NanoPi NEO Air/zh

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English

介绍

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

NanoPi NEO Air(以下简称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。

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
  • Temperature measuring range: -40℃ to 80℃
  • OS/Software: u-boot, Ubuntu-Core
  • Weight: 7.5g(WITHOUT Pin-headers)

接口布局和尺寸

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

机械尺寸

NanoPi-NEO-AIR-1608-dimensions.png

快速入门

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

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

制作一张带运行系统的TF卡

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):
固件文件列表:
nanopi-air-ubuntu-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

TF卡启动系统

制作Ubuntu-Core with Qt-Embedded系统TF卡
  • 将固件nanopi-air-ubuntu-core-qte-sd4g.img.zip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:Debian/Ubuntu系列的ROM都可以使用上述方法制作TF系统启动卡。

烧写系统到eMMC

  • 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。

  • 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eflasher系统。
  • 在命令行终端中通过执行下列命令进行烧写:
$ eflasher

输入数字并回车选择想要安装到eMMC的系统,然后输入yes并回车确定开始烧写。等待烧写完毕后,断电并从BOOT卡槽中取出TF卡,此时再上电就会从eMMC启动系统了。

Ubuntu-Core with Qt-Embedded系统的使用

运行Ubuntu-Core

  • 当成功在TF卡/eMMC中安装Ubuntu-Core系统后,连接电源(5V 2A),可以看到板上的蓝色LED闪烁,这说明系统已经开始启动了。
  • 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Air的MicroUSB口进行供电:

PSU-ONECOM-AIR

  • 如果提示输入密码,Debian的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

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/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

连接无线网络

Air使用无线网络或者蓝牙的时候,需要接上天线使用。以下是Air连接使用IPX天线的图片。
NanoPi NEO Air-IPX
用vi或在图形界面下用gedit编辑文件 /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf, 在文件末尾填入路由器信息如下所示:

network={
        ssid="YourWiFiESSID"
        psk="YourWiFiPassword"
}

其中,YourWiFiESSID和YourWiFiPassword请替换成你要连接的无线AP名称和密码。
保存退出后,执行以下命令即可连接WiFi:

$ ifdown wlan0
$ ifup wlan0

如果你的WiFi密码中有特殊字符,或者你不希望明文存放密码,你可以使用wpa_passphrase命令为WiFi密码生成一个密钥(psk),用密钥来代替密码 ,在命令行下,可输入以下命令生成密钥:

$ wpa_passphrase YourWiFiESSID

在提示输入密码时,输入你的WiFi密码,再打开 /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf 文件你会发现密钥已经被更新,你可以删除明文的密码了。

如果你想将AP6212 WiFi模块切换为AP模式,可以执行下列命令,根据提示完成配置即可:

$ turn-wifi-into-apmode yes
Enter wireless name [default: friendlyelec-wifiap]:
Enter password [default: 123456789]:
Configuration Saved!
 
Please connect your computer to the wireless network:
Wireless Name: friendlyelec-wifiap
     Password: 123456789
done.

退出AP模式:

$ turn-wifi-into-apmode no

SSH登录

如果你没有串口模块,可以通过SSH协议登录Air。假设你已经通过串口模块或者路由器查看到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。

命令行查看CPU工作温度

在命令行终端执行如下命令,可以快速地获取CPU的当前温度和运行频率等信息:

$ cpu_freq

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。

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。

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。

如何编译Ubuntu-Core with Qt-Embedded系统

准备工作

访问此处下载地址的sources/nanopi-h3-bsp目录,下载所有压缩文件,使用7-Zip工具解压后得到lichee目录和android目录,请务必保证这2个目录位于同一个目录中,如下:

$ ls ./
android lichee

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。

安装交叉编译器

  • 编译lichee的BSP,请访问此处下载地址的toolchain目录,下载交叉编译器gcc-linaro-arm.tar.xz,将该压缩包放置在lichee/brandy/toochain/目录下即可,无需解压。

如果编译自己的应用程序,需要重新搭建开发环境,请参考本维基页面的安装编译应用程序的交叉编译器章节。
(全志提供的编译器暂时不支持编译自己的应用程序。)

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:

$ 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,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。
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。

打包系统组件

$ ./gen_script.sh -b nanopi-air

该命令会为U-boot打上全志系列CPU的硬件板级配置补丁,然后所有编译生成的可执行文件(包括U-boot、Linux内核)拷贝到lichee/tools/pack/out/目录以便进行统一管理。

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。
内核boot.img和驱动模块均位于linux-3.4/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。

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
$ ./gen_script.sh -b nanopi-air

gen_script.sh脚本会为U-boot打上全志系列CPU的硬件板级配置补丁,只有打过补丁文件的U-boot才能烧写到TF卡中正常运行。 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。

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

编译完成后内核boot.img和驱动模块均位于linux-3.4/output目录下,将boot.img拷贝到TF卡的boot分区的根目录即可。

清理lichee源码

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

安装编译应用程序的交叉编译器

首先下载并解压编译器:

$ git clone https://github.com/friendlyarm/prebuilts.git
$ mkdir -p /opt/FriendlyARM/toolchain
$ tar xf prebuilts/gcc-x64/arm-cortexa9-linux-gnueabihf-4.9.3.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/4.9.3/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:

$ arm-linux-gcc -v
Using built-in specs.
COLLECT_GCC=arm-linux-gcc
COLLECT_LTO_WRAPPER=/opt/FriendlyARM/toolchain/4.9.3/libexec/gcc/arm-cortexa9-linux-gnueabihf/4.9.3/lto-wrapper
Target: arm-cortexa9-linux-gnueabihf
Configured with: /work/toolchain/build/src/gcc-4.9.3/configure --build=x86_64-build_pc-linux-gnu
--host=x86_64-build_pc-linux-gnu --target=arm-cortexa9-linux-gnueabihf --prefix=/opt/FriendlyARM/toolchain/4.9.3
--with-sysroot=/opt/FriendlyARM/toolchain/4.9.3/arm-cortexa9-linux-gnueabihf/sys-root --enable-languages=c,c++
--with-arch=armv7-a --with-tune=cortex-a9 --with-fpu=vfpv3 --with-float=hard
...
Thread model: posix
gcc version 4.9.3 (ctng-1.21.0-229g-FA)

3D 打印外壳

NanoPi NEO Air 3D printed housing
3D打印外壳下载链接

更多OS

DietPi_NanoPiNEOAir-armv7-(Jessie)

DietPi身轻如燕,镜像文件最小只有400M 字节(只是Raspbian Lite的三分之一)。系统存储操作及进程对资源的占用非常少,并且预装DietPi-RAMlog工具。这些特性使得用户能最大程度地发挥设备本身的性能。
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。 烧写步骤:

  • 下载系统固件DietPi_NanoPiNEOAir-armv7-(Jessie)点击下载DietPi_NanoPiNEOAir-armv7-(Jessie)
  • 将文件解压后得到系统固件,在Windows下使用友善官方提供 win32diskimager 工具烧写即可。
  • 烧写完成后,将TF卡插入NanoPi NEO Air,上电即可体验DietPi_NanoPiNEOAir-armv7-(Jessie)。

登录账号:root; 登录密码:dietpi

资源链接

手册原理图等开发资料

开发文档及教程

使用Python操作硬件模块开发教程及代码

可以和BakeBit - NEO Hub连接使用的模块如下:

使用C语言操作硬件模块开发教程及代码

更新日志

2017-04-18

Ubuntu-Core系统更新如下:

  • 修改了登录欢迎界面,当用户登录时会打印系统的基本状态信息;
  • 增加 npi-config 工具,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、自动登录选项等,在命令行执行以下 sudo npi-config 即可进入;
  • 预装NetworkManager作为网络管理工具;
  • 新增pi用户,并配置为自动登录,自动登录特性可以使用npi-config工具配置;

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;

2017-01-22

  • 将Ubuntu-Core系统的版本号从15.10升级到16.04;
  • 将H3 BSP代码分为lichee和android两部分,并精简lichee目录;
  • 更新H3 BSP里的交叉编译器,解决该编译器无法编译应用程序的问题;
  • Ubuntu-Core系统支持第一次开机自动扩展文件系统,并且支持开机修复文件系统;
  • 支持使用fastboot更新U-boot;
  • 更新eflasher系统,支持命令行烧写系统到eMMC;

2017-02-20

  • Ubuntu-Core系统添加了nano编辑器;
  • Ubuntu-Core系统解决了sudo命令提示“unable to resolve host FriendlyARM”的问题;
  • Ubuntu-Core系统将fa用户添加到sudoers中;