NanoPi NEO Core

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1 Introduction

Overview
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  • The NanoPi NEO Core(abbreviated as "NEO Core") is an alternative NanoPi NEO that works like a CPU board with male pin-headers. It has the same form factor as the NanoPi NEO and same pin descriptions. The connectors and ports are populated to pin-headers on the NEO Core. In addition the NEO Core can have an optional onboard eMMC flash which is preferred by industrial customers.
  • The NEO Core uses a popular Allwinner H3 SoC and has onboard 256M/512M DDR3 RAM. FriendlyElec offers models with three eMMC options: 8GB/16GB/32GB and one that doesn't have eMMC at all.
  • FriendlyElec migrated UbuntuCore with mainline kernel 4.11 for it.
  • FriendlyElec develops a Mini Shield for NanoPi NEO Core/Core2 which has the same form factor as the RPi 3. When a NanoPi NEO Core is connected to this Mini Shield the whole assembled module can be well fit into a common RPi 3's case.

2 资源特性

  • CPU: Allwinner H3, Quad-core Cortex-A7 Up to 1.2GHz
  • DDR3 RAM: 256MB/512MB DDR3 RAM
  • Storage: NC/8GB/16GB/32GB eMMC
  • MicroSD Slot x 1
  • MicroUSB: OTG and power input
  • GPIO: two 2.54mm spacing 12x2pin header,one 2.54mm spacing 10x2pin header
  • Connectivity: 10/100M Ethernet(6Pin, included in 2.54mm pitch pin header)
  • USB Host x3(included in 2.54mm pitch pin header)
  • Debug Serial Port(4Pin, included in 2.54mm pitch pin header )
  • Audio input/output Port(4Pin, included in 2.54mm pitch pin header )
  • GPIO:It includes UART, SPI, I2C, IO etc
  • PC Size: 40 x 40mm
  • Power Supply: DC 5V/2A
  • Temperature measuring range: -40℃ to 80℃
  • OS/Software: U-boot,Ubuntu-Core
  • Weight: xxg(WITHOUT Pin-headers)

3 接口布局和尺寸

3.1 接口布局

NanoPi NEO Core接口布局
pinout
  • GPIO1管脚定义
Pin# Name Linux gpio Pin# Name Linux gpio
1 SYS_3.3V 2 VDD_5V
3 I2C0_SDA / GPIOA12 4 VDD_5V
5 I2C0_SCL / GPIOA11 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管脚定义
Pin# Name Linux gpio Pin# Name Linux gpio
1 VDD_5V 2 SPI1_MOSI / GPIOA15 15
3 USB-DP1 4 SPI1_MISO / GPIOA16 16
5 USB-DM1 6 SPI1_CLK / GPIOA14 14
7 USB-DP2 8 SPI1_CS / GPIOA13 13
9 USB-DM2 10 MICIN1P
11 GPIOL11/IR-RX 363 12 MICIN1N
13 SPDIF-OUT/GPIOA17 17 14 LINEOUTR
15 PCM0_SYNC/I2S0_LRCK/I2C1_SCL 16 LINEOUTL
17 PCM0_CLK/I2S0_BCK/I2C1_SDA 18 UART_RXD0 / GPIOA5 / PWM0 5
19 PCM0_DOUT/I2S0_SDOUT 20 UART_TXD0 / GPIOA4 4
21 PCM0_DIN/I2S0_SDIN 22 VDD_5V
23 GND 24 GND
  • GPIO3管脚定义
Pin# Name Linux gpio Pin# Name Linux gpio
1 EPHY-LINK-LED 2 EPHY-SPD-LED
3 EPHY-TXP 4 EPHY-TXN
5 EPHY-RXP 6 EPHY-RXN
7 NC 8 NC
9 NC 10 NC
11 GND 12 GND
13 USB-DP3 14 GPIOA7 7
15 USB-DM3 16 I2C2_SCL / GPIOE12
17 5V 18 I2C2_SDA / GPIOE13
19 5V 20 SYS_3.3V
说明
  1. SYS_3.3V: 3.3V电源输出
  2. VDD_5V: 5V电源输入/输出,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

3.2 机械尺寸

NanoPi-NEO-Core-v1 0-1705-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 Core新玩具,请先准备好以下硬件

  • NanoPi NEO Core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 Core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-core_ubuntu-core-xenial_4.x.y_YYYYMMDD.img.zip Ubuntu-Core with Qt-Embedded系统固件,使用Linux-4.x.y内核
nanopi-neo-core_eflasher_4.x.y_YYYYMMDD.img.zip eflasher系统固件,使用Linux-4.x.y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 TF卡启动系统

4.3.2.1 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NEO Core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。

4.3.3 烧写系统到eMMC

  • 将eflasher系统固件和烧写工具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NEO Core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:
$ su root
$ eflasher

root用户的密码是fa,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:
eflasher-console
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。

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NEO Core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NEO Core的MicroUSB口进行供电:

PSU-ONECOM-NEO-Core

Mini Shield for NanoPi NEO Core/Core2

  • Ubuntu-Core默认帐户:

普通用户:

   用户名: pi
   密码: pi

root用户:

   用户名: root
   密码: fa

neo-core-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

NEO Core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NEO Core上即可,已测试过的USB WiFi型号如下:

序号 型号
1 RTL8188CUS/8188EU 802.11n WLAN Adapter
2 RT2070 Wireless Adapter
3 RT2870/RT3070 Wireless Adapter
4 RTL8192CU Wireless Adapter
5 小米WiFi mt7601
  • 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

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

$ 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:

$ su root
$ 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NEO Core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 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

5.9 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NEO Core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。

5.10 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。
我们在NEO 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

NEO Core现已支持使用Linux-4.x.y内核,并使用Ubuntu Core 16.04,关于H3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

7 使用扩展配件及编程示例

7.1 使用Mini Shield for NanoPi NEO Core/Core2

7.2 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_Core

7.3 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_Core

7.4 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_Core

7.5 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 NEO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_Core

7.6 Power Dock 高效的电源转换模块

Power Dock for NanoPi NEO是一个高效的电源转换模块,能为用电设备提供稳定可靠的供电, 详见:Power Dock for NanoPi NEO
Power Dock for NanoPi NEO_nanopi_NEO_Core

7.7 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_Core

7.8 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

9 资源链接

9.1 手册原理图等开发资料