NanoPi M1

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1 介绍

Overview
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  • NanoPi M1（以下简称M1）是友善之臂团队面向创客、嵌入式爱好者，电子艺术家、发烧友等群体推出的又一款完全开源的掌上创客神器，它的大小只有树莓派的大约2/3，可运行Debian、Ubuntu-MATE、Ubuntu-Core、Android等操作系统。
  • NanoPi M1采用了全志高性能处理器Allwinner H3，集成以太网、红外接收、视频/音频输出等接口，支持HDMI、AVOUT视频输出等功能。
  • 尽管体积很小，设计却紧凑美观。NanoPi M1引出了相当丰富的接口，包括HDMI、以太网、USB-Host、USB-OTG、DVP camera和AVOUT（音频+视频）等。而且集成了板载麦克风，红外接收器，并且兼容树莓派GPIO口，并且拥有独立的调试串口等。

2 资源特性

  • CPU：Allwinner H3, Quad-core Cortex-A7@1.2GHz
  • GPU：Mali400MP2@600MHz，Supports OpenGL ES2.0
  • DDR3 RAM：512MB
  • 网络：10/100M以太网
  • 音频：3.5mm耳机座/Via HDMI
  • 麦克风：板载麦克风
  • 红外：板载红外接收模块
  • USB Host：Type A型号，USB 2.0 x 3
  • MicroSD Slot：x1
  • MicroUSB ：支持供电和数据传输，有OTG功能
  • 视频输出: HDMI 1.4 1080P高清显示, CVBS
  • DVP Camera接口：24pin，0.5mm间距竖直贴片FPC座
  • 调试串口：4Pin，2.54mm排针
  • GPIO： 40pin, 2.54mm间距，兼容RasberryPi2的扩展GPIO，含UART, SPI, I2C, PWM, IO等管脚资源
  • 按键：电源按键x1，复位按键x1
  • PC Size: 64 x 50mm
  • Power Supply: DC 5V/2A
  • OS/Software: u-boot，Debian，Ubuntu-MATE，Ubuntu-Core

compact

3 接口布局和尺寸

3.1 接口布局

NanoPi M1接口布局
  • GPIO管脚定义
Pin# Name Pin# Name
1 SYS_3.3V 2 VDD_5V
3 I2C0_SDA 4 VDD_5V
5 I2C0_SCL 6 GND
7 GPIOG11 8 UART1_TX/GPIOG6
9 GND 10 UART1_RX/GPIOG7
11 UART2_TX/GPIOA0 12 PWM1/GPIOA6
13 UART2_RTS/GPIOA2 14 GND
15 UART2_CTS/GPIOA3 16 UART1_RTS/GPIOG8
17 SYS_3.3V 18 UART1_CTS/GPIOG9
19 SPI0_MOSI/GPIOC0 20 GND
21 SIP0_MISO/GPIOC1 22 UART2_RX/GPIOA1
23 SPI0_CLK/GPIOC29 24 SPI0_CS/GPIOC3
25 GND 26 SPDIF-OUT/GPIOA17
27 I2C1_SDA/GPIOA19 28 I2C1_SCL/GPIOA18
29 GPIOA20 30 GND
31 GGPIOA21 32 GPIOA7
33 GPIOA8 34 GND
35 UART3_CTS/SPI1_MISO/GPIOA16 36 UART3_TX/SPI1_CS/GPIOA13
37 GPIOA9 38 UART3_RTS/SPI1_MOSI/GPIOA15
39 GND 40 UART3_RX/SPI1_CLK/GPIOA14
  • Debug Port（UART0）
Pin# Name
1 GND
2 VDD_5V
3 UART_TXD0
4 UART_RXD0
  • DVP Camera IF 管脚定义
Pin# Name Description
1, 2 SYS_3.3V 3.3V电源输出给外部摄像头模块
7,9,13,15,24 GND 参考地, 0V
3 I2C2_SCL I2C时钟信号
4 I2C2_SDA I2C数据信号
5 GPIOE15 普通GPIO, 施加给外部摄像头模块的控制信号
6 GPIOE14 普通GPIO, 施加给外部摄像头模块的控制信号
8 MCLK 提供给外部摄像头模块的时钟信号
10 NC 没有连接
11 VSYNC 外部摄像头模块输出给CPU的行信号
12 HREF/HSYNC 外部摄像头模块输出给CPU的场信号
14 PCLK 外部摄像头模块输出给CPU的像数点信号
16-23 Data bit7-0 数据信号
说明
  1. SYS_3.3V: 3.3V电源输出
  2. 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
  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-M1-1603-Schematic.pdf

3.2 机械尺寸

NanoPi-M1-1603-dimensions.png

详细尺寸：pcb的dxf文件

4 快速入门

4.1 准备工作

要开启你的NanoPi M1新玩具，请先准备好以下硬件

  • NanoPi M1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）
  • 一台支持HDMI输入的显示器或者电视
  • 一套USB键盘鼠标，同时连接还需要USB HUB （或选购串口转接板，要PC上进行操作）
  • 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 M1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microSD卡

4.3.1 简易方法制作

首先访问此处的下载地址下载需要的固件文件：

使用以下固件：
nanopi-m1-debian-sd4g.img.zip Debian系统固件
烧写工具：
win32diskimager.rar Windows平台下的烧写工具，Linux系统可以用dd命令
  • 将固件和烧写工具分别解压，在Windows下插入SD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NanoPi M1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 NanoPi M1。


5 Debian系统的使用

5.1 连接有线网络

NanoPi M1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。

  • 1) 配置MAC地址

板子没有提供有效的Ethernet的MAC地址，系统在连接网络时会自动生成一个随机的MAC地址，您可以修改 /etc/network/interfaces.d/eth0 ，配置一个固定的MAC地址： 

vi /etc/network/interfaces.d/eth0

以下是配置文件的具体内容： 

auto eth0
allow-hotplug eth0
iface eth0 inet dhcp
hwaddress 76:92:d4:85:f3:0f

其中"hwaddress" 就是用来指定MAC地址，"76:92:d4:85:f3:0f"是一个随机生成的地址，为防止冲突导致网络问题，请修改为一个不同的且有效的地址。
需要注意的一点是，MAC地址必须符合IEEE的规则，请不要随意指定，否则会出现无法获取IP地址、无法上网等问题。 修改完配置文件并保存后，可重启板子或直接下列命令重启网络服务： 

systemctl restart networking

5.2 测试GPU

启动Debian系统，在HDMI输出的界面下登录Debian，打开终端并运行程序glmark2-es2： 

glmark2-es2

m1-gpu-glmark2

5.3 测试VPU

访问此处下载地址下载视频文件。
启动Debian系统，在HDMI输出的界面下登录Debian，打开终端运行mplayer播放视频： 

mplayer -vo vdpau -vc ffmpeg12vdpau,ffh264vdpau, ./big_buck_bunny_1080p_H264_AAC_25fps_7200K.MP4

经测试，可流畅播放1080p视频。

6 如何编译Debian系统

下载源码，进入目录lichee： 

cd lichee

6.1 编译完整源码

一次性编译整个源码包，包括U-boot、Linux Kernel和Module： 

./build.sh -p sun8iw7p1 -b nanopi-h3
./gen_script.sh

gen_script.sh会打包所有可执行文件，并生成支持不同分辨率的script.bin。 script.bin是全志cpu的配置文件，相关信息请查看script.bin

6.2 烧写系统到SD卡

烧写U-boot、Linux Kernel和script.bin到SD卡上： 

./burn_into_sd.sh /dev/sdx

/dev/sdx请替换为实际的SD卡设备文件名，该脚本会烧写U-boot到SD卡中，并拷贝uImage和script.bin到SD卡boot分区。

6.3 编译U-boot

./build.sh -p sun8iw7p1 -b nanopi-h3 -m uboot

编译生成的可执行文件需打上补丁后才能烧写到SD卡上运行，执行./gen_script.sh脚本能完成打补丁的操作。
如何手动打补丁请查看H3_Manual_build_howto

6.4 编译Linux Kernel

./build.sh -p sun8iw7p1 -b nanopi-h3 -m kernel

编译完成后uImage和内核模块均位于linux-3.4/output目录下。

6.5 清理源码

./build.sh -p sun8iw7p1 -b nanopi-h3 -m clean

7 如何编译Android系统

8 更多OS

8.1 Ubuntu-Core

Ubuntu-Core是一个轻量级的Ubuntu系统，无桌面环境，可通过ssh登录。
仅提供给进阶爱好者交流使用，不对该系统提供专业技术支持。

  • 访问此处下载地址下载系统固件。
  • 将固件解压后，在Windows下使用友善官方提供 win32diskimager 工具烧写即可。
  • 烧写完成后，将SD卡插入NanoPi M1，上电即可体验Ubuntu-Core。
  • 登录账号：root或fa ; 登录密码：fa

8.2 Ubuntu-MATE

Ubuntu-MATE基于Ubuntu系统，使用的桌面环境是MATE-desktop，界面简洁易用，需配合HDMI使用，可通过ssh登录。
仅提供给进阶爱好者交流使用，不对该系统提供专业技术支持。

  • 访问此处下载地址下载系统固件。
  • 将固件解压后，在Windows下使用友善官方提供 win32diskimager 工具烧写Ubuntu-MATE即可。
  • 烧写完成后，将SD卡插入NanoPi M1，上电即可体验Ubuntu-MATE。
  • 登录账号：root或fa ; 登录密码：fa

9 资源连接

原理图 NanoPi-M1-1603-Schematic.pdf
尺寸图 pcb的dxf文件
H3芯片手册 Allwinner_H3_Datasheet_V1.2.pdf
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