項(xiàng)目作者：FanHuaCloud

簡(jiǎn)介：大佬已在硬創(chuàng)社開(kāi)源了近50款開(kāi)發(fā)板，動(dòng)手能力極強(qiáng)，于去年年底開(kāi)始接觸學(xué)習(xí)Linux，并由全志V3s、F1C200S等芯片開(kāi)始上手DIY個(gè)人的Linux開(kāi)發(fā)板。

本項(xiàng)目是基于全志V3S的隨身終端（類(lèi)似MP4），命名為V3S-PI，開(kāi)發(fā)板使用四層板制作，全板采用0603電容電阻，相較于0402，制作更為方便，同時(shí)成本可壓縮至100以內(nèi)。

項(xiàng)目簡(jiǎn)介

開(kāi)發(fā)板選用全志V3S為主控，V3s單核Cortex-A7帶有硬件浮點(diǎn)計(jì)算，且芯片內(nèi)封64Mbyte DDR2，無(wú)需再外掛DDR2芯片，極大程度上為開(kāi)發(fā)板的走線設(shè)計(jì)降低了難度。

開(kāi)發(fā)板PCB實(shí)物、渲染圖

開(kāi)發(fā)板的外設(shè)以及功能有將近10個(gè)：獲取天氣、連耳機(jī)播放音樂(lè)、10M/100M以太網(wǎng)接口、連wifi、接入SD卡、調(diào)整屏幕亮度、按鍵控制、外接其他設(shè)備、1轉(zhuǎn)4USB HUB......

由于開(kāi)發(fā)板設(shè)計(jì)功能繁多，為了教會(huì)大家自己DIY開(kāi)發(fā)板，作者將項(xiàng)目整體拆分為了6大部分，分別為項(xiàng)目特性、軟件開(kāi)源、硬件開(kāi)源、軟件方案、開(kāi)源網(wǎng)址，來(lái)對(duì)開(kāi)發(fā)板整體設(shè)計(jì)進(jìn)行全面介紹和詳細(xì)講解電路原理。

項(xiàng)目特性

1全志V3S主控，采用單核Cortex-A7，帶硬件浮點(diǎn)

2芯片內(nèi)封64Mbyte DDR2，無(wú)需外掛DDR2

3支持RTL8723BS 2.4G WIFI

4通過(guò)CH334R擴(kuò)展雙USB口

5耳機(jī)接口采用V3S內(nèi)置聲卡

6支持10M/100M以太網(wǎng)接口

7支持SDMMC接口，用于啟動(dòng)系統(tǒng)

8支持CH340N 串口轉(zhuǎn)USB，用于連接串口終端

9支持LRADC，四個(gè)ADC按鍵

102.4寸LCD彩屏，使用SPI接口

112x8擴(kuò)展接口，用于擴(kuò)展I2C/UART

軟件開(kāi)源

在目前網(wǎng)上資料的基礎(chǔ)上，作者自行移植了主線內(nèi)核Uboot以及root。目前僅支持SD卡以及SPI Nor啟動(dòng)，SPI Nand啟動(dòng)請(qǐng)不要參考當(dāng)前代碼。

1、UBoot快速啟動(dòng)：

git clone https://gitee.com/fhcloud/uboot-v3s
cd uboot-v3s
make v3s_pi_defconfig
make

輸出的文件在源碼根目錄：

u-boot-sunxi-with-spl.bin

2、Linux快速啟動(dòng)：

git clone https://gitee.com/fhcloud/linux-v3s
cd linux-v3s
make v3s_pi_defconfig
make

輸出的內(nèi)核文件在：

arch/arm/boot/zImage

輸出的設(shè)備樹(shù)請(qǐng)使用：

arch/arm/boot/dts/sun8i-v3s-pi.dtb

3、Buildroot快速啟動(dòng)：

git clone https://gitee.com/fhcloud/buildroot-v3s.git
cd buildroot-v3s
make v3s_pi_defconfig
make

輸出的文件在：

output/images/rootfs.tar

硬件開(kāi)源

硬件采用四層板設(shè)計(jì)，下面會(huì)將電路拆分為11部分，逐一說(shuō)明。

主控部分

本項(xiàng)目主控采用全志V3S，需要注意的是，R3/R5電阻需使用1%，同時(shí)，EPHY存在兩組電壓。

主控原理圖

ADC按鍵

板載四個(gè)ADC按鍵，電壓跨度為0.2V，通過(guò)分壓電阻實(shí)現(xiàn)。

ADC按鍵

2x16 PIN擴(kuò)展接口

此處通過(guò)排針，引出了8個(gè)擴(kuò)展接口，包含了一個(gè)串口/一個(gè)I2C總線，可用于外接其他設(shè)備。

擴(kuò)展接口

輔助供電

板載四組供電芯片，分別產(chǎn)生3.0V、3.3V、1.8V、1.2V，其中：

3.0V用于PLL以及AVCC模擬供電

3.3V負(fù)責(zé)芯片IO以及其他外設(shè)供電

1.8V用于內(nèi)存供電

1.2V用于V3S核心主控供電。

三路DCDC最大輸出電流2A。

輔助供電

WiFi模塊

板載2.4GWIFI模塊，使用RTL8723BS模塊，V3S與WIFI模塊之間采用SDIO接口連接，引出一個(gè)IPEX接口用于外接天線，R20-R27為SDIO和芯片要求的上拉電阻，C50/C51/C70為外圍濾波電容，模塊采用3.3V供電。

WiFi模塊原理圖

10/100M以太網(wǎng)接口

百兆以太網(wǎng)需要使用兩組差分，分別為RX/TX差分。以太網(wǎng)PHY一般帶自動(dòng)翻轉(zhuǎn)功能，所以RX/TX可以對(duì)調(diào)。V3S以太網(wǎng)使用電壓驅(qū)動(dòng)，只需在網(wǎng)口變壓器中心抽頭處加100NF電容到地即可。內(nèi)部封裝的電阻和2KV電容用于泄放主板的靜電，防止高壓打壞主控芯片。

R28/R29為LED限流電阻，SH1 SH2為外殼，直接接地即可。

以太網(wǎng)接口原理圖

2.4寸LCD彩屏

2.4寸彩屏通過(guò)SPI與主控進(jìn)行通信，PE8接彩屏重置線。PE9接DC用于區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)/指令。

LEDA為背光陽(yáng)極，LEDK接Q1 MOS，用于主控控制背光開(kāi)關(guān)，屏幕通過(guò)焊錫焊接到PCB板上。

2.4寸LCD彩屏原理圖

CH340串口轉(zhuǎn)USB

使用CH340N芯片，實(shí)現(xiàn)串口轉(zhuǎn)USB，用于電腦連接終端。

R30/R31用于確保雙頭TYPEC線正常供電，D1為TVS，用于保護(hù)USB接口，此處使用3.3V供電，所以CH340N的VCC和V3需要連接到一起，同時(shí)增加100nf電容。

CH340串口轉(zhuǎn)USB

CH334R 1轉(zhuǎn)4 USB HUB

通過(guò)CH334R芯片，實(shí)現(xiàn)一轉(zhuǎn)四個(gè)USB Host口，此處采用統(tǒng)一供電，所以VDD33與V5連接到一起即可。

XI XO輸入12Mhz晶振

DPU/DMU接上行USB口

CH334R原理圖

耳機(jī)接口

耳機(jī)接口采用PJ-342接口，帶音頻和錄音：

PJ-342耳機(jī)接口

SD卡接口

SD卡接口用于插入MicroSD卡，R32-R36為SD卡上拉電阻，這里CLK不需要上拉，否則可能會(huì)影響SDIO通信。

SD卡接口

CH340串口轉(zhuǎn)USB

軟件方案主要講這8個(gè)部分：Linux內(nèi)核、2.4寸LCD彩屏驅(qū)動(dòng)、USB、以太網(wǎng)、無(wú)線網(wǎng)卡RTL8723BS、ADC按鍵、音頻播放、libcurl。

Linux內(nèi)核

內(nèi)核采用Linux5.15.143主線內(nèi)核，在其基礎(chǔ)上，修改了部分代碼，適配V3S大部分外設(shè)。

2.4寸LCD彩屏驅(qū)動(dòng)

LCD彩屏使用SPI接口與主控連接，由于各家屏幕初始化代碼不同，所以st7735r.c文件在原來(lái)的基礎(chǔ)上，我們只需修改st7735r_pipe_enable這個(gè)函數(shù)中的代碼即可。

軟件部分采用TinyDRM，與傳統(tǒng)的fbtft相比，不再是固定幀率刷新。

采用DRM架構(gòu)，可以與新架構(gòu)程序更快集成。

修改完成的代碼參考下方文件，設(shè)備樹(shù)配置參考：

&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，需要添加一個(gè)背光節(jié)點(diǎn)，這樣就可以在用戶層操作背光：

panel_backlight: panel-backlight {
       compatible = "gpio-backlight";
    gpios = <&pio 4 7 GPIO_ACTIVE_HIGH>; // PE7
       default-on;
       status = "okay";
    };

USB接口

設(shè)備樹(shù)配置參考：

&usb_otg {
    dr_mode = "host"; // peripheral
    status = "okay";
};




&usbphy {
    status = "okay";
};

除引用節(jié)點(diǎn)外，一定要添加ochi/echi，不然USB插入會(huì)沒(méi)有反應(yīng)：

soc {
       ehci0: usb@01c1a000 {
           compatible = "allwinner,sun8i-v3s-ehci", "generic-ehci";
           reg = <0x01c1a000 0x100>;
           interrupts = ;
           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 = ;
           clocks = <&ccu CLK_BUS_EHCI0>, <&ccu CLK_BUS_OHCI0>,
           <&ccu CLK_USB_OHCI0>;
           resets = <&ccu RST_BUS_EHCI0>, <&ccu RST_BUS_OHCI0>;
           status = "okay";
       };
    };

以太網(wǎng)

直接引用DTSI文件中的emac節(jié)點(diǎn)即可，設(shè)備樹(shù)參考：

&emac {
    allwinner,leds-active-low;
    status = "okay";
};

無(wú)線網(wǎng)卡RTL8723BS

Linux下SDIO架構(gòu)類(lèi)似于USB，設(shè)備插入后，如果有對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)，會(huì)自動(dòng)加載。

所以設(shè)備樹(shù)中，我們只需要配置好MMC1接口，然后編譯對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)ko，在rootfs中加載即可。

&emac {&mmc1 {
    broken-cd;
    bus-width = <4>;
    vmmc-supply = <®_vcc3v3>;
    status = "okay";
};
    allwinner,leds-active-low;
    status = "okay";
};

編譯完成的ko文件在buildroot的overlay目錄下面，可以參考下方資料：

r8723bs.ko就是編譯完成的內(nèi)核模塊，此處的模塊backport了5.19內(nèi)核的驅(qū)動(dòng)，相比于5.15的驅(qū)動(dòng)更加穩(wěn)定。

除ko文件外，此處還需要加載網(wǎng)卡固件，參考下方目錄：

連接WIFI請(qǐng)參考下方腳本：

[root@buildroot ~]# cat conn.sh
modprobe r8723bs.ko
wpa_supplicant -B -i wlan0 -c /etc/wpa_supplicant.conf
udhcpc -i wlan0

配置文件請(qǐng)參考下方：

ctrl_interface=/var/run/wpa_supplicant
ap_scan=1




network={
    ssid="###############"
    psk="###############"
}

音頻播放

Buildroot中集成了alsa，默認(rèn)聲卡會(huì)靜音狀態(tài)，打開(kāi)終端，輸入alsamixer，首先解除靜音。

在當(dāng)前界面，選中Headphone，然后按下M鍵解除靜音，然后使用鍵盤(pán)↑，調(diào)整音量到合適大小即可，界面可參考：

調(diào)整完成后，輸入mpv 文件名 --no-video，插入耳機(jī)，即可實(shí)現(xiàn)音樂(lè)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: 西廂尋他
 Title: 西廂尋他
 Track: 1
AO: [alsa] 48000Hz stereo 2ch s32
A: 00:00:04 / 00:03:43 (2%)




Exiting... (Quit)

命令提示符顯示當(dāng)前目錄，編輯/etc/profile文件，添加一行，然后export /etc/profile重新加載配置即可：

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

libcurl

通過(guò)libcurl獲取當(dāng)前天氣。程序已開(kāi)源，參考文末開(kāi)源網(wǎng)址查看。

審核編輯：湯梓紅