項目作者：FanHuaCloud

簡介：大佬已在硬創(chuàng)社開源了近50款開發(fā)板，動手能力極強，于去年年底開始接觸學(xué)習(xí)Linux，并由全志V3s、F1C200S等芯片開始上手DIY個人的Linux開發(fā)板。

本項目是基于全志V3S的隨身終端（類似MP4），命名為V3S-PI，開發(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，同時成本可壓縮至100以內(nèi)。

項目簡介

開發(fā)板選用全志V3S為主控，V3s單核Cortex-A7帶有硬件浮點計算，且芯片內(nèi)封64Mbyte DDR2，無需再外掛DDR2芯片，極大程度上為開發(fā)板的走線設(shè)計降低了難度。

開發(fā)板PCB實物、渲染圖

開發(fā)板的外設(shè)以及功能有將近10個：獲取天氣、連耳機播放音樂、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......

由于開發(fā)板設(shè)計功能繁多，為了教會大家自己DIY開發(fā)板，作者將項目整體拆分為了6大部分，分別為項目特性、軟件開源、硬件開源、軟件方案、開源網(wǎng)址，來對開發(fā)板整體設(shè)計進行全面介紹和詳細講解電路原理。

項目特性

1全志V3S主控，采用單核Cortex-A7，帶硬件浮點

2芯片內(nèi)封64Mbyte DDR2，無需外掛DDR2

3支持RTL8723BS 2.4G WIFI

4通過CH334R擴展雙USB口

5耳機接口采用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ADC按鍵

102.4寸LCD彩屏，使用SPI接口

112x8擴展接口，用于擴展I2C/UART

軟件開源

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，SPI Nand啟動請不要參考當(dāng)前代碼。

1、UBoot快速啟動：

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：

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)備樹請使用：

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

3、Buildroot快速啟動：

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

硬件開源

硬件采用四層板設(shè)計，下面會將電路拆分為11部分，逐一說明。

主控部分

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

主控原理圖

ADC按鍵

板載四個ADC按鍵，電壓跨度為0.2V，通過分壓電阻實現(xiàn)。

ADC按鍵

2x16 PIN擴展接口

此處通過排針，引出了8個擴展接口，包含了一個串口/一個I2C總線，可用于外接其他設(shè)備。

擴展接口

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一般帶自動翻轉(zhuǎn)功能，所以RX/TX可以對調(diào)。V3S以太網(wǎng)使用電壓驅(qū)動，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SPI與主控進行通信，PE8接彩屏重置線。PE9接DC用于區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)/指令。

LEDA為背光陽極，LEDK接Q1 MOS，用于主控控制背光開關(guān)，屏幕通過焊錫焊接到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，同時增加100nf電容。

CH340串口轉(zhuǎn)USB

CH334R 1轉(zhuǎn)4 USB HUB

通過CH334R芯片，實現(xiàn)一轉(zhuǎn)四個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

耳機接口

耳機接口采用PJ-342接口，帶音頻和錄音：

PJ-342耳機接口

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個部分：Linux內(nèi)核、2.4寸LCD彩屏驅(qū)動、USB、以太網(wǎng)、無線網(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

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文件在原來的基礎(chǔ)上，我們只需修改st7735r_pipe_enable這個函數(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，需要添加一個背光節(jié)點，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)備樹配置參考：

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




&usbphy {
    status = "okay";
};

除引用節(jié)點外，一定要添加ochi/echi，不然USB插入會沒有反應(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)點即可，設(shè)備樹參考：

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

無線網(wǎng)卡RTL8723BS

Linux下SDIO架構(gòu)類似于USB，設(shè)備插入后，如果有對應(yīng)驅(qū)動，會自動加載。

所以設(shè)備樹中，我們只需要配置好MMC1接口，然后編譯對應(yīng)的驅(qū)動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，相比于5.15的驅(qū)動更加穩(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，默認聲卡會靜音狀態(tài)，打開終端，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↑，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，即可實現(xiàn)音樂播放：

[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libcurl獲取當(dāng)前天氣。程序已開源，參考文末開源網(wǎng)址查看。

審核編輯：湯梓紅