NanoPi NEO Air/zh

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1 介绍

NanoPi NEO-AIR-1.jpg
NanoPi NEO-AIR-2.jpg
NanoPi NEO-AIR-3.jpg

NanoPi NEO Air是一款大小只有 40x40mm的开源无线创客板，它采用全志公司的H3四核A7主控，最高运行主频可达1.2Ghz, 管脚兼容NanoPi NEO(有线网版本，V 1.2)，并兼容24pin树莓派GPIO。 配备512M DDR3内存，标配 8GB eMMC高速闪存，集成AP6212 WiFi蓝牙模块，支持microSD卡启动运行系统，并带有YUV422并行摄像头接口，最高可支持500W像素CMOS摄像传感器。 采用了更加专业的电源系统设计，采用6层板布线，具有良好的散热特性。

2 资源特性

  • CPU: Allwinner H3, Quad-core Cortex-A7 Up to 1.2GHz
  • RAM: 512MB DDR3 RAM
  • Storage: 8GB eMMC
  • WiFi: 802.11b/g/n
  • Bluetooth: 4.0 dual mode
  • DVP Camera: 0.5mm pitch 24 pin FPC seat
  • MicroUSB: OTG and power input
  • MicroSD Slot x 1
  • Debug Serial Port: 4Pin,2.54mm pitch pin header
  • GPIO1: 2.54mm spacing 24pin,It includes UART,SPI,I2C,GPIO
  • GPIO2: 2.54mm spacing 12pin,It includes USBx2,IR,SPDIF,I2S
  • PCB Size: 40 x 40mm
  • PCB layer: 6
  • Power Supply: DC 5V/2A
  • OS/Software: u-boot, Ubuntu-Core
  • Weight: 7.5g(WITHOUT Pin-headers); 9.7g(WITH Pin-headers)

3 接口布局和尺寸

3.1 接口布局

NanoPi NEO Air接口布局
  • GPIO管脚定义
Pin# Name Linux gpio Pin# Name Linux gpio
1 SYS_3.3V 2 VDD_5V
3 I2C0_SDA 4 VDD_5V
5 I2C0_SCL 6 GND
7 GPIOG11 203 8 UART1_TX/GPIOG6 198
9 GND 10 UART1_RX/GPIOG7 199
11 UART2_TX/GPIOA0 0 12 PWM1/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/I2S/IR 定义
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 Bata Output
11 PCM0_DIN/I2S0_SDIN I2S/PCM Serial Data Input
12 GND 0V
  • 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-NEO-Air-1608-Schematic.pdf

3.2 机械尺寸

NanoPi-NEO-AIR-1608-dimensions.png

4 快速入门

4.1 准备工作

要开启你的NanoPi NEO Air新玩具，请先准备好以下硬件

  • NanoPi NEO Air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 Air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 快速从TF卡启动NanoPi NEO Air

  • 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)：
固件文件列表：
nanopi-air-core-qte-sd4g.img.zip 小型的Ubuntu-Core系统，内含Qt Embedded图形库
nanopi-air-eflasher-sd8g.img.zip eflasher系统固件，该系统具有烧写eMMC的功能
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
  • 将固件和烧写工具分别解压，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，选择你要烧写的系统固件，点击 Write 按钮烧写即可。
  • 烧写完成后，将制作好TF卡插入Air，使用USB供电(5V/2A)，Air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。

4.3.2 制作eflasher系统TF卡

  • eflasher系统是友善之臂基于Ubuntu-Core定制的文件系统，它能将各种不同的系统快速的烧写到eMMC里。
  • 将固件nanopi-air-eflasher-sd8g.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。
  • 烧写完成后，将制作好TF卡插入Air，使用USB供电(5V/2A)，Air会上电自动开机，看到板上的蓝色LED闪烁，这说明eflasher系统已经开始启动了。

5 eflasher系统的使用

5.1 串口登录

  • 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Air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M1的MicroUSB口进行供电：

PSU-ONECOM-AIR

  • root和fa用户的默认密码都是两个字母fa。
  • 更新软件包：
apt-get update

5.2 扩展TF卡文件系统

强烈建议做好系统运行卡之后立即进行文件系统 rootfs 分区的扩展，这将大大提升系统的性能，避免空间不足带来的各种繁琐问题。

  • 方法1: 在PC机上扩展TF卡的文件系统 rootfs 分区：
sudo umount /dev/sdx?
sudo parted /dev/sdx unit % resizepart 2 100 unit MB print
sudo resize2fs -f /dev/sdx2

/dev/sdx请替换为实际的TF卡设备文件名。

  • 方法2: 在Air上扩展TF卡的文件系统 rootfs 分区，在NEO上运行Ubuntu-Core，然后执行命令：
sudo fs_resize

根据提示，输入 y 开始扩展文件系统，然后再输入 y 选择重启NEO。重启后执行下列命令查看新分区大小： 

df -h

5.3 配置无线网络

  • NanoPi NEO Air使用无线网络或者蓝牙的时候，需要接上天线使用。

将带有eflasher系统的TF卡接入运行Ubuntu的个人PC中，修改TF卡rootfs分区下的/etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf文件如下: 

ctrl_interface=DIR=/var/run/wpa_supplicant GROUP=netdev
update_config=1
network={
        ssid="YOUR-WIFI-ESSID"
        psk="YOUR-WIFI-PASSWORD"
}

注意: 请将YOUR-WIFI-ESSID和YOUR-WIFI-PASSWORD替换为真实的WiFi账号和密码。
将TF卡重新插入Air后上电自动开机，看到蓝色LED闪烁后，稍等1分钟，就可以通过路由器查看到Air的IP地址了。

5.4 SSH登录

Air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Air。假设你已经将带有eflasher系统的TF卡接入运行Ubuntu的个人PC中并且配置好无线网络，可通过路由器查看到Air的IP地址为192.168.1.230，在PC机上执行以下命令登录Air: 

ssh root@192.168.1.230

密码为fa。

5.5 烧写系统到eMMC

eflasher系统内默认已经包含了一个Ubuntu-Core系统，运行TF卡中的eflasher系统，登录终端后执行以下命令将Ubuntu-Core烧写到eMMC中: 

flash_eMMC.sh -d /mnt/sdcard/Ubuntu-Core-qte/

该命令会将Ubuntu-Core烧写到eMMC，将WiFi的配置文件拷贝到eMMC的系统中，并扩展eMMC中系统的文件系统分区。 烧写成功后，可以看到下列信息: 

INFO: flash system to eMMC success

断电，将TF卡拔出，重新上电就能运行eMMC中的系统了。当Air插入TF卡时，默认会优先从TF卡启动，只有当TF卡启动失败时，才会尝试用eMMC启动系统。

6 Ubuntu-Core系统的使用

6.1 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

6.2 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Air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。

6.3 连接DVP摄像头模块(CAM500B)

CAM500B是一款500万像素摄像头模块，以DVP并行信号输出，详细信息请参考Matirx-CAM500B。
NanoPi-AIR-cam500b
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Air的IP地址为192.168.1.230，在PC的浏览器中输入 192.168.1.230:8080 就能浏览摄像头采集的画面了，建议使用Chrome浏览器，效果如下:
mjpg-streamer-cam500a
mjpg-streamer是用libjpeg对摄像头数据进行软编码，你可以使用ffmpeg对摄像头数据进行硬编码，这样能大大降低CPU的占用率并提高编码速度: 

ffmpeg -t 30 -f v4l2 -channel 0 -video_size 1280x720 -i /dev/video0 -pix_fmt nv12 -r 30 -b:v 64k -c:v cedrus264 test.mp4

默认会录制30秒的视频，输入q能终止录制。录制完成后会在当前目录生成一个名为test.mp4的视频文件，可将其拷贝到PC上进行播放验证。

6.4 测试蓝牙

安装相关的软件包: 

apt-get install bluetooth bluez obexftp openobex-apps python-gobject ussp-push time bc

打开Android手机上的蓝牙功能，这里使用的测试机器为Samsung Galaxy A7。为Air接上外置天线后在Air上执行下列命令搜索附近的蓝牙设备: 

hcitool scan

可以搜索到Samsung Samsung Galaxy A7，并得到它的设备地址为"50:C8:E5:A7:31:D2"，假设当前目录下有1个图片文件test.jpg，使用下列命令将test.jpg发送到A7上: 

bt_send_file.sh -a 50:C8:E5:A7:31:D2 -f test.jpg

这时手机上会弹出文件传输的窗口，点击"接受"后会开始传输文件，传输完成后，Air串口上的打印信息如下: 

name=test.jpg, size=2215936
Local device A1:A3:C1:79:66:6E
Remote device 50:C8:E5:A7:31:D2 (12)
Connection established
send 2164K finish, speed=5.6 K/s

在手机上能成功查看到图片文件，则说明传输文件成功。

7 如何编译BSP

访问此处下载地址的sources目录，下载源码nanopi-H3-bsp。
使用7-Zip工具解压后得到两个目录：lichee和android，也可以从github上克隆lichee源码： 

git clone https://github.com/friendlyarm/h3_lichee.git lichee

注：lichee是全志为其CPU的板级支持包所起的项目名称，里面包含了U-boot，Linux等源码和众多的编译脚本。

7.1 编译lichee源码

编译全志 H3 的BSP源码包必须使用64bit的Linux PC系统，并安装下列软件包，下列操作均基于Ubuntu-14.04 LTS-64bit： 

sudo apt-get install gawk git gnupg flex bison gperf build-essential \
zip curl libc6-dev libncurses5-dev:i386 x11proto-core-dev \
libx11-dev:i386 libreadline6-dev:i386 libgl1-mesa-glx:i386 \
libgl1-mesa-dev g++-multilib mingw32 tofrodos \
python-markdown libxml2-utils xsltproc zlib1g-dev:i386 u-boot-tools

编译lichee源码包，进入lichee目录，执行命令： 

cd lichee
./build.sh -p sun8iw7p1 -b nanopi-h3

该命令会一次性编译好U-boot、Linux内核和模块。
注：lichee目录里内置了交叉编译器，当使用build.sh脚本进行源码编译时，会自动使用该内置的编译器，所以无需手动安装编译器。

7.2 打包系统组件

./gen_script.sh -b nanopi-air

该命令会将所有编译生成的可执行文件(包括U-boot、Linux内核)和系统配置文件拷贝到lichee/tools/pack/out/目录以便进行统一管理，并且会该目录下生成 script.bin文件，可将其拷贝到TF卡的boot分区上。script.bin是全志系列 CPU 的硬件板级配置文件，相关信息请查看script.bin。

下列命令可以更新TF卡上的U-boot： 

./fuse_uboot.sh /dev/sdx

/dev/sdx请替换为实际的TF卡设备文件名。
uImage和内核模块均位于linux-3.4/output目录下，将uImage拷贝到TF卡的boot分区的根目录即可更新内核。

7.3 编译U-boot

如果你想单独编译U-boot，可以执行命令： 

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

编译生成的可执行文件需打上全志系列CPU的硬件板级配置补丁后才能烧写到TF卡上运行，执行./build.sh pack能自动完成打补丁的操作。
如何手动为U-boot打补丁请查看H3_Manual_build_howto，执行下列命令更新TF卡上的U-boot： 

./fuse_uboot.sh /dev/sdx

/dev/sdx请替换为实际的TF卡设备文件名。

7.4 编译Linux内核

如果你想单独编译Linux内核，可以执行命令： 

./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，将uImage拷贝到TF卡的boot分区的根目录即可。

7.5 清理lichee源码

./build.sh -p sun8iw7p1_linux -b nanopi-h3 -m clean

8 资源链接

9 更新日志

9.1 2016-12-13

  • 更新Ubuntu-Core系统固件

1) 增加Rpi-monitor服务，用于通过浏览器查看Air的状态；
2) 支持声卡配件NanoHat-PCM5102A；
3) 添加通过蓝牙发送文件的脚本；

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