSK
wpa-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vi后,输入以下命令可不重启的情况下触发网络连接:
/etc/init.d/networking restart
以后每次开机,都会自动连接该WiFi。
4.5.1 扫描无线AP
用以下命令搜索周边的无线AP:
wpa_cli -iwlan0 scan wpa_cli -iwlan0 scan_result
4.6 安装Debian软件包
我们提供的是标准的Debian jessie系统,你可以使用apt-get等命令来安装软件包,如果板子是首次运行,需要先用以下命令更新软件包列表:
apt-get update
然后就可以安装软件包了,例如要安装ftp服务器,使用以下命令:
apt-get install vsftpd
如果软件包下载速度不理想,你可以编辑 /etc/apt/sources.list 更换一个更快的源服务器,这个网址[1]有一份完整的源镜像服务器列表,注意要选用一个带armel架构的。
5 如何编译系统
5.1 安装交叉编译器
首先下载并解压编译器:
git clone https://github.com/friendlyarm/prebuilts.git tar xvzf prebuilts/gcc/arm-linux-gcc-4.4.3.tar.gz -C /
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/toolschain/4.4.3/bin/:$PATH
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
由于编译器是32位的,如果你的电脑安装的是64位的Linux系统,你还需要安装一些软件包才能运行该编译器,例如在Debian8 jessie desktop 64bit系统下,可输入以下命令安装:
dpkg --add-architecture i386 apt-get update apt-get install build-essential gcc-multilib rpm libstdc++6:i386 libgcc1:i386 zlib1g:i386 libncurses5:i386
5.2 编译U-Boot
下载U-Boot源代码并编译,注意分支是nanopi:
git clone https://github.com/friendlyarm/uboot_nanopi.git cd uboot_nanopi git checkout nanopi make nanopi_config make
编译成功结束后您将获得u-boot.bin, 如果想马上就测试u-boot,可使用脚本fusing.sh烧写新的u-boot 到SD 卡。
假设您的 SD 卡对应设备名是/dev/sdd,以root运行以下命令:
su ./fusing.sh /dev/sdd
注意:以上操作会破坏SD卡的数据,请先进行备份。
5.3 编译Linux kernel
5.3.1 编译内核
下载内核源代码并编译
git clone https://github.com/friendlyarm/linux-4.x.y.git cd linux-4.x.y git checkout nanopi-v4.1.y make nanopi_defconfig touch .scmversion make
NanoPi内核所属的分支是nanopi-v4.1.y,在开始编译前先切换分支,编译成功结束后,新生成内核烧写文件为 arch/arm/boot/zImage 。
5.3.2 编译内核模块
目前的内核配置会编译生成内核模块,如ipv6、netfilter,通常在编译内核时,内核模块(.ko)已经编译,如果您有新的内核模块或者内核配置有变化,则需要编译安装内核模块并打包成 kernel-modules.tgz,然后替换Rootfs下的 basefs/kernel-modules.tgz。
以root用户运行以下命令安装.ko到/tmp/nanopi-modules 。
make INSTALL_MOD_PATH=/tmp/nanopi-modules modules_install
接下来可对内核模块进行strip,然后创建压缩包。
cd /tmp/nanopi-modules/lib/ find . -name \*.ko | xargs arm-linux-strip --strip-unneeded tar czvf kernel-modules.tgz modules/
如果想测试新编译的内核模块,也可以解压压缩包或复制modules 到已制作好的能启动NanoPi的SD卡的rootfs下的/lib 目录。 假设SD卡的rootfs已经mount到 /media/fa/NANOPI,以root 运行以下命令:
rm -rf /media/fa/NANOPI/lib/modules/ tar xzvf kernel-modules.tgz -C /media/fa/NANOPI/lib/
5.4 编译制作文件系统
下面的命令将下载文件系统源码包并编译,注意需要在root用户下编译,可用su命令切换:
git clone https://github.com/friendlyarm/rootfs_nanopi.git cd rootfs_nanopi git checkout nanopi su make && make install && make strip
编译成功结束后,将看到以下信息:
RootFS (core) successfully installed to: /tmp/FriendlyARM/nanopi/rootfs Copyright 2015 FriendlyARM (http://www.arm9.net/)
上面的信息提示我们编译生成的文件系统存放的位置为/tmp/FriendlyARM/nanopi/rootfs,我们把它压缩成一个压缩包:
cd /tmp/FriendlyARM/nanopi tar czvf rootfs.tgz rootfs/
5.5 使用自已编译的文件生成制作SD卡
5.5.1 重新制作SD卡系统
先下载SD卡烧写的工具包,并切换到相应master分支:
git clone https://github.com/friendlyarm/sd-fuse_nanopi.git cd sd-fuse_nanopi git checkout master
在sd-fuse_nanopi下有个prebuilt,用于存放SD系统运行所需的二进制文件:
Bootloader: u-boot.bin
内核命令行参数: sdenv.raw
Linux内核:zImage
文件系统压缩包: rootfs.tgz
你只需要将上面章节中编译生成的文件替换它们,就可以测试运行你所编译的系统了,替换文件后,在sd-fuse_nanopi目录下执行以下命令制作SD卡:
su ./fusing.sh /dev/sdx
(注:/dev/sdx请替换为实际的SD卡设备文件名)
烧写成功完成后,把SD卡放入NanoPi运行试试吧。
5.5.2 更新U-Boot环境变量
制作好的SD启动NanoPi 后,如果通过串口在U-Boot命令模式下修改了环境变量,如bootargs,现在想要把这个修改后的环境用于制作其它新的SD卡,则需要把保存在卡的U-Boot环境变量数据读出来,替换掉prebuilt 下的 sdenv.raw,然后烧写新的SD卡即可。
./readenv.sh /dev/sdd cp sdenv.raw prebuilt/
5.5.3 关于SD卡RAW文件
由于CPU S3C2451的iROM 是从SD卡的尾部来读取Bootloader,且普通SD卡和SDHC卡的位置不同,而不同品牌或是不同容量的SD卡的大小又是不同的,因此没办法创建适应不同卡的RAW文件。
如果您有一批大小完全一致的SD卡,可使用工具如linux下的dd 读取已经制作好的SD 卡的全部数据,保存为RAW文件,然后将此文件写入其它大小相同的SD卡。
另外,由于现在的SD卡容量通常都比较大,对于8 GB的SD卡,写一个RAW文件将需要较长时间,而目前的rootfs实际只有 ~23 MB,因此直接使用脚本制作SD卡将更快。
6 扩展连接
6.1 连接使用摄像头模块
6.2 连接使用TFT LCD
6.3 连接使用Matrix入门DIY套件
7 玩转NanoPi
7.1 制作一台4.3英寸小电脑
7.2 制作无线智能小车
8 资源链接
- [Schematic]( NanoPi-1507-Schematic.pdf)
- [Dimensions]( NanoPi-1507-Dimesions(dxf).zip )
- [S3C2451芯片手册](S3C2451_UM_REV1.1.pdf)
- [RT8059芯片手册]( RT8059.pdf)
- [XC6209芯片手册]( XC6209.pdf)
- [DDR2 RAM芯片手册]( K4T51163QI_rev1.1.pdf)
- [AP6210规格书]( AP6210_V1.2_12262012.pdf)