NanoPi R4S — компактный одноплатный компьютер от компании FriendlyELEC на базе шестиядерного SoC Rockchip RK3399. Плата ориентирована прежде всего на сетевые и серверные задачи и оснащена двумя независимыми Gigabit Ethernet-интерфейсами: один использует встроенный сетевой контроллер RK3399, второй подключён через PCIe.
NanoPi R4S выпускается в версиях с 1 ГБ DDR3 и 4 ГБ LPDDR4. Встроенного eMMC нет — основным носителем служит карта microSD, а внешние накопители можно подключать через USB 3.0. Размер платы составляет 66 × 66 мм, поэтому NanoPi R4S удобно использовать в компактных сетевых устройствах, домашних серверах и шлюзах.
Основные характеристики NanoPi R4S
- Процессор: Rockchip RK3399
- CPU: 2 × ARM Cortex-A72 до 2,0 ГГц + 4 × ARM Cortex-A53 до 1,5 ГГц
- Архитектура: 64-битная ARMv8-A, big.LITTLE
- Графика: ARM Mali-T864
- Видеоблок: декодирование 4K VP9 и 4K 10-bit H.265/H.264 до 60 кадров/с
- Оперативная память: 1 ГБ DDR3 или 4 ГБ LPDDR4
- Сеть: 2 × Gigabit Ethernet — один встроенный и один PCIe
- USB: 2 × USB 3.0 Type-A + 1 × USB 2.0 через 4-контактный разъём
- Хранилище: microSD, встроенного eMMC нет
- GPIO: 10-контактный разъём 2 × 5, доступны I²C и SPI
- UART: отдельный 3-контактный Debug UART, 3,3 В, 1 500 000 бод
- Питание: 5 В / 3 А через USB-C или pin header
- RTC: разъём для резервной батареи
- Охлаждение: разъём для 5-вольтового вентилятора
- Размер платы: 66 × 66 мм
- Количество слоёв PCB: 8
- Рабочая температура: −20…+70 °C
Технические характеристики
Процессор и SoC
В основе NanoPi R4S находится Rockchip RK3399 — 64-битный шестиядерный SoC с архитектурой big.LITTLE. Он объединяет два производительных ядра Cortex-A72 с частотой до 2,0 ГГц и четыре энергоэффективных ядра Cortex-A53 с частотой до 1,5 ГГц.
Такая конфигурация сочетает производительные ядра для тяжёлых задач с более экономичными ядрами для повседневной нагрузки. Для сетевых шлюзов, серверов и других Linux-систем это даёт достаточно большой запас вычислительной мощности для платы такого размера.
Графика и видеоблок
Графическая подсистема RK3399 использует Mali-T864 с поддержкой OpenGL ES 1.1/2.0/3.0/3.1, OpenCL, DX11 и AFBC.
SoC также содержит аппаратный видеоблок с поддержкой декодирования 4K VP9 и 4K 10-bit H.265/H.264 с частотой до 60 кадров/с. При этом основная область применения NanoPi R4S связана не с мультимедиа, а с сетевыми и серверными задачами.
Оперативная память
NanoPi R4S выпускается в двух конфигурациях памяти: 1 ГБ DDR3 и 4 ГБ LPDDR4. Память распаяна на плате и пользователем не расширяется.
Версия с 4 ГБ лучше подходит для сценариев, где одновременно работают несколько сервисов, контейнеров или сетевых приложений. Модификация на 1 ГБ ориентирована на менее ресурсоёмкие задачи.
Сетевые интерфейсы
Одно из главных преимуществ NanoPi R4S — наличие двух Gigabit Ethernet-портов.
Первый интерфейс использует встроенный Gigabit Ethernet контроллер RK3399, второй реализован через PCIe Gigabit Ethernet. Таким образом, плата может одновременно работать с двумя физическими сетевыми сегментами без использования USB-сетевых адаптеров.
Такая конфигурация подходит для маршрутизаторов, firewall, VPN-шлюзов, сетевых мостов и других устройств, где требуется более одного физического Ethernet-подключения.
USB и другие интерфейсы
На плате расположены два полноразмерных порта USB 3.0 Type-A. Они позволяют подключать внешние накопители, адаптеры и другую периферию.
Дополнительный USB 2.0 выведен на отдельный 4-контактный разъём. Он удобен для встраиваемых проектов, где требуется разместить USB-устройство непосредственно внутри корпуса.
Разъём USB Type-C используется только для питания. Он не является универсальным USB-портом и не предназначен для передачи данных или вывода изображения.
Хранилище
На плате отсутствует встроенный eMMC. Для загрузки операционной системы и хранения данных используется слот microSD, рассчитанный на карты объёмом до 128 ГБ согласно спецификации FriendlyELEC.
При необходимости дополнительное хранилище можно подключить через USB 3.0. Это позволяет использовать внешние SSD и жёсткие диски в серверных и NAS-сценариях.
GPIO и периферия
NanoPi R4S оснащена компактным 10-контактным разъёмом 2 × 5 с шагом 2,54 мм. Через него доступны питание, один интерфейс I²C, один SPI и дополнительные UART-сигналы.
2 × 5 Pin Header
| Контакт | Назначение |
|---|---|
| 1 | VDD_5V |
| 2 | VDD_3.3V |
| 3 | VDD_5V |
| 4 | GPIO4_C0 / I2C3_SDA (3 В) |
| 5 | GND |
| 6 | GPIO4_C1 / I2C3_SCL (3 В) |
| 7 | GPIO1_B1 / SPI1_CLK |
| 8 | GPIO1_B0 / SPI1_TXD / UART4-TX |
| 9 | GPIO1_B2 / SPI1_CSn |
| 10 | GPIO1_A7 / SPI1_RXD / UART4-RX |
Интерфейс работает с логическими уровнями около 3 В. Перед подключением внешней электроники необходимо учитывать напряжение конкретного сигнала и требования подключаемого устройства.
4-Pin USB 2.0 Header
Дополнительный 4-контактный разъём используется для подключения USB 2.0-устройств непосредственно к плате.
| Контакт | Назначение |
|---|---|
| 1 | VDD_5V |
| 2 | USB_DM |
| 3 | USB_DP |
| 4 | GND |
Debug UART
Для последовательной консоли предусмотрен отдельный 3-контактный UART-разъём. Уровень сигнала составляет 3,3 В, скорость по спецификации FriendlyELEC — 1 500 000 бод.
| Контакт | Сигнал | Назначение |
|---|---|---|
| 1 | GND | Общий провод |
| 2 | UART2DBG_TX | Выход данных |
| 3 | UART2DBG_RX | Вход данных |
Для подключения используется USB-UART адаптер с логическим уровнем 3,3 В. Параметры последовательного соединения — 1 500 000 бод, 8N1.
[ИЗОБРАЖЕНИЕ: схема распиновки GPIO и Debug UART NanoPi R4S]
RTC и пользовательская периферия
На плате предусмотрен отдельный разъём для подключения резервной батареи RTC. Также имеется пользовательская кнопка и несколько светодиодных индикаторов, часть которых управляется GPIO.
Для охлаждения предусмотрен отдельный разъём для 5-вольтового вентилятора, поэтому активное охлаждение можно подключить без использования USB-порта.
Питание
NanoPi R4S рассчитана на питание 5 В / 3 А. Питание можно подавать через USB Type-C или соответствующий pin header.
USB-C используется как вход питания и не поддерживает USB Power Delivery. При работе нескольких USB-устройств или высокой нагрузке на CPU желательно использовать стабильный источник питания с достаточным запасом по току.
Охлаждение
На NanoPi R4S предусмотрен отдельный 5V Fan connector. Это позволяет установить небольшой вентилятор для активного охлаждения SoC.
Активное охлаждение особенно полезно при продолжительной нагрузке на CPU, сетевой стек, контейнеры или другие ресурсоёмкие сервисы.
Размеры и конструкция
NanoPi R4S выполнена на 8-слойной печатной плате размером 66 × 66 мм. Такая конструкция позволяет разместить два Ethernet-порта, два USB 3.0 и другие интерфейсы на относительно небольшой площади.
FriendlyELEC также предлагает металлический корпус для платы. При использовании корпуса необходимо учитывать расположение Ethernet, USB, GPIO, UART и дополнительных разъёмов.
Интерфейсы и разъёмы
Основные внешние интерфейсы NanoPi R4S:
- 2 × Gigabit Ethernet — один встроенный в RK3399, второй подключён через PCIe;
- 2 × USB 3.0 Type-A — внешняя периферия и накопители;
- USB 2.0 через 4-контактный разъём;
- USB Type-C — питание платы;
- microSD — системный и пользовательский накопитель;
- 2 × 5-pin GPIO — SPI, I²C, UART и питание;
- 3-pin Debug UART — последовательная консоль;
- RTC battery connector — резервное питание часов реального времени;
- 5V Fan connector — подключение вентилятора;
- User Button — пользовательская кнопка.
На плате также установлены индикаторы питания, состояния и сетевой активности.
Операционные системы
FriendlyELEC предоставляет широкий набор образов для NanoPi R4S. На актуальной странице производителя перечислены Alpine Linux 3.23, Android 10, Buildroot с Weston, Debian 12 Desktop, Debian 13 Core, Debian 13 Desktop, FriendlyCore, FriendlyDesktop, FriendlyWrt, OpenMediaVault 8.0.6 и Ubuntu 20.04/24.04 для соответствующих сценариев.
Для серверного использования особенно интересны минимальные Linux-системы без графической оболочки. Они позволяют направить доступные ресурсы на сетевые сервисы, контейнеры и серверные приложения.
FriendlyWrt ориентирована на маршрутизацию и сетевые задачи, поэтому NanoPi R4S можно использовать как программный маршрутизатор, firewall или VPN-шлюз.
OpenMediaVault подходит для создания небольшого сетевого хранилища при подключении внешнего накопителя через USB 3.0.
Набор доступных образов зависит от версии программного обеспечения и текущей поддержки производителя. Перед установкой следует использовать образы, предназначенные именно для NanoPi R4S.
Возможности и особенности
Главное отличие NanoPi R4S от многих универсальных одноплатных компьютеров — ориентация на сетевые задачи. Сочетание RK3399 и двух физических Gigabit Ethernet-портов делает плату удобной для систем, которым требуется работа сразу с двумя сетевыми интерфейсами.
При соответствующей настройке Linux или специализированной сетевой системы плата может использоваться для маршрутизации, firewall, VPN, сетевого мониторинга и других задач обработки трафика.
Два USB 3.0 позволяют подключать внешние накопители и расширять функциональность устройства без встроенного eMMC.
Для чего подходит NanoPi R4S
Маршрутизатор
Два Gigabit Ethernet-порта позволяют построить на NanoPi R4S программный маршрутизатор с двумя физическими сетевыми интерфейсами.
В зависимости от программного обеспечения устройство может выполнять функции NAT, firewall, сетевого моста, VPN-шлюза и других сетевых компонентов.
VPN-сервер
Шестиядерный RK3399 предоставляет достаточно вычислительных ресурсов для использования NanoPi R4S в качестве небольшого VPN-сервера. Реальная скорость зависит от выбранного протокола, алгоритмов шифрования, настроек системы и сетевой конфигурации.
Домашний сервер
NanoPi R4S можно использовать как компактный Linux-сервер для:
- Docker;
- веб-сервисов;
- небольших баз данных;
- DNS;
- мониторинга;
- автоматизации;
- собственных сетевых сервисов.
NAS и сетевое хранилище
USB 3.0 позволяет подключить внешний SSD или HDD и использовать NanoPi R4S как небольшое сетевое хранилище.
При этом отсутствие встроенного eMMC и отдельного SATA-интерфейса следует учитывать при проектировании NAS. Производительность и надёжность хранилища будут зависеть от используемого USB-накопителя и файловой системы.
IoT и аппаратные проекты
GPIO, SPI и I²C позволяют подключать внешние контроллеры, датчики и другую периферию.
NanoPi R4S можно использовать в экспериментальных и автоматизационных проектах, однако её сильная сторона — сетевые и Linux-приложения, а не большое количество доступных GPIO.
Преимущества NanoPi R4S
- 2 × Gigabit Ethernet;
- шестиядерный Rockchip RK3399;
- до 4 ГБ LPDDR4;
- 2 × USB 3.0;
- компактный размер 66 × 66 мм;
- GPIO с SPI и I²C;
- отдельный Debug UART;
- поддержка FriendlyWrt и OpenMediaVault;
- возможность активного охлаждения;
- широкий выбор поддерживаемых Linux-образов.
Ограничения
У NanoPi R4S есть несколько особенностей, которые необходимо учитывать перед использованием.
Во-первых, на плате нет встроенного eMMC. Система загружается с microSD, а дополнительные накопители подключаются через USB.
Во-вторых, USB-C предназначен только для питания и не является универсальным USB-интерфейсом.
В заявленной аппаратной конфигурации NanoPi R4S также нет встроенных Wi-Fi и Bluetooth. Беспроводное подключение потребует внешнего адаптера.
Кроме того, 10-контактный GPIO-разъём значительно компактнее 40-контактных интерфейсов, используемых некоторыми универсальными SBC, поэтому NanoPi R4S не рассчитана на большое количество одновременно подключённых аппаратных устройств.
NanoPi R4S и похожие одноплатные компьютеры
NanoPi R4S имеет специализированную конфигурацию с двумя физическими Ethernet-портами, поэтому её удобно сравнивать с универсальными Raspberry Pi, учитывая прежде всего сетевые возможности.
| Характеристика | NanoPi R4S | Raspberry Pi 4 Model B | Raspberry Pi 5 |
|---|---|---|---|
| SoC | Rockchip RK3399 | Broadcom BCM2711 | Broadcom BCM2712 |
| CPU | 6 ядер | 4 ядра | 4 ядра |
| Ethernet | 2 × Gigabit | 1 × Gigabit | 1 × Gigabit |
| USB 3.0 | 2 | 2 | 2 |
| microSD | Да | Да | Да |
| Встроенный eMMC | Нет | Нет | Нет |
| Размер | 66 × 66 мм | 85 × 56 мм | 85 × 56 мм |
| Основной акцент | Сетевые и серверные задачи | Универсальный SBC | Универсальный SBC |
Главное отличие NanoPi R4S — наличие двух физических Gigabit Ethernet-портов уже на самой плате. Поэтому при сравнении с универсальными Raspberry Pi стоит учитывать не только вычислительную производительность, но и количество необходимых сетевых интерфейсов.
Заключение
NanoPi R4S — компактный одноплатный компьютер на базе Rockchip RK3399, главными особенностями которого являются два Gigabit Ethernet-порта, два USB 3.0 и шестиядерный процессор.
Плата подходит для маршрутизаторов, firewall, VPN-шлюзов, небольших Linux-серверов, Docker, сетевого мониторинга и других проектов, где требуется компактное устройство с двумя физическими сетевыми интерфейсами.
При выборе NanoPi R4S необходимо учитывать отсутствие eMMC, встроенных Wi-Fi и Bluetooth, а также использование microSD в качестве основного системного накопителя. Для сетевых и серверных задач эти особенности часто не являются критичными, тогда как два Ethernet-порта становятся главным преимуществом платы.
Также стоит заранее определить требуемый объём оперативной памяти: доступны версии на 1 ГБ DDR3 и 4 ГБ LPDDR4, причём память распаяна и не расширяется пользователем.
Материалы
- Официальная страница NanoPi R4S — характеристики платы, интерфейсы, поддерживаемые ОС и информация от FriendlyELEC.
- FriendlyELEC Wiki — NanoPi R4S — техническая документация, распиновка, схемы и инструкции по программному обеспечению.
- FriendlyELEC Downloads — NanoPi R4S — официальные образы и файлы для загрузки.
- FriendlyELEC на GitHub — исходный код и проекты производителя.
- FriendlyELEC Kernel Rockchip — исходный код Linux kernel для платформ Rockchip.
- FriendlyELEC U-Boot Rockchip — исходный код загрузчика U-Boot.
- NanoPi R4S 1GB — принципиальная схема
- NanoPi R4S 4GB — принципиальная схема
