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V3S-PI 基于全志V3S的随身终端

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简介:V3S-PI 基于全志V3S的随身终端
开源协议:GPL 3.0
创建时间:2023-12-14 18:59:31更新时间:2024-01-02 11:03:03

描述

V3S-PI 基于全志V3S的随身终端

还记得去年发布的ESP32-S3-PIE吗?当初的项目,后面做完发现ESP32基本上做不了什么,于是,在今年的年底,作者学习了Linux,从F1C200S开始,摸透了全志平台后,制作了一款基于V3S芯片的随身终端,经过半个月的调试,项目已经基本调通。

V3S-PI 基于全志V3S的随身终端,项目使用四层板制作,全板采用0603电容电阻,相较于0402,制作更为方便,同时成本可压缩至100以内。

更新日志

2023/12/31 首次发布

芯片概述

全志V3S处理器集成了单个arm Cortex-A7 CPU,该CPU以高达1.2GHz运行,支持众多外围设备。处理器针对不断增长的汽车数字视频记录(DVR)和IP摄像机(IPC)监控系统的需求。512Mbit DDR2在V3中高度集成,此外,V3S对SPINAND/ NOR闪存,SD / MMC具有优化的外部存储器接口。包含专用视频引擎以提供高级多媒体应用程序和服务。视频引擎支持多种格式,如720P @ 60FPS,H.264解码器,1080p。

产品特性

1.      全志V3S主控,采用单核Cortex-A7,带硬件浮点,相较于F1C200S的A9内核有较大提升;

2.      芯片内封64Mbyte DDR2,无需外挂DDR2芯片;

3.      RTL8723BS 2.4G WIFI(SDIO接口);

4.      通过CH334R扩展双USB口;

5.      耳机接口,采用V3S内置声卡;

6.      10M/100M以太网接口;

7.      SDMMC接口,用于启动系统;

8.      CH340N 串口转USB,用于连接串口终端;

9.      LRADC,四个ADC按键(暂未调通);

10.   2.4寸LCD彩屏,使用SPI接口;

11.   2x8扩展接口,用于扩展I2C/UART。

软件开源

在目前网上资料的基础上,作者自行移植了主线内核,Uboot以及root,目前仅支持SD卡以及SPI Nor启动,SPI Nand启动请不要参考当前代码。

硬件解码请考虑使用大佬打包的5.4内核。

UBoot

https://gitee.com/fhcloud/uboot-v3s

快速开始

git clone https://gitee.com/fhcloud/uboot-v3s

cd uboot-v3s

make v3s_pi_defconfig

make

输出的文件在源码根目录u-boot-sunxi-with-spl.bin

Linux

https://gitee.com/fhcloud/linux-v3s

快速开始

git clone https://gitee.com/fhcloud/linux-v3s

cd linux-v3s

make v3s_pi_defconfig

make

输出的内核文件在arch/arm/boot/zImage

输出的设备树请使用arch/arm/boot/dts/sun8i-v3s-pi.dtb

Buildroot

https://gitee.com/fhcloud/buildroot-v3s

快速开始

git clone https://gitee.com/fhcloud/buildroot-v3s.git

cd buildroot-v3s

make v3s_pi_defconfig

make

输出的文件在output/images/rootfs.tar

测试镜像账号root,密码123456

硬件开源

LCPI开源资料:http://wiki.lcmaker.com/index.php?title=LC-PI-V3S

V3S芯片数据手册:(见附件)Allwinner_V3s_Datasheet_V1.0_2.pdf

V3S硬件设计指南:(见附件)V3s硬件设计指南V1.0_20150519.pdf

V3S公版原理图(可参考):(见附件)V3S_CDR_STD_V1_0_20180322.pdf

2.4寸彩屏数据手册:(见附件)LH240K-IG01.pdf

物料参考购买地址

V3S(这家应该是翻新,不过能用):

https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z09.2.0.0.21792e8dncSlgg&id=738899384776&_u=v2dklb45d0fc

2.4’’彩屏(选焊接18PIN):

https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z09.2.0.0.21792e8dncSlgg&id=737889095324&_u=v2dklb458b08

贴片排针(选2*8P 贴片排针):

https://item.taobao.com/item.htm?_u=v2dklb45a979&id=644273830279&spm=a1z09.2.0.0.21792e8dncSlgg

USB母座(选四脚贴片(黑胶/有边)):

https://item.taobao.com/item.htm?_u=v2dklb45ea3a&id=674663700649&spm=a1z09.2.0.0.21792e8dncSlgg

CH334R(选CH334R):

https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z09.2.0.0.21792e8dncSlgg&id=685199066514&_u=v2dklb454d3a

RTL8723BS:

https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z09.2.0.0.21792e8dncSlgg&id=601770157864&_u=v2dklb45bf86

耳机座(选PJ-342 镀金 耳机孔 3.5mm(5个)):

https://detail.tmall.com/item.htm?_u=v2dklb4575c2&id=14476732895&spm=a1z09.2.0.0.21792e8dncSlgg

HR911105A RJ45连接器(这家应该是盗版,不过能用):

https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z09.2.0.0.21792e8dncSlgg&id=717161946752&_u=v2dklb45fab3

SD卡接口(淘宝找个类似的就行,不用立创):

https://item.szlcsc.com/5851216.html

IPEX座:

淘宝,选择(IPEX 内针 1代)即可

硬件方案

全志V3S主控

本项目主控采用全志V3S,详细说明已在上方说明,需要注意的是R3/R5电阻需使用1%,同时,EPHY存在两组电压,下方原理图中已标出,原理图可参考下方图1:

图示, 示意图

描述已自动生成

图1 主控原理图

ADC按键

板载四个ADC按键,电压跨度为0.2V,通过分压电阻实现,该模块原理图如图2所示:

图示, 示意图

描述已自动生成

图2 ADC按键

2x16 PIN扩展接口

此处通过排针,引出了8个扩展接口,包含了一个串口/一个I2C总线,可用于外接其他设备,原理图参考图3所示。

图示, 示意图

描述已自动生成

图3 扩展接口

辅助供电

板载四组供电芯片,分别产生3.0V 3.3V 1.8V 1.2V,其中,3.0V用于PLL以及AVCC模拟供电,3.3V负责芯片IO以及其他外设供电,1.8V用于内存供电,1.2V用于V3S核心主控供电,三路DCDC最大输出电流2A,该部分原理图如图4所示:

图示

描述已自动生成

图4 辅助供电

WIFI模块

板载2.4G WIFI模块,使用RTL8723BS模块,V3S与WIFI模块之间采用SDIO接口连接,引出一个IPEX接口用于外接天线,R20-R27为SDIO和芯片要求的上拉电阻,C50/C51/C70为外围滤波电容,模块采用3.3V供电。

图示, 示意图

描述已自动生成

图5 WIFI模块原理图

10M/100M以太网接口

百兆以太网需要使用两组差分,分别为RX/TX差分,以太网PHY一般带自动翻转功能,所以RX/TX可以对调,V3S以太网使用电压驱动,只需在网口变压器中心抽头处加100NF电容到地即可,内部封装的电阻和2KV电容用于泄放主板的静电,防止高压打坏主控芯片,R28/R29为LED限流电阻,SH1 SH2为外壳,直接接地即可,该部分原理图如图6所示。

图示, 示意图

描述已自动生成

图6 以太网接口原理图

2.4’’ LCD彩屏

2.4寸彩屏通过SPI与主控进行通信,PE8接彩屏重置线,PE9接DC,用于区分数据/指令,LEDA为背光阳极,LEDK接Q1 MOS,用于主控控制背光开关,屏幕通过焊锡焊接到PCB板上,该部分原理图如图7所示。

图示, 示意图

描述已自动生成

图7 2.4‘’ LCD彩屏原理图

CH340 串口转USB

使用CH340N芯片,实现串口转USB,用于电脑连接终端,R30/R31用于确保双头TYPEC线正常供电,D1为TVS,用于保护USB接口,此处使用3.3V供电,所以CH340N的VCC和V3需要连接到一起,同时增加100nf电容(具体参考CH340N手册)。该部分原理图可参考图8:

图示, 示意图

描述已自动生成

图8 CH340串口转USB

CH334R 1转4 USB HUB

通过CH334R芯片,实现一转四个USB Host口,此处采用统一供电,所以VDD33与V5连接到一起即可,XI XO输入12Mhz晶振,DPU/DMU接上行USB口。

图示, 示意图

描述已自动生成

图示, 示意图

描述已自动生成

图示, 示意图

描述已自动生成

图9 CH334R原理图

耳机接口

耳机接口采用PJ-342接口,带音频和录音,该部分原理图参考图10:

图示, 示意图

描述已自动生成

图10 PJ-342耳机接口

SD卡接口

SD卡接口用于插入MicroSD卡,R32-R36为SD卡上拉电阻,这里CLK不需要上拉,否则可能会影响SDIO通信,该部分原理图请参考图11。

图示, 示意图

描述已自动生成

图11 SD卡接口

软件方案

Linux内核

内核采用Linux5.15.143主线内核,在其基础上,修改了部分代码,适配V3S大部分外设。

2.4寸LCD彩屏驱动

LCD彩屏使用SPI接口与主控连接,软件部分采用TinyDRM,与传统的fbtft相比,不再是固定帧率刷新,同时采用DRM架构,可以与新架构程序更快集成,由于各家屏幕初始化代码不同,所以st7735r.c文件在原来的基础上,修改了初始化代码,按照原有代码,我们只需修改st7735r_pipe_enable这个函数中的代码即可,修改完成的代码参考下方文件:

https://gitee.com/fhcloud/linux-v3s/blob/master/drivers/gpu/drm/tiny/st7735r.c#

设备树配置参考:

&spi0 {

       status = "okay";

       pinctrl-names = "default";

       pinctrl-0 = <&spi0_pins>;

 

       display@0 {

        compatible = "jianda,jd-t18003-t01";

        reg = <0>;

           spi-max-frequency = <95000000>;

 

        backlight = <&panel_backlight>;

        dc-gpios = <&pio 4 9 0>; // PE9

        reset-gpios = <&pio 4 8 0>; // PE8

        rotation = <0>;

    };

};

除spi外,需要添加一个背光节点,这样就可以在用户层操作背光:

       panel_backlight: panel-backlight {

              compatible = "gpio-backlight";

        gpios = <&pio 4 7 GPIO_ACTIVE_HIGH>; // PE7

              default-on;

              status = "okay";

       };

USB

设备树配置参考:

&usb_otg {

       dr_mode = "host"; // peripheral

       status = "okay";

};

 

&usbphy {

       status = "okay";

};

除引用节点外,一定要添加ochi/echi,不然USB插入会没有反应:

       soc {

              ehci0: usb@01c1a000 {

                     compatible = "allwinner,sun8i-v3s-ehci", "generic-ehci";

                     reg = <0x01c1a000 0x100>;

                     interrupts = <GIC_SPI 72 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;

                     clocks = <&ccu CLK_BUS_EHCI0>, <&ccu CLK_BUS_OHCI0>;

                     resets = <&ccu RST_BUS_EHCI0>, <&ccu RST_BUS_OHCI0>;

                     status = "okay";

              };

 

              ohci0: usb@01c1a400 {

                     compatible = "allwinner,sun8i-v3s-ohci", "generic-ohci";

                     reg = <0x01c1a400 0x100>;

                     interrupts = <GIC_SPI 73 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;

                     clocks = <&ccu CLK_BUS_EHCI0>, <&ccu CLK_BUS_OHCI0>,

                     <&ccu CLK_USB_OHCI0>;

                     resets = <&ccu RST_BUS_EHCI0>, <&ccu RST_BUS_OHCI0>;

                     status = "okay";

              };

       };

以太网

直接引用DTSI文件中的emac节点即可,设备树参考:

&emac {

       allwinner,leds-active-low;

       status = "okay";

};

无线网卡RTL8723BS

Linux下SDIO架构类似于USB,设备插入后,如果有对应驱动,会自动加载,所以设备树中,我们只需要配置好MMC1接口,然后编译对应的驱动ko,在rootfs中加载即可,设备树配置参考下方:

&mmc1 {

       broken-cd;

       bus-width = <4>;

       vmmc-supply = <&reg_vcc3v3>;

       status = "okay";

};

WIFI配置可参考资料:https://zhuanlan.zhihu.com/p/665212465?utm_id=0

编译完成的ko文件在buildroot的overlay目录下面,可以参考下方资料:

https://gitee.com/fhcloud/buildroot-v3s/tree/master/board/v3s-pi/overlay/usr/lib/modules/5.15.143-v3s-pi+

r8723bs.ko就是编译完成的内核模块,此处的模块backport了5.19内核的驱动,相比于5.15的驱动更加稳定。

除ko文件外,此处还需要加载网卡固件,参考下方目录:

https://gitee.com/fhcloud/buildroot-v3s/tree/master/board/v3s-pi/overlay/usr/lib/firmware/rtlwifi

rtl8723bs_nic.bin可以从github或者其他网站上找到。

连接WIFI请参考下方脚本:

[root@buildroot ~]# cat conn.sh

modprobe r8723bs.ko

wpa_supplicant -B -i wlan0 -c /etc/wpa_supplicant.conf

udhcpc -i wlan0

配置文件请参考下方:

ctrl_interface=/var/run/wpa_supplicant

ap_scan=1

 

network={

        ssid="###############"

        psk="###############"

}

ADC按键

测试文件参考下方:

https://gist.github.com/FanhuaCloud/8c4cf31c040034eb75e601be6b83c315

音频播放

Buildroot中集成了alsa,默认声卡会静音状态,打开终端,输入alsamixer,首先解除静音:

在当前界面,选中Headphone,然后按下M键解除静音,然后使用键盘↑,调整音量到合适大小即可,界面可参考图12所示:

图12 alsamixer

调整完成后,输入mpv 文件名 --no-video,插入耳机,即可实现音乐播放:

[root@buildroot ~]# mpv 2.flac --no-video

     Video --vid=1 [P] (mjpeg 500x500 1.000fps)

 (+) Audio --aid=1 (flac 2ch 48000Hz)

File tags:

 Album: 西厢寻他

 Title: 西厢寻他

 Track: 1

AO: [alsa] 48000Hz stereo 2ch s32

A: 00:00:04 / 00:03:43 (2%)

 

Exiting... (Quit)

命令提示符显示当前目录

编辑/etc/profile文件,添加一行:

export PS1='[\u@\h \w]\$ '

然后export /etc/profile重新加载配置即可

libcurl

通过libcurl获取当前天气,参考程序:

https://gist.github.com/FanhuaCloud/c325c3c2965ef236aab644316f73f7dc

展示图片

写在结尾

本文写于2023/12/31的晚上,2023年的结尾,希望大家在新的一年里梦想成真,心想事成,事事顺利,福祉满家!

设计图

未生成预览图,请在编辑器重新保存一次

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附件

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基于全志V3S的随身终端.docx
193
2
V3s硬件设计指南V1.0_20150519.pdf
292
3
V3S_CDR_STD_V1_0_20180322.pdf
133
4
Allwinner_V3s_Datasheet_V1.0.pdf
244
5
LH240K-IG01.pdf
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