查看“0022 MPSTPU(M.2 M)”的源代码

== '''关键词''' ==
树莓派5、PCIe、TPU、DTPU、驱动安装、操作演示、AI、google、Coral、2230、2242、2280、NVMe SSD、固态硬盘 X1

== '''一、简介''' ==
Coral M.2加速器是一款M.2尺寸的模组，可以通过PCIE接口为树莓派等平台扩展边缘TPU协处理器。我司的MPSTPU扩展板通过PCIe Switch扩展出了两路PCIe接口，其中一路为M.2 M-key接口，可外接M-Key接口的TPU模组；另一路为M.2 M key接口，可外接NVMe SSD固态硬盘。MPSTPU扩展板可在加入TPU边缘计算能力的同时为系统提供SSD海量存储。

== '''二、硬件资源''' ==
1. 利用树莓派5的PCIe接口，采用PCIe Switch芯片，将PCIe一扩二；采用0.5mm间距16Pin PCIe2.0 x1接口连接；

2. 引出一路PCIe M.2 M-key接口，支持NVMe协议2230/2242/2280尺寸固态硬盘（默认焊接2280固定柱）；注意：不支持NGFF和SATA协议的盘；

3. 引出一路PCIe M.2 M-key，支持M key接口的Google Coral Edge TPU；

4. 引出一路5V电源指示灯("PWR")，一路硬盘工作状态指示灯；

5. 设计采用1.5A高效DC-DC电路，可支持绝大部分固态盘（受限于x1接口，固态盘的实际峰值功耗仅为额定功耗的1/3）；

6. 扩展板采用内凹开槽设计，40Pin上方无遮挡不影响杜邦线连接；

7. 四个M2.5固定孔，和树莓派5定位孔吻合；

8. 沉金工艺，无铅生产；PCB板符合UL和RoHS认证，防火等级94V-0；

9. 可选配铝合金外壳。

http://www.mcuzone.com/wiki/0022_MPSTPU/0022_MPSTPU_02.jpg

== '''三、系统烧写及设置''' ==

=== 3.1 概述 ===
本文档采用树莓派OS、Ubuntu系统和OpenWrt系统进行测试。

1) 树莓派OS的版本为2024-07-04-raspios-bookworm-arm64.img.xz，树莓派OS下载地址：

https://www.raspberrypi.com/software/operating-systems/#raspberry-pi-os-64-bit

'''''注意：如果需要在树莓派OS下运行TPU模组，烧写系统用的TF卡的容量至少为16G，否则可能会在安装配置过程中报空间不足！'''''

2) Ubuntu系统的版本为ubuntu-24.04-preinstalled-desktop-arm64+raspi.img.xz，Ubuntu OS下载地址：

https://ubuntu.com/download/raspberry-pi

3) OpenWrt系统版本：

openwrt-bcm27xx-bcm2712-rpi-5-squashfs-sysupgrade-linux-6.1.100-20240805.img.gz

=== 3.2 系统烧写在SD（TF）卡上 ===
[[0005 MPS2242 2280 2280P（单SSD扩展板）#3.2 从TF卡启动|点击直达烧写方法说明]]。

=== 3.3 系统烧写在SSD硬盘上 ===
[[0005 MPS2242 2280 2280P（单SSD扩展板）#3.3 从SSD硬盘启动|点击直达烧写方法说明]]。

== '''四、树莓派OS操作演示''' ==

=== 4.1 运行TPU模组 ===
本章介绍如何在树莓派OS运行TPU模组。

本章的操作步骤同时适用于系统从TF卡启动和从SSD硬盘启动。

==== 4.1.1 配置config.txt ====
系统启动后打开树莓派终端输入命令：

<code>sudo nano /boot/firmware/config.txt</code>

或者：

<code>sudo mousepad /boot/firmware/config.txt</code>

在文件最下方添加以下代码：

<code>dtparam=pciex1</code>

<code>kernel=kernel8.img</code>

<code>dtoverlay=pineboards-hat-ai</code>

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代码添加成功后，保存并重启系统：

<code>sudo reboot</code>

==== 4.1.2 确认软件环境 ====
系统重启后打开打开树莓派终端输入命令：

<code>uname -r</code>

确保内核版本大于4.18后输入：

<code>lsmod | grep apex</code>

确保没有输出则可以开始安装TPU驱动。

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==== 4.1.3 安装必要软件 ====
确保网络能连通外网（需自备方法）后，添加Google TPU软件库：

<code>echo "deb <nowiki>https://packages.cloud.google.com/apt</nowiki> coral-edgetpu-stable main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/coral-edgetpu.list</code>

<code>curl <nowiki>https://packages.cloud.google.com/apt/doc/apt-key.gpg</nowiki> | sudo apt-key add -</code>

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添加完成后更新软件列表：

<code>sudo apt-get update</code>

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更新完成后安装必要的软件：

<code>sudo apt-get install cmake libedgetpu1-std devscripts debhelper dkms dh-dkms</code>

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==== 4.1.4 安装Gasket Driver ====
依次输入以下命令安装Gasket Driver：

<code>git clone <nowiki>https://github.com/google/gasket-driver.git</nowiki></code>

<code>cd gasket-driver</code>

<code>sudo debuild -us -uc -tc -b</code>

<code>cd ..</code>

<code>sudo dpkg -i gasket-dkms_1.0-18_all.deb</code>

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安装完成后输入以下命令确保驱动以及软件安装成功：

<code>sudo apt-get install gasket-dkms libedgetpu1-std</code>

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接下来添加udev rule去获得设备操作权限：

<code>sudo sh -c "echo 'SUBSYSTEM==\"apex\", MODE=\"0660\", GROUP=\"apex\"' >> /etc/udev/rules.d/65-apex.rules"</code>

添加用户到apex：

<code>sudo groupadd apex</code>

<code>sudo adduser $USER apex</code>

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设置完成后重启系统：

<code>sudo reboot</code>

==== 4.1.5 验证模块检测以及驱动安装 ====
系统启动后验证模块检测以及驱动安装：

<code>lspci -nn | grep 089a</code>

这里需要看到TPU模块，如下图所示（具体参数显示以实际为准）：

<code>ls /dev/apex_0</code>

http://www.mcuzone.com/wiki/0006_MPW7_TPU/0006_MPW7_TPU_14.jpg

这里插了一个TPU模块，因此可以看到一个TPU模块。

输入<code>sudo lspci -v</code>可以看到驱动加载，其中必须包括TPU驱动，如果插了SSD硬盘，还需要包括SSD模块，如下图所示：

http://www.mcuzone.com/wiki/0013_MPTPU_M/0013_MPTPU_M_01.jpg

==== 4.1.6 代码运行环境配置 ====
Google TPU模块代码运行需要在Python3.6-3.9之间，而树莓派最新系统的Python版本为3.11，因此我们需要使用Pyenv来下载老版本Python。

首先进行依赖安装：

<code>sudo apt-get install -y make build-essential libssl-dev zlib1g-dev \libbz2-dev libreadline-dev libsqlite3-dev wget curl llvm libncurses5-dev \libncursesw5-dev xz-utils tk-dev libffi-dev liblzma-dev python3-openssl</code>

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依赖安装完成后进行pyenv的安装：

<code>curl <nowiki>https://pyenv.run</nowiki> | bash</code>

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输入：

<code>sudo nano ~/.bashrc</code>

或者：

<code>sudo mousepad ~/.bashrc</code>

在文件最下面添加以下代码：

<code>export PYENV_ROOT="$HOME/.pyenv"</code>

<code><nowiki>[[ -d $PYENV_ROOT/bin ]]</nowiki> && export PATH="$PYENV_ROOT/bin:$PATH"</code>

<code>eval "$(pyenv init -)"</code>

http://www.mcuzone.com/wiki/0006_MPW7_TPU/0006_MPW7_TPU_36.jpg

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添加完成后保存退出并重新加载shell：

<code>exec "$SHELL"</code>

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接下来我们可以利用pyenv安装老系统版本Python：

<code>pyenv install -v 3.8.8</code>

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等待安装成功后我们将系统Python版本更改为3.8.8：

<code>pyenv global 3.8.8</code>

更改成功后可以查看当前Python使用版本为3.8.8：

<code>pyenv versions</code>

<code>python3 -V</code>

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==== 4.1.7 下载代码和运行模组 ====
依次输入以下命令进行下载：

<code>mkdir coral && cd coral</code>

<code>git clone <nowiki>https://github.com/google-coral/pycoral.git</nowiki></code>

<code>cd pycoral</code>

<code>cd test_data</code>

<code>git clone <nowiki>https://github.com/google-coral/test_data.git</nowiki></code>

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接下来下载代码运行模组

<code>pip3 install numpy</code>

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<code>pip3 install Pillow</code>

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<code>pip3 install --extra-index-url <nowiki>https://google-coral.github.io/py-repo/</nowiki> pycoral</code>

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==== 4.1.8 运行代码 ====
模组下载完成后返回 coral/pycoral路径下

<code>cd ..</code>

输入以下代码进行代码运行

http://www.mcuzone.com/wiki/0006_MPW7_TPU/0006_MPW7_TPU_39.jpg

注意：我们可以复制下列代码，但是请先粘贴到文本软件中，按照上图的格式，删除多余的回车符，再复制然后粘贴到终端中运行：

<code>python3 examples/classify_image.py \</code>

<code>--model test_data/test_data/mobilenet_v2_1.0_224_inat_bird_quant_edgetpu.tflite \</code>

<code>--labels test_data/test_data/inat_bird_labels.txt \</code>

<code>--input test_data/test_data/parrot.jpg</code>

http://www.mcuzone.com/wiki/0006_MPW7_TPU/0006_MPW7_TPU_31.jpg

=== '''4.2 NVMe SSD硬盘的使用''' ===
关于对SSD硬盘的基本操作，我们可以参考以下链接：

[[0005 MPS2242 2280 2280P（单SSD扩展板）#4.1 SSD用作存储扩展|SSD用作存储扩展（树莓派OS下）]]

[[0005 MPS2242 2280 2280P（单SSD扩展板）#六、对SSD进行分区等操作|对SSD进行分区等操作]]

[[0005 MPS2242 2280 2280P（单SSD扩展板）#cite ref-1|调整外设启动顺序]]

[[0005 MPS2242 2280 2280P（单SSD扩展板）#7.2 在PCIe Gen2下测试硬盘速度|安装硬盘测速软件hdparm]]

关于如何测试SSD硬盘，我们可以参考以下链接：

[[0008 MPS2.5G（SSD和2.5G以太网）#4.2 SSD硬盘测试|SSD硬盘测试（树莓派OS下）]]

== '''五、Ubuntu系统下使用SSD硬盘''' ==
关于对SSD硬盘的基本操作，我们可以参考以下链接，除了SSD用作存储扩展中与树莓派OS下操作略有不同，其余部分基本相同：

[[0005 MPS2242 2280（单SSD扩展板）#5.1 SSD用作存储扩展|SSD用作存储扩展（Ubuntu系统下）]]

[[0005 MPS2242 2280（单SSD扩展板）#六、对SSD进行分区等操作|对SSD进行分区等操作]]

[[0005 MPS2242 2280（单SSD扩展板）#cite ref-1|调整外设启动顺序]]

[[0005 MPS2242 2280（单SSD扩展板）#7.2 在PCIe Gen2下测试硬盘速度|安装硬盘测速软件hdparm]]

关于如何测试SSD硬盘，我们可以参考以下链接：

[[0008 MPS2.5G（SSD和2.5G以太网）#5.2 SSD硬盘测试|SSD硬盘测试（Ubuntu系统下）]]

== '''六、OpenWrt系统下使用SSD硬盘''' ==
关于如何在OpenWrt系统下使用SSD硬盘，我们可以参考以下链接：

[[2001 CM4 Ultra（CM4核心板的扩展板）#5.5 SSD硬盘测试|SSD硬盘测试（OpenWrt系统下）]]

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