查看“0010 MPSD2.5GD（双SSD和双2.5G以太网）”的源代码

== '''关键词''' ==
树莓派5、PCIe扩展、Raspberry Pi5、SSD启动、NAS、测速、固态硬盘、Switch、RTL8125、2.5Gbps、以太网、iperf3测速

== '''一、简介''' ==
MPSD2.5GD扩展板通过PCIe switch芯片实现PCIe一扩四设计，采用16pin弯PCIe屏蔽线和树莓派5连接。其中两路PCIe用于接M.2 M-KEY NVMe SSD固态硬盘，支持2280/2242/2230；两路PCIe用于接2.5G以太网。

MPSD2.5GD扩展板需要独立供电，可通过DC5.5外部电源供电(支持7-24V宽电压输入)，也可以通过5V USB Type-C供电，还可以通过2.54mm 2Pin线缆从树莓派5的40Pin取电。

== '''二、硬件资源''' ==
1. 通过PCIe Switch芯片实现PCIe一扩四;用0.5mm 16P 弯PCIe屏蔽线和树莓派5链接；

2. 采用PCIe接口扩展两路2.5Gbps以太网(RTL8125)；在树莓派官方OS和Openwrt系统下免驱，Ubuntu系统下需安装驱动；

3. 采用PCIe接口扩展两路NVMe协议的SSD固态盘接口；支持2230/22242/2280尺寸(默认焊接2280固定柱),仅支持PCIe 2.0 x1 Gen2；不支持SATA和GNFF硬盘；

4. 硬盘可用于存储扩展，也可支持从SSD启动，需更新树莓派官方固件至2024.5.13及以后版本；

5. 供电:支持7-24V 宽电压DC5.5供电；支持5V USB-C供电；

7. 可选按键开关机；可选钣金外壳。

http://www.mcuzone.com/wiki/0010_MPSD2_5GD/0010_MPSD2_5GD_38.jpg

'''''注意：USB Type-C和7-24V DC5.5口不可同时使用！'''''

树莓派5可以独立供电，也可以直接用此扩展板供电。

具体供电方式如下：

1. 树莓派5不供电，仅靠此扩展板直接供电。则需通过底板的2.54mm-2p电源口接到树莓派5的40pin GPIO。

1) 如果用板载USB Type-C口，必须要5V5A；

2) 如果用DC5.5-2.1供电，支持7-24V宽电压，比如12V2A；

通过扩展板直接供电，操作系统会报低功率，但是不影响使用。

2. 树莓派5独立供电，此时不能接扩展板的2p线到树莓派40Pin GPIO。

扩展板独立供电，可以7-24V宽电压DC5.5-2.1供电或5V3A USB Type-C口供电。

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== '''三、系统烧写''' ==

=== 3.1 概述 ===
本文档采用树莓派OS、Ubuntu OS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

2) Ubuntu OS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系统版本为：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、树莓派系统下使用演示''' ==

=== 4.1 SSD作为存储扩展 ===
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）#7.2 在PCIe Gen2下测试硬盘速度|安装硬盘测速软件hdparm]]

==== 4.1.1 查看SSD硬盘状态 ====
树莓派开发板默认设置为从TF卡启动，将两块SSD硬盘各自插入扩展板的M.2接口，从TF卡启动树莓派OS。

在树莓派OS中对SSD硬盘进行授权后，打开File Manager，我们可以看到两个SSD的分区，桌面上也有两个SSD的分区的快捷图标。如下图所示：

http://www.mcuzone.com/wiki/0010_MPSD2_5GD/0010_MPSD2_5GD_09.jpg

在树莓派终端中输入<code>df</code>命令，我们也可以看到两个SSD的分区信息，我们可以将这个SSD作为存储设备：

http://www.mcuzone.com/wiki/0010_MPSD2_5GD/0010_MPSD2_5GD_10.jpg

==== 4.1.2 对SSD硬盘进行测速 ====
因为MPS2.5G无法工作在PCIe Gen3模式下，所以我们无需更改PCIe模式，直接使用hdparm软件测试速度即可。

在上一节的分区信息中，我们可以看到两个SSD分区名为nvme0n1p1、nvme1n1p1：

对nvme0n1p1进行测速，运行命令，可多次运行，测试多次硬盘速度：

<code>sudo hdparm -t /dev/nvme0n1p1</code>

http://www.mcuzone.com/wiki/0010_MPSD2_5GD/0010_MPSD2_5GD_11.jpg

对nvme1n1p1进行测速，运行命令，可多次运行，测试多次硬盘速度：

<code>sudo hdparm -t /dev/nvme1n1p1</code>

http://www.mcuzone.com/wiki/0010_MPSD2_5GD/0010_MPSD2_5GD_12.jpg

可见两个测试硬盘的运行速度为430MB/s左右。

'''''注意：硬盘运行速度受硬盘质量、硬盘上的文件存储情况等多种因素影响，以上测试结果仅供参考，不作为实际产品的最终参数。'''''

=== 4.2 SSD用于系统启动 ===
关于启动顺序的设置，请参考下面的链接：

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

将树莓派OS烧写进SSD，然后拔掉TF卡，或者在启动顺序设置中，把从NVMe（SSD）启动设置成第一位。

经我们的测试，单个SSD插在任何一个SSD插槽上均可启动系统（横向插槽是04插槽，竖向插槽06插槽）；若两个插槽都插上SSD，如果只有一个SSD烧写了系统，那将从烧写了系统的SSD启动，若两个SSD都烧写了系统，则将从04插槽优先启动系统。插槽在扩展板上的位置如下图所示：

http://www.mcuzone.com/wiki/0010_MPSD2_5GD/0010_MPSD2_5GD_13.jpg

两个插槽的具体信息，可以在终端中输入lspci来查看：

http://www.mcuzone.com/wiki/0010_MPSD2_5GD/0010_MPSD2_5GD_14.jpg

=== 4.3 2.5G以太网测试 ===

==== 4.3.1 Internet网络测试 ====
MPSD2.5GD扩展板上的2.5G网口在树莓派OS下即插即用，系统起来后，在树莓派终端中输入ifconfig -a命令，两个网口分别被识别为eth1和eth2：

http://www.mcuzone.com/wiki/0010_MPSD2_5GD/0010_MPSD2_5GD_16.jpg

对两个网口分别连外网（200M宽带）测速，结果如下：

http://www.mcuzone.com/wiki/0010_MPSD2_5GD/0010_MPSD2_5GD_17.jpg

http://www.mcuzone.com/wiki/0010_MPSD2_5GD/0010_MPSD2_5GD_18.jpg

'''''注意：网络测速受网络环境和测试方法影响，速度请以实际为准，本测试仅供参考。'''''

==== 4.3.2 2.5G内网测试 ====
安装网络测速工具iperf3：

<code>sudo apt install iperf3</code>

http://www.mcuzone.com/wiki/0008_MPS2_5G/0008_MPS2_5G_04.jpg

利用iperf3，通过2.5G路由器，在树莓派OS与PC之间进行测速。

'''eth1测速结果如下：'''

当树莓派OS作为client时，速度大约为2.02Gbps：

http://www.mcuzone.com/wiki/0010_MPSD2_5GD/0010_MPSD2_5GD_19.jpg

当树莓派OS作为server时，速度大约为1.85Gbps：

http://www.mcuzone.com/wiki/0010_MPSD2_5GD/0010_MPSD2_5GD_20.jpg

'''eth2测速结果如下：'''

当树莓派OS作为client时，速度大约为2.02Gbps：

http://www.mcuzone.com/wiki/0010_MPSD2_5GD/0010_MPSD2_5GD_21.jpg

当树莓派OS作为server时，速度大约为1.84Gbps：

http://www.mcuzone.com/wiki/0010_MPSD2_5GD/0010_MPSD2_5GD_22.jpg

'''''注意：网络测速受网络环境和测试方法影响，速度请以实际为准，本测试仅供参考。'''''

==== 4.3.3 固定2.5G网口的MAC地址 ====
{{RTL8125_MAC}}

== '''五、Ubuntu系统下使用演示''' ==

=== 5.1 SSD作为存储扩展 ===

==== 5.1.1 SSD硬盘的操作 ====
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）#5.1 SSD用作存储扩展|SSD用作存储扩展（Ubuntu系统下）]]

[[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）#7.2 在PCIe Gen2下测试硬盘速度|安装硬盘测速软件hdparm]]

==== 5.1.2 查看SSD硬盘状态 ====
树莓派开发板默认设置为从TF卡启动，将两块SSD硬盘各自插入扩展板的M.2接口，从TF卡启动Ubuntu系统。

在Ubuntu系统中无需对SSD硬盘进行授权（但需在Files里面先进入一遍这两个分区），打开Files，我们可以在Other Locations中看到两个SSD的分区，桌面上也有两个SSD的分区的快捷图标。如下图所示：

http://www.mcuzone.com/wiki/0010_MPSD2_5GD/0010_MPSD2_5GD_05.jpg

在Ubuntu终端中输入<code>df</code>命令，我们也可以看到两个SSD的分区信息，我们可以将这个SSD作为存储设备：

http://www.mcuzone.com/wiki/0010_MPSD2_5GD/0010_MPSD2_5GD_06.jpg

==== 5.1.3 对SSD硬盘进行测速 ====
因为MPS2.5G无法工作在PCIe Gen3模式下，所以我们无需更改PCIe模式，直接使用hdparm软件测试速度即可。

在上一节的分区信息中，我们可以看到两个SSD分区名为nvme0n1p1、nvme1n1p1：

对nvme0n1p1进行测速，运行命令，可多次运行，测试多次硬盘速度：

<code>sudo hdparm -t /dev/nvme0n1p1</code>

http://www.mcuzone.com/wiki/0010_MPSD2_5GD/0010_MPSD2_5GD_07.jpg

对nvme1n1p1进行测速，运行命令，可多次运行，测试多次硬盘速度：

<code>sudo hdparm -t /dev/nvme1n1p1</code>

http://www.mcuzone.com/wiki/0010_MPSD2_5GD/0010_MPSD2_5GD_08.jpg

可见两个测试硬盘的运行速度为430MB/s左右。

'''''注意：硬盘运行速度受硬盘质量、硬盘上的文件存储情况等多种因素影响，以上测试结果仅供参考，不作为实际产品的最终参数。'''''

=== 5.2 SSD用于系统启动 ===
关于启动顺序的设置，请参考下面的链接：

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

将Ubuntu系统烧写进SSD，然后拔掉TF卡，或者在启动顺序设置中，把从NVMe（SSD）启动设置成第一位。

经我们的测试，单个SSD插在任何一个SSD插槽上均可启动系统（横向插槽是04插槽，竖向插槽06插槽）；若两个插槽都插上SSD，如果只有一个SSD烧写了系统，那将从烧写了系统的SSD启动，若两个SSD都烧写了系统，则将从06插槽优先启动系统（与树莓派OS相反）。插槽在扩展板上的位置如下图所示：

http://www.mcuzone.com/wiki/0010_MPSD2_5GD/0010_MPSD2_5GD_13.jpg

两个插槽的具体信息，可以在终端中输入lspci来查看：

http://www.mcuzone.com/wiki/0010_MPSD2_5GD/0010_MPSD2_5GD_15.jpg

=== 5.3 2.5G以太网驱动的使用 ===

==== 5.3.1 安装RTL8125驱动 ====
请参阅此链接：[[0009 MP2.5GD（双2.5G以太网）#5.1 安装Ubuntu系统下RTL8125驱动|双网口驱动安装步骤]]

==== 5.3.2 2.5G Internet网络测试 ====
对两个网口分别连外网（200M宽带）测速，结果如下：

http://www.mcuzone.com/wiki/0010_MPSD2_5GD/0010_MPSD2_5GD_23.jpg

http://www.mcuzone.com/wiki/0010_MPSD2_5GD/0010_MPSD2_5GD_24.jpg

'''''注意：网络测速受网络环境和测试方法影响，速度请以实际为准，本测试仅供参考。'''''

如果使用Ubuntu内置的Firefox浏览器时运行速度很慢或者经常无响应，建议安装轻量浏览器Falkon：

<code>sudo apt install falkon</code>

==== 5.3.3 2.5G内网测试 ====
安装网络测速软件iperf3：

<code>sudo apt install iperf3</code>

http://www.mcuzone.com/wiki/0009_MP2_5GD/0009_MP2_5GD_20.jpg

利用iperf3，在Ubuntu系统与PC之间进行测速。

第一个网口测速结果如下：

当Ubuntu系统作为client时，速度大约为2.35Gbps：

http://www.mcuzone.com/wiki/0010_MPSD2_5GD/0010_MPSD2_5GD_25.jpg

当Ubuntu系统作为server时，速度大约为1.84Gbps：

http://www.mcuzone.com/wiki/0010_MPSD2_5GD/0010_MPSD2_5GD_26.jpg

第二个网口测速结果如下：

当Ubuntu系统作为client时，速度大约为2.35Gbps：

http://www.mcuzone.com/wiki/0010_MPSD2_5GD/0010_MPSD2_5GD_27.jpg

当Ubuntu系统作为server时，速度大约为1.84Gbps：

http://www.mcuzone.com/wiki/0010_MPSD2_5GD/0010_MPSD2_5GD_28.jpg

'''''注意：网络测速受网络环境和测试方法影响，速度请以实际为准，本测试仅供参考。'''''

== '''六、OpenWrt系统操作演示''' ==

=== 6.1 概述 ===
MPSD2.5GD扩展板在OpenWrt系统下，扩展板上的两个2.5G网口可以作为LAN口，树莓派5上的原生网口可以作为WAN口，这样就能配置成一个双LAN口的2.5G路由器，同时接在LAN口上的设备之间的传输速度最高可达2.5Gbps。

=== 6.2 准备工作 ===
本文档使用的OpenWrt系统为：openwrt-bcm27xx-bcm2712-rpi-5-squashfs-sysupgrade-linux-6.1.100-20240805.img.gz

烧写OpenWrt系统并上电启动后，我们将网线一端插在树莓派5的原生网口上，另一端插在PC上，待PC的网卡与树莓派5上的网口连接成功后，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/2001_CM4_Ultra/2001_CM4_Ultra_53.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/2001_CM4_Ultra/2001_CM4_Ultra_54.jpg

=== 6.3 MPSD2.5D双LAN口的配置和应用 ===
MPSD2.5D的双LAN口配置与MP2.5D一致，可参阅以下链接：

[[0009 MP2.5GD（双2.5G以太网）#6.3 MP2.5D双LAN口的配置和应用|MP2.5D双LAN口的配置]]

测速（200M宽带）结果如下：

http://www.mcuzone.com/wiki/0010_MPSD2_5GD/0010_MPSD2_5GD_29.jpg

把两台具有2.5G网卡的PC（本文档为了区分，两台PC所使用的系统，一台Windows系统，一台Ubuntu系统，用户可以根据自己的需求使用适合的系统）分别接到eth1和eth2上，利用iperf3测速，结果如下：

http://www.mcuzone.com/wiki/0010_MPSD2_5GD/0010_MPSD2_5GD_30.jpg

实测Windows作为client端，Ubuntu作为server端，速度约为1.84Gbps；Windows作为server端，Ubuntu作为client端，速度约为2.34Gbps。

'''''注意：网络测速受网络环境和测试方法影响，速度请以实际为准，本测试仅供参考。'''''

=== 6.4 双SSD硬盘存储测试 ===
在OpenWrt系统下，我们可以将两个SSD硬盘同时作为存储设备使用，具体设置见下面链接，注意，需要将两个SSD硬盘都设置为共享目录：

[http://wiki.mcuzone.com/index.php?title=2001_CM4_Ultra%EF%BC%88CM4%E6%A0%B8%E5%BF%83%E6%9D%BF%E7%9A%84%E6%89%A9%E5%B1%95%E6%9D%BF%EF%BC%89#5.5_SSD%E7%A1%AC%E7%9B%98%E6%B5%8B%E8%AF%95 设置SSD硬盘为共享目录]

设置完毕后，我们在资源管理器中输入<code>\\192.168.198.1</code>（地址为扩展板的地址，视实际情况而不同），就能看到两个硬盘所映射的共享目录了：

http://www.mcuzone.com/wiki/0010_MPSD2_5GD/0010_MPSD2_5GD_31.jpg

测试结果如下：

第一块硬盘写测试：

http://www.mcuzone.com/wiki/0010_MPSD2_5GD/0010_MPSD2_5GD_32.jpg

第一块硬盘读测试：

http://www.mcuzone.com/wiki/0010_MPSD2_5GD/0010_MPSD2_5GD_33.jpg

第二块硬盘写测试：

http://www.mcuzone.com/wiki/0010_MPSD2_5GD/0010_MPSD2_5GD_34.jpg

第二块硬盘读测试：

http://www.mcuzone.com/wiki/0010_MPSD2_5GD/0010_MPSD2_5GD_35.jpg

=== 6.5 其它应用 ===
树莓派5的无线模块可以作为无线AP，也可以作为无线WAN口，关于这些应用的实现，请参考下列链接：

[[0008 MPS2.5G（SSD和2.5G以太网）#6.4 树莓派自带WiFI做无线AP（master模式）使用|树莓派自带WiFI做无线AP（master模式）使用]]

[[0008 MPS2.5G（SSD和2.5G以太网）#6.5 树莓派自带WiFi做Client使用|树莓派自带WiFi做Client使用]]

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