Difference between revisions of "NanoPi NEO Core2"

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* NanoPI NEO Core2是友善之臂团队推出的全新一代超小型ARM计算机,它采用全志64位四核A53处理器H5, 内置六核Mail450 GPU, 集成512M DDR3内存,8G eMMC,可支持运行Ubuntu Core,Armbian等嵌入式操作系统。NanoPi NEO Core2依然小巧精致。
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* The NanoPi NEO Core2 as its name tells is an alternative NanoPi NEO2 that works like a CPU board with male pin-headers. It has the same form facotor as the NanoPi NEO2, same pin descriptions and works with all the OS images the NanoPi NEO2 supports. The connectors and ports on the NEO2 are populated to pin-headers on the NEO2 Core. In addition the NEO Core2 can have an optional onboard eMMC flash and ESD protection for connectors and ports. There features are highly preferred by industrial customers.
* 更为惊人的是,在极其有限的空间里,NanoPi NEO Core2采用了千兆以太网接口,三排GPIO排针引出了3路USB、千兆网络、I2C、SPI、UART、I2S、音频等常用接口,因此非常适合对体积要求高,数据传输量大,数据传输速度快,和更高计算性能的物联网应用;它也是创客、高端极客们发挥创意的绝佳选择。
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* The NEO2 Core uses a popular Allwinner H5 SoC and has onboard 1G DDR3 RAM. FriendlyElec offers models with three eMMC options: 8GB(default)/16GB/32GB. FriendlyElec migrated UbuntuCore with mainline kernel 4.11 for it. It works with other OS such as Armbian as well. Compared to the NanoPi NEO2 the NanoPi NEO Core2 runs more reliably with much less overheat. It is a good platform for IoT applications, mornitoring systems, smart control systems, cluster computing and AI applications.
* 为了方便您开发评估,我们还设计了和树莓派3接口尺寸相近的底板[[Mini Shield for NanoPi NEO Core/Core2/zh|Mini Shield for NanoPi NEO Core/Core2]],它可以安装到大部分树莓派外壳中,并可以安插使用 [[NanoPi_NEO_Core/zh|NanoPi NEO Core]]核心板。
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* FriendlyElec develops a [[Mini Shield for NanoPi NEO Core/Core2]] which has the same form factor as the RPi 3. When a NanoPi NEO Core2 is connected to this Mini Shield the whole assembled module can be well fit into a common RPi 3's case.
  
 
==Hardware Spec==
 
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* DDR3 RAM: 512MB/1GB
 
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* Storage: 8GB/16GB/32GB eMMC
 
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* 网络:10/100/1000M 以太网口, 采用RTL8211E-VB-CG网络传输芯片
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* Connectivity: 10/100/1000M Ethernet utilizing RTL8211E-VB-CG
* USB Host: 3路,2路位于GPIO2,1路位于GPIO3。
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* USB Host x 3(included in 2.54mm pitch pin header)
* MicroSD Slot:1个, 支持启动和存储系统
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* MicroSD Slot x 1
* 指示灯: 2个, 分别用于电源, 和系统状态
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* LED: x 2, one for power status and the other for system status
* GPIO1: 24pin, 2.54mm间距双排针,兼容树莓派GPIO的1-24管脚,包含UART,SPI,I2C,GPIO等管脚资源
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* GPIO1: 2.54mm pitch 12 x 2 pin header containing UART, SPI, I2C, GPIO and etc
* GPIO2: 24pin, 2.54mm间距双排针,包含SPI,红外接收,I2S,USB,调试串口,音频等管脚资源
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* GPIO2: 2.54mm pitch 24 pin header containing SPI, IR, I2S, USB, serial debug port, audio and etc
* GPIO3: 20pin, 2.54mm间距双排针,包含USB,千兆网络,I2C等管脚资源
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* GPIO3: 2.54mm pitch 20 pin header containing USB, Gbps Ethernet, I2C and etc
 
* PCB Size: 40 x 40mm
 
* PCB Size: 40 x 40mm
* MicroUSB: 供电(5V/2A),并具备OTG功能
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* MicroUSB: OTG and power input
 
* OS/Software: u-boot,Ubuntu Core
 
* OS/Software: u-boot,Ubuntu Core
 
* Weight: xxg(Without Pin-headers)
 
* Weight: xxg(Without Pin-headers)
  
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Revision as of 13:02, 1 December 2017

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1 Introduction

Overview
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  • The NanoPi NEO Core2 as its name tells is an alternative NanoPi NEO2 that works like a CPU board with male pin-headers. It has the same form facotor as the NanoPi NEO2, same pin descriptions and works with all the OS images the NanoPi NEO2 supports. The connectors and ports on the NEO2 are populated to pin-headers on the NEO2 Core. In addition the NEO Core2 can have an optional onboard eMMC flash and ESD protection for connectors and ports. There features are highly preferred by industrial customers.
  • The NEO2 Core uses a popular Allwinner H5 SoC and has onboard 1G DDR3 RAM. FriendlyElec offers models with three eMMC options: 8GB(default)/16GB/32GB. FriendlyElec migrated UbuntuCore with mainline kernel 4.11 for it. It works with other OS such as Armbian as well. Compared to the NanoPi NEO2 the NanoPi NEO Core2 runs more reliably with much less overheat. It is a good platform for IoT applications, mornitoring systems, smart control systems, cluster computing and AI applications.
  • FriendlyElec develops a Mini Shield for NanoPi NEO Core/Core2 which has the same form factor as the RPi 3. When a NanoPi NEO Core2 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 H5, Quad-core 64-bit high-performance Cortex A53
  • DDR3 RAM: 512MB/1GB
  • Storage: 8GB/16GB/32GB eMMC
  • Connectivity: 10/100/1000M Ethernet utilizing RTL8211E-VB-CG
  • USB Host x 3(included in 2.54mm pitch pin header)
  • MicroSD Slot x 1
  • LED: x 2, one for power status and the other for system status
  • GPIO1: 2.54mm pitch 12 x 2 pin header containing UART, SPI, I2C, GPIO and etc
  • GPIO2: 2.54mm pitch 24 pin header containing SPI, IR, I2S, USB, serial debug port, audio and etc
  • GPIO3: 2.54mm pitch 20 pin header containing USB, Gbps Ethernet, I2C and etc
  • PCB Size: 40 x 40mm
  • MicroUSB: OTG and power input
  • OS/Software: u-boot,Ubuntu Core
  • Weight: xxg(Without Pin-headers)

3 Diagram, Layout and Dimension

3.1 Layout

NanoPi NEO Core2 Layout
pinout
  • GPIO1 Pin Description
Pin# Name Linux gpio Pin# Name Linux gpio
1 SYS_3.3V 2 VDD_5V
3 I2C0_SDA / GPIOA12 12 4 VDD_5V
5 I2C0_SCL / GPIOA11 11 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 Description Pin# Name Description
1 VDD_5V 2 MOSI1 SPI1-MOSI
2 USB-DP1 USB1 DP Signal 4 MISO1 SPI1-MISO
3 USB-DM1 USB1 DM Signal 6 CLK1 SPI1-CLK
4 USB-DP2 USB2 DP Signal 8 CS1 SPI1-CS
5 USB-DM2 USB2 DM Signal 10 MP Microphone Positive Input
6 GPIOL11 / IR-RX GPIOL11 or IR Receive 12 MN Microphone Negative Input
7 SPDIF-OUT / GPIOA17 GPIOA17 or SPDIF-OUT 14 LR LINE-OUT Right Channel Output
8 PCM0_SYNC / I2S0_LRCK/I2C1_SCL I2S/PCM Sample Rate Clock/Sync 16 LL LINE-OUT Left Channel Output
9 PCM0_CLK / I2S0_BCK/I2C1_SDA I2S/PCM Sample Rate Clock 18 RXD UART_RXD0/GPIOA5/PWM0
10 PCM0_DOUT / I2S0_SDOUT I2S/PCM Serial Bata Output 20 TXD UART_TXD0/GPIOA4
11 PCM0_DIN / I2S0_SDIN I2S/PCM Serial Data Input 22 VDD_5V
12 GND 0V 24 GND 0V
  • GPIO3 Pin Description
Pin# Name Description Pin# Name Description
1 LINK-LED Ethernet Link LED 2 SPEED-LED Ethernet Speed LED
2 TRD1+ Ethernet TRD1+ Signal 4 TRD1- Ethernet TRD1- Signal
3 TRD2+ Ethernet TRD2+ Signal 6 TRD2- Ethernet TRD2- Signal
4 TRD3+ Ethernet TRD3+ Signal 8 TRD3- Ethernet TRD3- Signal
5 TRD4+ Ethernet TRD4+ Signal 10 TRD4- Ethernet TRD4- Signal
6 GND 0V 12 GND 0V
7 USB-DP3 GPIOA17 or SPDIF-OUT 14 GPIOA7
8 USB-DM2 I2S/PCM Sample Rate Clock/Sync 16 I2C2-SDA
9 VDD_5V 5V Power Out 18 I2C2-SCL
10 VDD_5V 5V Power Out 20 VDD_3.3V 3.3V Power Outt
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 Core2-1707-Schematic.pdf

3.2 机械尺寸

NanoPi-NEO-Core2-1701-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 NEO Core2新玩具,请先准备好以下硬件

  • NanoPi NEO Core2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 NEO2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-core2_ubuntu-core-xenial_4.x.y_YYYYMMDD.img.zip Ubuntu-Core with Qt-Embedded系统固件,使用Linux-4.x内核
nanopi-neo-core2_eflasher_4.x.y_YYYYMMDD.img.zip eflasher系统固件,使用Linux-4.x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 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Air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。

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NEO2进行操作。以下是串口配件的接法,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NEO2的MicroUSB口进行供电:

PSU-ONECOM-NEO-Core2
也可以使用USB转串口模块调试,请注意需要使用5V/2A电源从NanoPi NEO Core2的MicroUSB口给NEO2供电:
USB2UART-NEO-Core2

Mini Shield for NanoPi NEO Core/Core2 和 Core2
普通用户:

   用户名: pi
   密码: pi

root用户:

   用户名: root
   密码: fa

Core2-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

Core2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Core2上即可,已测试过的USB WiFi型号如下:

序号 型号
1 RTL8188CUS 802.11n WLAN Adapter
2 RT2070 Wireless Adapter
3 RT2870/RT3070 Wireless Adapter
4 RTL8192CU Wireless Adapter
5 NetGear, Inc. WG111v3 54 Mbps Wireless [realtek RTL8187B]
  • 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

Core2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Core2。假设通过路由器查看到Core2的IP地址为192.168.1.230,你可以在PC机上执行如下命令登录Core2:

$ 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:

$ 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Core2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 播放和录制音频

Core2只提供了音频硬件接口(2.54mm 4pin 排针),引脚的定义如下:

Pin# Name Description
1 MICIN1P Microphone Positive Input
2 MICIN1N Microphone Negative Input
3 LINEOUTR LINE-OUT Right Channel Output
4 LINEOUTL LINE-OUT Left Channel Output

用户需自行转接音频设备,参考下图:
耳麦标注
只有在已外接音频设备的前提下,才可以进行下列步骤测试播放和录制音频。
查看系统里的声卡设备:

$ aplay -l
**** List of PLAYBACK Hardware Devices ****
card 0: Codec [H3 Audio Codec], device 0: CDC PCM Codec-0 []
  Subdevices: 1/1
  Subdevice #0: subdevice #0

全志H5和H3这两款CPU内部都自带了同一个codec设备,在主线内核中被命名为[H3 Audio Codec]。

播放音频:

$ aplay /root/Music/test.wav -D plughw:0

录制音频:

$ arecord -f cd -d 5 test.wav

5.9 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。
Ubuntu-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

NEO2现已支持使用64位Linux内核,并使用64位Ubuntu Core 16.04,关于H5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

6.2 使用全志原厂BSP

6.2.1 准备工作

访问此处下载地址的sources/nanopi-h5-bsp目录,下载所有压缩文件,使用7-Zip工具解压后得到lichee目录,如下:

$ ls ./
$ lichee

也可以从github上克隆lichee源码:

$ git clone https://github.com/friendlyarm/h5_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。

6.2.2 安装交叉编译器

访问此处下载地址的toolchain目录,下载压缩包gcc-linaro-arm-4.6.3.tar.xz和gcc-linaro-aarch64.tar.xz。
其中gcc-linaro-arm-4.6.3.tar.xz用于编译U-boot,gcc-linaro-aarch64.tar.xz用于编译Linux内核。下载完成后,将它们拷贝到源码lichee/brandy/toochain/目录下即可。 后面编译U-boot或者Linux内核时,编译脚本会自动解压并使用这两个编译器进行编译。

6.2.3 编译lichee源码

编译全志 H5 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

编译lichee源码包,执行命令:

$ cd lichee/fa_tools
$ ./build.sh -b nanopi-neo2 -p linux -t all

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

下列命令可以更新TF卡上的U-boot:

$ cd lichee/fa_tools/
$ ./fuse.sh -d /dev/sdX -p linux -t u-boot

/dev/sdX请替换为实际的TF卡设备文件名。
内核boot.img和驱动模块均位于linux-3.10/output目录下,将boot.img拷贝到TF卡的boot分区的根目录即可更新内核。

6.2.4 编译U-boot

注意: 必须先完整地编译整个lichee目录后,才能进行单独编译U-boot的操作。 如果你想单独编译U-boot,可以执行命令:

$ cd lichee/fa_tools/
$ ./build.sh -b nanopi-neo2 -p linux -t u-boot

下列命令可以更新TF卡上的U-boot:

$ cd lichee/fa_tools/
$ ./fuse.sh -d /dev/sdX -p linux -t u-boot

/dev/sdX请替换为实际的TF卡设备文件名。

6.2.5 编译Linux内核

注意: 必须先完整地编译整个lichee目录后,才能进行单独编译Linux内核的操作。 如果你想单独编译Linux内核,可以执行命令:

$ cd lichee/fa_tools/
$ ./build.sh -b nanopi-neo2 -p linux -t kernel

编译完成后内核boot.img和驱动模块均位于linux-3.10/output目录下,将boot.img拷贝到TF卡的boot分区的根目录即可。

6.2.6 清理lichee源码

$ cd lichee/fa_tools/
$ ./build.sh -b nanopi-neo2 -p linux -t clean

7 使用扩展配件及编程示例

7.1 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_Core2

7.2 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_Core2

7.3 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_Core2

7.4 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 NEO2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_Core2

7.5 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_Core2

7.6 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

frameless

下载文件

9 资源链接

9.1 手册原理图等开发资料

10 更新日志