Jetson Nano 硬件相关

前言

Xavier系列文章:

Jetson Nano:

Jetson Nano 初体验

本篇继续Jetson Nano系列第二篇, 着重介绍硬件相关的知识.

核心板

规格参数

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框图

如下, 注意这个16GB eMMC可能没有:
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260-Pin SO-DIMM接口

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供电部分

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载板用Micro-USB(2A)或者DC口(4A)供电.

USB

USB2.0支持高速模式(480Mb/s), 全速/低速模式(12Mb/s).
USB3.0操作在Super Speed模式(5Gb/s).
连接示例:
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USB0接载板的Micro-USB, USB2接M.2 Key E口. USB3.0通过USB HUB分出来4个USB3.0 Type A口.

PCIe

集成一个PCIe Gen2, 支持:

Connections to a single (x1/2/4) endpoint
Upstream and downstream AXI interfaces that serve as the control path from the Jetson Nano to the external PCIe
device.
Gen1 (2.5 GT/s/lane) and Gen2 (5.0 GT/s/lane) speeds.

连接示意:
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1-lane的 PCIe连接以太网PHY, 直接接载板带变压器的RJ45网口, 1-lane的PCIe接到了M.2上, 其余的成了测试点放到载板底部…好浪费, 用4-lane整一个NVMe, 接SSD不香么…

GBE

接了Realtek的RTL9119I, 芯片难买, 好在集成到了核心板, 载板直接接带变压器的RJ45连接器就好:

10/100/1000 Mbps Gigabit Ethernet
IEEE 802.3u Media Access Controller (MAC)

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MIPI DSI / DP / HDMI

DSI 2-lanes数据, 1-lane时钟, 每数据lane带宽1.5Gbps, 载板似乎并未用到:
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DP口:

Display Port mode: interface is functional up to 540MHz pixel clock rate (i.e., 1.62GHz for RBR, 2.7GHz for HBR,
and 5.4GHz for HBR2).
8b/10b encoding support
External Dual Mode standard support
Audio streaming support

HDMI口:
HDMI 2.0 mode (3.4Gbps < data rate <= 6Gbps)
HDMI 1.4 mode (data rate<=3.4Gbps)
Multi-channel audio from HDA controller, up to 8 channels 192kHz 24-bit.
Vendor Specific Info-frame (VSI) packet transmission
24-bit RGB and 24-bit YUV444 (HDMI) pixel formats
Transition Minimized Differential Signaling (TMDS) functional up to 340MHz pixel clock rate

MIPI CSI

支持 x4-lane 和 x2-lane摄像头配置:

x4 only configuration (up to 3 active streams)
x4 + x2 configurations (up to 4 active streams)

支持输入的数据格式:

RGB: RGB888, RGB666, RGB565, RGB555, RGB444
YUV: YUV422-8b, YUV420-8b (legacy), YUV420-8b, YUV444-8b
RAW: RAW6, RAW7, RAW8, RAW10, RAW12, RAW14
DPCM: user defined
User defined: JPEG8
Embedded: Embedded control information

支持单发模式(single-shot mode).

Jetson Nano引出 12-lanes CSI口, 支持3个4-lane camera流, 或者2个4-lane+2个2-lane camera流, 或者1个4-lane+3个2-lane camera流, 每lane有1.5Gbps带宽, 载板引出了4-lane CSI接口:
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CSI可以的配置:

SD卡/SDIO

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1个SDMMC4接口, 接核心板底部SD卡:

支持的最大速率:

Audio

Features:

Basic I2S modes to be supported (I2S, RJM, LJM and DSP) in both Master and Slave modes.
PCM mode with short (one-bit-clock wide) and long-fsync (two bit-clocks wide) in both master and slave modes.
NW-mode with independent slot-selection for both Tx and Rx
TDM mode with flexibility in number of slots and slot(s) selection.
Capability to drive-out a High-z outside the prescribed slot for transmission
Flow control for the external input/output stream.

支持多重 PCM/I2S 音频接口:
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载板似乎未用, 40-Pin接口引出I2S.

I2C

共5个I2C口, 一路用作核心板的电源管理, 实际引出4路: 一路给了CSI摄像头, 载板40-Pin接口引出I2C0, I2C1, 剩余的I2C2连了一个AT2C02:
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I2C支持标准/快速/快速+模式(100/400/1000kHz).

SPI

引出两路SPI, 最大65MHz, 接到了载板40-Pin接口:
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SPI特性:

Independent RX FIFO and TX FIFO.
Software controlled bit-length supports packet sizes of 1 to 32 bits.
Packed mode support for bit-length of 7 (8-bit packet size) and 15 (16-bit packet size).
SS_N can be selected to be controlled by software, or it can be generated automatically by the hardware on packet boundaries.
Receive compare mode (controller listens for a specified pattern on the incoming data before receiving the data in the FIFO).
Simultaneous receive and transmit supported
Supports Master mode. Slave mode has not been validated

UART

引出3路串口, 串口0给了M.2, 串口1给了载板40-Pin接口, 串口2应该是连到了载板J44调试串口上, 可以用USB转串口的小板子连接到电脑上:
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串口特性:

Synchronization for the serial data stream with start and stop bits to transmit data and form a data character
Supports both 16450- and 16550-compatible modes. Default mode is 16450
Device clock up to 200MHz, baud rate of 12.5Mbits/second
Data integrity by attaching parity bit to the data character
Support for word lengths from five to eight bits, an optional parity bit and one or two stop bits
Support for modem control inputs
DMA capability for both TX and RX
8-bit x 36 deep TX FIFO
11-bit x 36 deep RX FIFO. 3 bits of 11 bits per entry will log the RX errors in FIFO mode (break, framing and parity errors as bits 10,9,8 of FIFO entry)
Auto sense baud detection
Timeout interrupts to indicate if the incoming stream stopped
Priority interrupts mechanism
Flow control support on RTS and CTS
Internal loopback
SIR encoding/decoding (3/16 or 4/16 baud pulse widths to transmit bit zero)

Fan

支持风扇接口, PWM输出和转速测量, 接到了载板J15接口, 默认没有安装5V风扇:
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封装尺寸

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载板 Carrier Board

接口一览

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其中4个USB3.0接口是通过USB 3.1 HUB出来的, HUB芯片是RTS5411S, 并不能直接买到, 好在USB HUB芯片型号众多.

供电

J25上图中Power jack是5V电源, 接口规格是 2.1x5.5x9.5mm, 这种接口12V的比较多, 千万别接错, 板子上用了两片TPS25944 2.7 V-18 V eFuse做保护.

J13下面的两个排针是J48, 默认用J28的Micro-USB供电, 很多人反应不好使, 用跳线帽短路改成J25 Power jack接口供电, 没有设置上电自启的话需短接一下J40的1, 2引脚启动.

官方给了以下几款电源参考, 不怎么跑任务2.5A可以, 跑运算接外设的话用DC圆头供电, 4A~6A比较好, 一般任务拿现在手机充电的5V/3A的充电头也可以:
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人在国外的话, [Jetson Nano Wiki]推荐的其它电源适配器:

Adafruit GEO151UB (5V⎓2.5A MicroUSB adapter)
Adafruit GEO241DA-0540 (5V⎓4A DC barrel jack adapter)
Geekworm 5V⎓4A DC barrel jack adapter
GeekPi ABT025050 (5V⎓2.5A MicroUSB Adapter with ON/OFF Switch)
Pwr+ PWR-TA05035N (5V⎓3.5A MicroUSB AC Adapter)
Raspberry Pi DSA-13PFC-05 FCA 051250 (5.1V⎓2.5A Universal MicroUSB Power Supply)

国内的话, 某宝30元左右的 5V 4A/5A电源适配器可以一试. 小米/紫米的很多5V/3A充电宝也能用, 放在小车上很适用.

J38是POE接口, 能够支持 J43 的以太网口（IEEE 802.3af 协议）对套件进行供电.

8-Pin按键排针

J40, 提供系统电源，复位，强制重启的信号, 背面有丝印:
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如上电keil短接下1, 2, 刷机的话用到3, 4等.

SO-DIMM连接器

J2连接Jetson Nano模块的, 260-Pin连接器, 笔记本DDR4内存条也是这种接口, 官方推荐的是TE的 2309413-1, 由于量多, 正经途径购买也就10元左右, 比动辄100多, 300多的TX2, Xavier的连接器良心一些:
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需要注意的是, 官方的载板上除了这个接口还用两个铜柱固定了核心板, 一方面因为散热片实在太重, 另一方面用铜柱更牢靠.

CSI / USB摄像头

J13接CSI摄像头, 条件支持IMX219, 包括 Leopard Imaging 的 LI_IMX219-MIPI-FF-NANO 摄像头模块以及树莓派的 Camera Module V2 模块. 某宝100多元:
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也可选配红外夜视, 77, 120, 160, 200视场角的各种镜头.

事实上, Jetson Nano Wiki 推荐了更多的摄像头:

Allied Vision MIPI CSI-2 (one open-source CSI-2 driver for all cameras on Github.com)
Alvium 1500 C-050 0.5MP PYTHON 480
Alvium 1500 C-120 1.2MP AR0135CS
Alvium 1500 C-210 2.1MP AR0521
Alvium 1500 C-500 5MP AR0521
Alvium 1800 C-040 0.4MP Sony IMX287
Alvium 1800 C-158 1.6MP Sony IMX273
Allied Vision USB3 Vision
Alvium 1800 U-040 0.4MP Sony IMX287
Alvium 1800 U-050 0.5MP PYTHON 480
Alvium 1800 U-120 1.2MP AR0135CS
Alvium 1800 U-158 1.6MP Sony IMX273
Alvium 1800 U-500 5MP AR0521
Alvium 1800 U-501m NIR 5MP AR0522
e-con Systems e-CAM30_CUNANO (3.4 MP MIPI Camera)
e-con Systems STEEReoCAM™ (2.0 MP MIPI Stereo Camera)
Logitech C270 (USB webcam)
Logitech C920 (USB webcam)
Leopard Imaging LI-IMX219-MIPI-FF-NANO (IMX219 sensor)
Raspberry Pi Camera v2 (IMX219 sensor)
Appro AP-IMX179-MIPIx1 (IMX179 sensor)
Appro AP-IMX290-MIPIx1 (IMX290 sensor)
Stereolabs ZED (stereo camera)

有些国内不好买, 可以搜同芯片的, 里面还有两款USB摄像头, 罗技的C270和C920.

USB WiFi

树莓派能用的, Jetson Nano应该也能用, 官方推荐的是Edimax的EW-7811Un, 某宝70多元:
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手头有 TP-Link 的 TL-WN722N 带根天线用起来正常.

Jetson Nano Wiki 推荐的 Geekworm NVIDIA Jetson Nano Dual Band Wireless USB 3.0 WiFi Adapter 5GHz+2.4GHz 1200M 也能用, 只是不大好买到, 用的芯片是Realtek RTL8812BU, 搜索这个芯片, 倒是卖家一大堆, 可以一试.

M.2 Key-E Wi-Fi/BT

J18 M.2 Key-E接口, 包含有PCIe(x1)接口， USB2.0， UART，I2S 和 I2C 接口, 在Jetson Nano模块下面, 拆了Jetson Nano就能安装模块, 虽然接口很多, 但主要还是用来装无线网卡, 官方推荐Intel的8265NGW:
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某宝80元左右:

40-Pin接口

J41, 使用TXB0108RGYR做1.8V-3.3V电平转换, 不论TX2, Xavier, Jetson Nano都有这个40Pin接口, 大部分兼容树莓派的40Pin接口, 方便使用众多的树莓派扩展板卡:

所有的引脚的逻辑电平都是 3.3V.
默认情况下，所有的接口信号脚都被设置为 GPIOs，除了 PIN3 和 PIN5， PIN27 和
PIN28（两个 I2C 接口）， PIN8 和 PIN10（UART 接口）。 L4T 提供了一个 Python 库，
Jetson.GPIO，可以用来控制 GPIOs，这个库的 API 跟 RPi.GPIO6是一样的，具体你可以
查看 Jetson 系统里面的/opt/nvidia/jetson-gpio/doc/README.txt 文件

引脚定义(图自https://www.jetsonhacks.com/nvidia-jetson-nano-j41-header-pinout/):
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调试串口

J44, 引脚定义可看背面丝印, 用USB转串口板连接到PC进行调试.

其他厂家的载板

某宝的, 可以连接FAKRA接口GMSL相机, 有进步:
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Leopard的LI-NANO-CB, 引出了4 MIPI CSI-2相机接口(2 x 2通道和2 x 4通道):

AUVIDEA的JN30A-LC, 引出了NVMe SSD, 然而~~可能由于接口和SO-DIMM接口干扰~~, 为了减成本, 没有焊->_<-:

[JN30A]这个焊了, 看起来不错, 系统怎么装到SSD里面可能需要搜索一下, 或者只是当一个扩展盘用?:
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Antmicro的开源作品https://github.com/antmicro/jetson-nano-baseboard, 用了Type-C(DFP), miniHDMI, miniDP, 换了散热片, 加了散热风扇, 整个板子很小巧, 好看, https://antmicro.com/还有几个漂亮的硬件, 值得参考: