查看“1005 RPi0-2U2E（双百兆网络双USB）”的源代码

== '''关键词''' ==
树莓派、 Raspberry Pi Zero、USB2.0-A、双以太网、扩展板、USB HUB 集线器

== '''一、简介''' ==
树莓派双网络双USB扩展板是专为树莓派Zero系列所设计的扩展板，支持所有树莓派Zero版本，包括Zero、Zero W、Zero WH和Zero 2W。同时也支持部分具备相同位置测试点的国产派。

该扩展板通过镀金顶针和Zero系列相连，其中两根顶针用于供电，另两根顶针用于USB通讯，'''''需要注意的是Zero上的MicroUSB接口不能再接其它USB设备，也不能接USB线缆，不然扩展板的USB将无法使用'''''。可通过树莓派Zero标记了PWR的MicroUSB供电，也可以通过扩展板上的USB-C供电。扩展板板载一扩四USB Hub，两路用来扩展USB转百兆网卡，两路以USB2.0-A主机口形态引出。新版本的在其中一路USB2.0-A后方还预留了1.25mm 4Pin接插件，可通过该接口扩展4G网卡等设备。

== '''二、硬件资源''' ==
1. 通过镀金顶针和Zero系列连接，供电和通讯；

2. 可通过USB-C供电或者Zero上的PWR MicroUSB供电，二选一使用，树莓派Zero无需额外供电；

3. 板载四口USB Hub，两路用来扩展百兆网络，两路用来扩展USB2.0-A主机口；

4. 新版本扩展板在其中一路USB2.0-A后方预留1.25mm 4pin接口，共用一组USB信号，二选一使用；

5. 可选配铝合金外壳。

== '''三、系统及烧写''' ==
3.1 本文档使用基于树莓派Zero 2W的硬件，

1）树莓派OS，Raspberry Pi OS with desktop，镜像为2024-07-04-raspios-bookworm-arm64.img.xz。

(若使用树莓派Zero一代系列的板子，只支持32位系统，请注意下载版本。)

树莓派OS下载地址：

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

2）Ubuntu系统，Ubuntu Server 24.04 LTS，服务器版（树莓派Zero 2W因为性能关系不能用Desktop版），镜像为ubuntu-24.04-preinstalled-server-arm64+raspi.img.xz

Ubuntu系统下载地址：

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

3）OpenWrt系统，版本为：openwrt-bcm27xx-bcm2709-rpi-2-squashfs-sysupgrade-linux-6.1.98-20240723.img.gz

3.2 系统烧写在SD（TF）卡上，[[0005 MPS2242 2280（单SSD扩展板）#三、系统烧写及设置|点击直达烧写方法说明]]。

== '''四、树莓派系统下使用演示''' ==

=== 4.1 查看硬件设备 ===

==== 4.1.1 查看USB设备 ====
打开树莓派OS的终端，输入命令<code>lsusb</code>，如下图所示：

http://www.mcuzone.com/wiki/1005_Zero-DETH_DUSB/1005_Zero-DETH_DUSB_01.jpg

可以看到系统识别到了USB HUB和两个百兆网卡。其中：

Device 002：外挂USB Hub；

Device 003：USB转百兆网卡；

Device 004：USB转百兆网卡；

Device 005：USB2.0-A接口；

Device 006：USB2.0-A接口。

如果系统卡在树莓派logo处无法启动：

http://www.mcuzone.com/wiki/0007_Zero_4G_Cat1/0007_Zero_4G_Cat1_58.jpg

或者启动后键盘鼠标及4G模组都无法使用，请仔细观察顶针是否对准了镀金触点，并请在PC端打开TF卡系统分区根目录下的config.txt检查USB的初始化脚本：

http://www.mcuzone.com/wiki/0007_Zero_4G_Cat1/0007_Zero_4G_Cat1_41.jpg

需要确认下图中的三处红框的位置是否都配置成完全，如果没有，请手动添加完整并保存文件：

<code># otg_mode=1</code>（建议按此注释掉）

<code>dtoverlay=dwc2,dr_mode=host</code>（两处必须确保加上）

http://www.mcuzone.com/wiki/0007_Zero_4G_Cat1/0007_Zero_4G_Cat1_57.jpg

==== 4.1.2 查看网络设备 ====
打开树莓派OS的终端，输入命令<code>ifconfig -a</code>，如下图所示：

http://www.mcuzone.com/wiki/1005_Zero-DETH_DUSB/1005_Zero-DETH_DUSB_02.jpg

可以eth0和eth1为USB转百兆网卡，其中eth1为靠近后方带有1.25mm 4Pin接插件的USB2.0-A口，wlan0为Zero 2W自带的无线网卡。

=== 4.2 测试网络设备 ===

==== 4.2.1 设置网卡优先级与指定DNS服务器 ====
关于该部分的知识，可参阅以下链接：

[[1001 Zero 4G Cat1-ETH（百兆网络 4G Cat1 USB2.0-A 485版本可选）#4.2.2 设置网卡优先级|设置网卡优先级]]

[[1001 Zero 4G Cat1-ETH（百兆网络 4G Cat1 USB2.0-A 485版本可选）#4.2.3 利用udhcpc指定DNS服务器|利用udhcpc指定DNS服务器]]

[[1001 Zero 4G Cat1-ETH（百兆网络 4G Cat1 USB2.0-A 485版本可选）#4.2.4 udhcpc应用场景举例|udhcpc应用场景举例]]

建议通过udhcpc软件，而不是编辑resolv.conf文件来指定DNS服务器，这样会比较稳定。

==== 4.2.2 iperf3测速 ====
Windows版iperf3下载：

<nowiki>http://www.mcuzone.com/down/Software.asp?ID=10000634</nowiki>

Linux下iperf3安装：

<code>sudo apt-get install iperf3</code>

百兆以太网测速结果：

eth0：client模式93Mbps左右，server模式94Mbps左右：

http://www.mcuzone.com/wiki/1005_Zero-DETH_DUSB/1005_Zero-DETH_DUSB_03.jpg

eth1：client模式93Mbps左右，server模式94Mbps左右：

http://www.mcuzone.com/wiki/1005_Zero-DETH_DUSB/1005_Zero-DETH_DUSB_04.jpg

=== 4.3 测试外接4G模组 ===
将外接4G模组与扩展板相连，本文档使用4G Cat1模块进行测试。可以使用USB Type C-A线连接，也可以通过1.25mm 4Pin线进行连接。

==== 4.3.1 模块连接 ====
在树莓派终端中执行<code>ifconfig -a</code>，我们可以看到4G模块（eth2）已经正确获得了IP地址：

http://www.mcuzone.com/wiki/1005_Zero-DETH_DUSB/1005_Zero-DETH_DUSB_05.jpg

如果此时看不到4G模块（eth2），请检查连线是否正确，以及使用[[1005 Zero-DETH DUSB（双百兆网络双USB）#4.3.4 打开串口|4.3.4节]]中提到的<code>lsusb</code>命令查看模块是否被系统识别。

Statu LED灯状态如下：

闪烁状态为1.8秒亮0.2秒灭（也可以通过亮的时间比灭的时间长来判断）表示4G模组已经联网。

闪烁状态是1.8秒灭0.2秒亮，说明SIM卡或者网络有问题，请检查SIM卡和天线。

==== 4.3.2 联网测试 ====
4G模组正确获得ip地址后，且[[1005 Zero-DETH DUSB（双百兆网络双USB）#4.2.1 设置网卡优先级与指定DNS服务器|正确指定DNS地址]]后，我们可以ping外网地址，如：

<code>ping www.mcuzone.com</code>

http://www.mcuzone.com/wiki/1005_Zero-DETH_DUSB/1005_Zero-DETH_DUSB_06.jpg

能ping通则说明联网成功。

==== 4.3.3 打开串口 ====
系统上电启动后，在树莓派终端中执行命令<code>lsusb</code>，如下图所示：

http://www.mcuzone.com/wiki/1005_Zero-DETH_DUSB/1005_Zero-DETH_DUSB_07.jpg

本模块的id为19d1 0001，记录下这个值。

使用下列命令打开ttyUSB串口，其中echo后面的值就是之前记录的ID值：

<code>sudo modprobe option</code>

<code>sudo sh -c 'echo 19d1 0001 > /sys/bus/usb-serial/drivers/option1/new_id'</code>

http://www.mcuzone.com/wiki/1005_Zero-DETH_DUSB/1005_Zero-DETH_DUSB_08.jpg

执行上述两条命令之后执行：

<code>ls /dev</code>

此时应该能看到dev设备下有ttyACM0-2三个设备：

http://www.mcuzone.com/wiki/1005_Zero-DETH_DUSB/1005_Zero-DETH_DUSB_09.jpg

==== 4.3.4 执行AT命令 ====
下载minicom工具：

<code>sudo apt-get install minicom</code>

http://www.mcuzone.com/wiki/0007_Zero_4G_Cat1/0007_Zero_4G_Cat1_13.jpg

通过minicom打开AT命令串口：

<code>sudo minicom -D /dev/ttyACM0</code>

注意，使用哪个串口，应以在进入此串口后，可输入运行AT命令，显示不乱码，不乱跳结果为准。

下面以minicom为例，如果需要查看回显，请键入命令：<code>ate1</code>，然后回车，继续键入其它命令，回车可以看到结果。

用AT+CPIN？来检查SIM是否正常插入并识别；

用AT+CSQ来检查信号强度，第一个值是0-31，需要25以上才算信号质量良好；

用AT+COPS?来检查注网情况，双引号内是运营商代码，最后一个数字是网络模式，7代表4G。

http://www.mcuzone.com/wiki/1003_Zero_4G_Cat1-Hub/1003_Zero_4G_Cat1-Hub_09.jpg

== '''五、Ubuntu系统下使用演示''' ==

=== 5.1 编辑初始化脚本 ===
Ubuntu Server烧写完毕后，请在PC端打开TF卡系统分区根目录下的config.txt检查USB的初始化脚本，Ubuntu Server对USB初始化了两遍，前面一遍没有配置成host模式，需要确认下图中的两处红框的位置是否都配置成完全，如果没有，请手动添加完整：

<code>dtoverlay=dwc2,dr_mode=host</code>

http://www.mcuzone.com/wiki/0007_Zero_4G_Cat1/0007_Zero_4G_Cat1_32.jpg

http://www.mcuzone.com/wiki/0007_Zero_4G_Cat1/0007_Zero_4G_Cat1_30.jpg

=== 5.2 配置用户名和密码 ===
将TF卡插入Zero 2W，启动系统。第一次启动后会要求登录，用户名和密码均为ubuntu，登录成功后会要求修改密码。

http://www.mcuzone.com/wiki/0007_Zero_4G_Cat1/0007_Zero_4G_Cat1_31.jpg

修改完毕后就自动进入系统。

=== 5.3 配置网络 ===
系统启动后并无网络可用，需要进行后续设置后才能使用。

'''''注意，系统默认并没有集成ifconfig工具，只有ip命令可用。'''''

执行<code>ip addr</code>查看并记录下网卡名称：

http://www.mcuzone.com/wiki/1005_Zero-DETH_DUSB/1005_Zero-DETH_DUSB_10.jpg

其中2号、3号网卡（enx00e099d51fa4、enx00e099d6eb5e）为USB转百兆网卡。

然后运行下面的命令，打开网卡配置文件：

<code>sudo nano /etc/netplan/50-cloud-init.yaml</code>

按照下图编辑网卡配置文件：

http://www.mcuzone.com/wiki/1005_Zero-DETH_DUSB/1005_Zero-DETH_DUSB_11.jpg

保存退出，然后重启。

重启后即可联网，安装net-tools工具以便于使用：

<code>sudo apt install net-tools</code>

http://www.mcuzone.com/wiki/0007_Zero_4G_Cat1/0007_Zero_4G_Cat1_35.jpg

=== 5.4 设置网卡优先级与指定DNS服务器 ===
执行命令<code>ifconfig -a</code>，查看两块网卡信息，均能获取IP地址：

http://www.mcuzone.com/wiki/1005_Zero-DETH_DUSB/1005_Zero-DETH_DUSB_12.jpg

http://www.mcuzone.com/wiki/1005_Zero-DETH_DUSB/1005_Zero-DETH_DUSB_13.jpg

关于该部分的知识，可参阅以下链接：

[[1001 Zero 4G Cat1-ETH（百兆网络 4G Cat1 USB2.0-A 485版本可选）#4.2.2 设置网卡优先级|设置网卡优先级]]

[[1001 Zero 4G Cat1-ETH（百兆网络 4G Cat1 USB2.0-A 485版本可选）#4.2.3 利用udhcpc指定DNS服务器|利用udhcpc指定DNS服务器]]

[[1001 Zero 4G Cat1-ETH（百兆网络 4G Cat1 USB2.0-A 485版本可选）#4.2.4 udhcpc应用场景举例|udhcpc应用场景举例]]

建议通过udhcpc软件，而不是编辑resolv.conf文件来指定DNS服务器，这样会比较稳定。

=== 5.5 网络测试 ===
网卡正确获得ip地址后，且正确指定DNS地址后，我们可以ping外网地址，如：

<code>ping www.mcuzone.com</code>

http://www.mcuzone.com/wiki/1005_Zero-DETH_DUSB/1005_Zero-DETH_DUSB_14.jpg

能ping通则说明联网成功。

Windows版iperf3下载：

http://www.mcuzone.com/down/Software.asp?ID=10000634

Linux下iperf3安装：

<code>sudo apt-get install iperf3</code>

百兆以太网测速结果：

2号网卡：client模式93Mbps左右，server模式94Mbps左右：

http://www.mcuzone.com/wiki/1005_Zero-DETH_DUSB/1005_Zero-DETH_DUSB_15.jpg

3号网卡：client模式93Mbps左右，server模式94Mbps左右：

http://www.mcuzone.com/wiki/1005_Zero-DETH_DUSB/1005_Zero-DETH_DUSB_16.jpg

=== 5.6 测试外接4G模组 ===
将外接4G模组与扩展板相连，本文档使用4G Cat1模块进行测试。可以使用USB Type C-A线连接，也可以通过1.25mm 4Pin线进行连接。

==== 5.6.1 模块配置 ====
执行<code>ifconfig -a</code>，与之前的两个有线网卡比较，我们可以看到4G模块为enx2089846a96ab：

http://www.mcuzone.com/wiki/1005_Zero-DETH_DUSB/1005_Zero-DETH_DUSB_17.jpg

运行下面的命令，打开网卡配置文件：

<code>sudo nano /etc/netplan/50-cloud-init.yaml</code>

按照下图编辑网卡配置文件：

http://www.mcuzone.com/wiki/1005_Zero-DETH_DUSB/1005_Zero-DETH_DUSB_18.jpg

保存退出，然后重启。

执行命令<code>ifconfig -a</code>，查看外接4G模组信息，能获取IP地址：

http://www.mcuzone.com/wiki/1005_Zero-DETH_DUSB/1005_Zero-DETH_DUSB_19.jpg

关于该部分的知识，可参阅以下链接：

[[1001 Zero 4G Cat1-ETH（百兆网络 4G Cat1 USB2.0-A 485版本可选）#4.2.2 设置网卡优先级|设置网卡优先级]]

[[1001 Zero 4G Cat1-ETH（百兆网络 4G Cat1 USB2.0-A 485版本可选）#4.2.3 利用udhcpc指定DNS服务器|利用udhcpc指定DNS服务器]]

[[1001 Zero 4G Cat1-ETH（百兆网络 4G Cat1 USB2.0-A 485版本可选）#4.2.4 udhcpc应用场景举例|udhcpc应用场景举例]]

建议通过udhcpc软件，而不是编辑resolv.conf文件来指定DNS服务器，这样会比较稳定。

==== 5.6.2  网络测试 ====
4G模组正确获得ip地址后，且正确指定DNS地址后，我们可以ping外网地址，如：

<code>ping www.mcuzone.com</code>

http://www.mcuzone.com/wiki/1005_Zero-DETH_DUSB/1005_Zero-DETH_DUSB_20.jpg

能ping通则说明联网成功。

==== 5.6.3 测试AT命令 ====
执行命令<code>lsusb</code>，如下图所示：

http://www.mcuzone.com/wiki/1005_Zero-DETH_DUSB/1005_Zero-DETH_DUSB_21.jpg

本模块的id为19d1 0001，记录下这个值。

使用下列命令打开ttyUSB串口，其中echo后面的值就是之前记录的ID值：

<code>sudo modprobe option</code>

<code>sudo sh -c 'echo 19d1 0001 > /sys/bus/usb-serial/drivers/option1/new_id'</code>

http://www.mcuzone.com/wiki/1005_Zero-DETH_DUSB/1005_Zero-DETH_DUSB_22.jpg

执行上述两条命令之后执行：

<code>ls /dev</code>

此时应该能看到dev设备下有ttyACM0-2三个设备：

http://www.mcuzone.com/wiki/1005_Zero-DETH_DUSB/1005_Zero-DETH_DUSB_23.jpg

下载安装minicom工具：

<code>sudo apt-get install minicom</code>

http://www.mcuzone.com/wiki/1005_Zero-DETH_DUSB/1005_Zero-DETH_DUSB_24.jpg

通过minicom打开AT命令串口：

<code>sudo minicom -D /dev/ttyACM0</code>

注意，使用哪个串口，应以在进入此串口后，可输入运行AT命令，显示不乱码，不乱跳结果为准。

下面以minicom为例，如果需要查看回显，请键入命令：<code>ate1</code>，然后回车，继续键入其它命令，回车可以看到结果。

用AT+CPIN？来检查SIM是否正常插入并识别；

用AT+CSQ来检查信号强度，第一个值是0-31，需要25以上才算信号质量良好；

用AT+COPS?来检查注网情况，双引号内是运营商代码，最后一个数字是网络模式，7代表4G。

http://www.mcuzone.com/wiki/1005_Zero-DETH_DUSB/1005_Zero-DETH_DUSB_25.jpg

常用AT命令：

1. 检查SIM卡是否识别到：

<code>at+cpin?</code>

返回ready表示卡已识别，返回error要检查硬件

2. 检查天线信号质量：

<code>at+csq</code>

返回值在26-31表示信号OK，信号满格31；返回值在20-25表示信号勉勉强强；返回值在20以下表示信号比较糟糕或者天线没接

3. 检查注网情况：

<code>at+cops?</code>

正常应该返回运营商代码和7，7代表4G。

注意，以上命令只有<code>at+csq</code>不要加问号，另外两条命令需要加问号。

4. 查看4G模块的IMEI码：

<code>at+cgsn</code>

5. 重启4G模块（有时候如果重插SIM卡，热插拔不一定管用，可以用这个reset命令来复位模块）：

<code>at+reset</code>

6. 关闭射频：

<code>at+cfun=0</code>

开启射频：

<code>at+cfun=1</code>

上述两条命令成对使用，可以在不重启4G模组的情况下让模组重新注网。

== '''六、OpenWrt系统操作演示''' ==

=== 6.1 概述 ===
此扩展板搭配树莓派Zero 2W，在OpenWrt系统下可配置为一进一出的交换机模式，扩展板上的两个百兆网口一个作为WAN口（连接上游路由器），另一个配置为LAN口，用于连接PC。

=== 6.2 准备工作 ===
本文使用的OpenWrt系统为：openwrt-bcm27xx-bcm2709-rpi-2-squashfs-sysupgrade-linux-6.1.98-20240723.img.gz

烧写OpenWrt系统并上电启动后，我们通过扩展板上的百兆网口（两个网口中，靠近不带1.25mm 4pin接口的USB口的网口）连接网线至PC网口，待PC的网卡与树莓派的网口连接成功后，我们在Windows设置中找到网络和Internet，在以太网中打开连接的网络查看默认网关的IP地址，这个地址就是OpenWrt系统的后台配置页面地址，如图所示，本文测试的地址为192.168.198.1：

http://www.mcuzone.com/wiki/0007_Zero_4G_Cat1/0007_Zero_4G_Cat1_18.jpg

然后打开网页浏览器输入192.168.198.1进入OpenWrt系统。默认用户名为<code>root</code>，默认密码为<code>password</code>。

http://www.mcuzone.com/wiki/0007_Zero_4G_Cat1/0007_Zero_4G_Cat1_19.jpg

=== 6.3 设置OpenWrt系统 ===
点击”网络 - 接口“，如下图所示：

http://www.mcuzone.com/wiki/1005_Zero-DETH_DUSB/1005_Zero-DETH_DUSB_26.jpg

其中WAN6和WAN相同，将WAN6删除，然后点击”保存&应用“，如下所示：

http://www.mcuzone.com/wiki/1005_Zero-DETH_DUSB/1005_Zero-DETH_DUSB_27.jpg

这样eth0为LAN口（即双网口中连接网线至PC网口的那个），另一个eth1为WAN口，用网线将其连接至上游路由器，这样PC就可以通过本扩展板上网。

=== 6.4 联网测试 ===
点击”网络 - 接口“，我们可以看到WAN口已经正确获得了IP：

http://www.mcuzone.com/wiki/1005_Zero-DETH_DUSB/1005_Zero-DETH_DUSB_28.jpg

进入“系统 - TTYD终端”，使用默认的用户名和密码登录终端，执行<code>ifconfig -a</code>：

http://www.mcuzone.com/wiki/1005_Zero-DETH_DUSB/1005_Zero-DETH_DUSB_29.jpg

也可以看到eth1的网络参数。

在终端中ping外网地址：

<code>ping www.mcuzone.com</code>

http://www.mcuzone.com/wiki/1005_Zero-DETH_DUSB/1005_Zero-DETH_DUSB_30.jpg

能ping通说明网络正常。

在PC端打开<nowiki/>https://www.speedtest.cn/<nowiki/>进行测速，测试结果如下：

http://www.mcuzone.com/wiki/1005_Zero-DETH_DUSB/1005_Zero-DETH_DUSB_31.jpg

'''''注意：4G网络测速受网络信号和测试方法影响，速度请以实际为准。'''''

=== 6.5 测试外接4G模组 ===
将外接4G模组与扩展板相连，本文档使用4G Cat1模块进行测试。可以使用USB Type C-A线连接，也可以通过1.25mm 4Pin线进行连接。

启动系统，点击”网络 - 接口“，点击”添加新接口“

http://www.mcuzone.com/wiki/1005_Zero-DETH_DUSB/1005_Zero-DETH_DUSB_32.jpg

按下图进行设置，设置完毕后点击”提交“：

http://www.mcuzone.com/wiki/1005_Zero-DETH_DUSB/1005_Zero-DETH_DUSB_33.jpg

新增的eth2即为4G模块。

在”防火墙设置“中，把防火墙区域设置为wan，设置完毕后点击”保存&应用“：

http://www.mcuzone.com/wiki/1005_Zero-DETH_DUSB/1005_Zero-DETH_DUSB_34.jpg

保存&应用后会自动回到接口页面，稍等片刻，我们就可以看到这个4GWAN已经正确地获得了IP：

http://www.mcuzone.com/wiki/1005_Zero-DETH_DUSB/1005_Zero-DETH_DUSB_35.jpg

在原WAN口不插网线的情况下，进入TTYD终端ping外网地址：

<code>ping www.mcuzone.com</code>

http://www.mcuzone.com/wiki/1005_Zero-DETH_DUSB/1005_Zero-DETH_DUSB_36.jpg

能ping通说明网络走的是4G流量。

在PC端打开<nowiki/>https://www.speedtest.cn/<nowiki/>进行测速，测试结果如下：

http://www.mcuzone.com/wiki/1005_Zero-DETH_DUSB/1005_Zero-DETH_DUSB_37.jpg

'''''注意：4G网络测速受网络信号和测试方法影响，速度请以实际为准。'''''

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