0001 MPRG4（基于树莓派5 PCIe设计）：修订间差异

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MPRG4(或称MPG4)是一款专为树莓派5设计的,通过PCIe接口扩展的四千兆网口扩展板。该扩展板通过PCIe接口外挂RTL8111H PCIe网口，然后进一步通过交换机芯片扩展成四路千兆网口。可用于以下几种场景：
MPRG4(或称MPG4)是一款专为树莓派5设计的,通过PCIe接口扩展的四千兆网口扩展板。该扩展板通过PCIe接口外挂RTL8111H PCIe网口，然后进一步通过交换机芯片扩展成四路千兆网口。可用于以下几种场景：


1.1 树莓派系统或Ubuntu系统下，其中一个网口连接上级路由器，剩余3个网口为附近其它需要联网的设备提供网络接入(四个网口位于同一个网段)，可省却一个外挂的交换机和电源。
1. 树莓派系统或Ubuntu系统下，其中一个网口连接上级路由器，剩余3个网口为附近其它需要联网的设备提供网络接入(四个网口位于同一个网段)，可省却一个外挂的交换机和电源。


1.2 OpenWrt软路由系统下，原生千兆配置为WAN口，扩展的四个网口配置为LAN口，可为四台设备提供网络接入服务。
2. OpenWrt软路由系统下，原生千兆配置为WAN口，扩展的四个网口配置为LAN口，可为四台设备提供网络接入服务。


注意1：四个千兆口位于同一个网段，由上游路由器来分配地址池。如果不接上游路由器,则在树莓派系统和Ubuntu系统下将无法获取合法IP地址(会收到169.254.xx.xx的IP地址，表示仅有物理网线连接但无合法IP地址)。
注意1：四个千兆口位于同一个网段，由上游路由器来分配地址池。如果不接上游路由器,则在树莓派系统和Ubuntu系统下将无法获取合法IP地址(会收到169.254.xx.xx的IP地址，表示仅有物理网线连接但无合法IP地址)。
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== '''二、硬件资源''' ==
== '''二、硬件资源''' ==
2.1 通过16Pin 0.5mm PCIe FPC线和树莓派5连接；
1. 通过16Pin 0.5mm PCIe FPC线和树莓派5连接；


2.2 板载RTL8111H芯片，实现PCIe转千兆以太网；
2. 板载RTL8111H芯片，实现PCIe转千兆以太网；


2.3 板载交换机芯片，将RTL8111H网口扩展为四个千兆以太网，这四个网口具备独立IP，但隶属于同一个网段；
3. 板载交换机芯片，将RTL8111H网口扩展为四个千兆以太网，这四个网口具备独立IP，但隶属于同一个网段；


2.4 一盏电源指示灯；
4. 一盏电源指示灯；


2.5 一个交换机复位键(Switch RST)，适用于树莓派系统和Ubuntu系统下开机一段时间后再插入网线获取不到合法IP的情况；
5. 一个交换机复位键(Switch RST)，适用于树莓派系统和Ubuntu系统下开机一段时间后再插入网线获取不到合法IP的情况；


2.6 一个外延的树莓派5开关机按键(同树莓派5自带开关机按键)；
6. 一个外延的树莓派5开关机按键(同树莓派5自带开关机按键)；


2.7 可选3D打印底座，可保护桌面不被划伤；
7. 可选3D打印底座，可保护桌面不被划伤；


2.8 可选钣金外壳，美观可靠；
8. 可选钣金外壳，美观可靠；


2.9 可选配4G模块安装在树莓派5上方来搭建4G路由器;
9. 可选配4G模块安装在树莓派5上方来搭建4G路由器;


2.10 尺寸：约86mmx75mm。
10. 尺寸：约86mmx75mm。


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注意：四网口无法接入不同网段的上游路由设备，即无法实现一条电信一条移动一条联通这样的多网聚合应用，也无法实现一个网口接外网一个网口接内网网段的桥接应用。
注意：四网口无法接入不同网段的上游路由设备，即无法实现一条电信一条移动一条联通这样的多网聚合应用，也无法实现一个网口接外网一个网口接内网网段的桥接应用。


== '''三、树莓派OS的使用''' ==
== '''三、树莓派OS的使用''' ==
树莓派系统下默认已经集成驱动，可直接使用。
树莓派系统下默认已经集成驱动，免驱，可直接使用。


树莓派OS下载地址：
树莓派OS下载地址：
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https://www.raspberrypi.com/software/operating-systems/
https://www.raspberrypi.com/software/operating-systems/


3.1 请根据需要烧写树莓派系统，支持32位和64位系统，由于PCIe接口已被占用，只能从TF卡启动；
=== 3.1 系统烧写 ===
请根据需要烧写树莓派系统，支持32位和64位系统，由于PCIe接口已被占用，只能从TF卡启动；


[[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]]
[[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]]


3.2 系统启动后，执行ifconfig，可看到有eth1设备，即为扩展的RTL8111H网卡：
=== 3.2 查看网络 ===
系统启动后，执行ifconfig，可看到有eth1设备，即为扩展的RTL8111H网卡：


http://www.mcuzone.com/wiki/0001_MPRG4/MPRG4_32.jpg
http://www.mcuzone.com/wiki/0001_MPRG4/MPRG4_32.jpg


3.3 PC连接至四网口中的任意一个，树莓派和PC各自运行iperf3进行测速，基本跑满：
=== 3.3 网络测试 ===
PC连接至四网口中的任意一个，树莓派和PC各自运行iperf3进行测速，基本跑满：


Windows版iperf3下载：
Windows版iperf3下载：
第74行： 第83行：


== '''四、Ubuntu系统的使用''' ==
== '''四、Ubuntu系统的使用''' ==
Ubuntu系统下载地址：
Ubuntu23.10版本加载网卡驱动的流程比较复杂和繁琐，不建议使用。
 
本文使用的Ubuntu系统版本为：ubuntu-24.04-preinstalled-desktop-arm64+raspi.img.xz，Ubuntu系统下载地址：


https://ubuntu.com/download/raspberry-pi
https://ubuntu.com/download/raspberry-pi
 
<!--
注意，Ubuntu系统下需要安装RTL8111H，而且要注意的是系统版本和驱动版本强相关，如有驱动编译问题可以联系我们获取已配置好驱动的镜像文件。
注意，Ubuntu系统下需要安装RTL8111H，而且要注意的是系统版本和驱动版本强相关，如有驱动编译问题可以联系我们获取已配置好驱动的镜像文件。


驱动编译流程如下：
驱动编译流程如下：


=== 4.1 下载网卡RTL8125驱动 ===
=== 4.1 下载网卡RTL8111H驱动 ===
https://www.realtek.com/Download/List?cate_id=584  找到此驱动将其下载至本地。
https://www.realtek.com/Download/List?cate_id=584  找到此驱动将其下载至本地。


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http://www.mcuzone.com/wiki/0001_MPRG4/r8168-8.052.01.tar.bz2
http://www.mcuzone.com/wiki/0001_MPRG4/r8168-8.052.01.tar.bz2


=== 4.2 加载和验证驱动（Ubuntu23.10下） ===
=== 4.2 加载和验证驱动（Ubuntu23.10） ===
下载完成后使用SSH等工具将压缩包放至Ubuntu系统下，接下来按照以下步骤进行驱动安装：
下载完成后使用SSH等工具将压缩包放至Ubuntu系统下，接下来按照以下步骤进行驱动安装：


第150行： 第161行：


<code>apt-get install shim-signed</code>
<code>apt-get install shim-signed</code>
-->
=== 4.1 安装驱动 ===
加载和验证驱动


=== 4.3 加载和验证驱动（Ubuntu24.04下） ===
Ubuntu24.04下可以直接下载驱动源码并编译，步骤如下：
Ubuntu24.04下可以直接下载驱动源码并编译，步骤如下：


第163行： 第176行：


<code>sudo modprobe r8168</code>
<code>sudo modprobe r8168</code>
 
<!--'''''注意：如果按照上面的Ubuntu23.10的步骤执行的话，会在在执行build时报<code>ERROR (dkms apport)</code>，从而无法进行下去。'''''-->
'''''注意：如果按照上面的Ubuntu23.10的步骤执行的话，会在在执行build时报<code>ERROR (dkms apport)</code>，从而无法进行下去。'''''
=== 4.2 网络测试 ===
 
=== 4.4 验证安装结果 ===
运行如下命令即可看到enxxx的有线网接口：
运行如下命令即可看到enxxx的有线网接口：


第179行： 第190行：
'''''注意，在Ubuntu系统下RTL8111H网卡被识别成了enxxxx的名称，同样的交换机作为物理层芯片并不会显示在网卡列表里面。'''''
'''''注意，在Ubuntu系统下RTL8111H网卡被识别成了enxxxx的名称，同样的交换机作为物理层芯片并不会显示在网卡列表里面。'''''


== '''五、OpenWrt系统下MPRG4扩展板操作演示''' ==
== '''五、OpenWrt系统的操作''' ==


=== 5.1 概述 ===
=== 5.1 概述 ===
MPRG4扩展板在OpenWrt系统下可配置为一进四出的交换机模式，树莓派自带网口配置为WAN口，扩展板四个网口可以供其他设备使用，获得同网段的IP地址。
MPRG4扩展板的网口在OpenWrt系统下是免驱的，且可配置为一进四出的交换机模式，我们可以将树莓派自带网口配置为WAN口，扩展板四个网口做LAN，可以供其他设备使用，获得同网段的IP地址。


=== 5.2 准备工作 ===
本文使用的OpenWrt系统为：openwrt-bcm27xx-bcm2712-rpi-5-squashfs-sysupgrade-linux-6.1.92-20240530a.img.gz
本文使用的OpenWrt系统为：openwrt-bcm27xx-bcm2712-rpi-5-squashfs-sysupgrade-linux-6.1.92-20240530a.img.gz


烧写OpenWrt系统并上电启动后，我们通过树莓派自带网口连接网线至PC网口，然后打开网页浏览器输入192.168.198.1进入OpenWrt系统。
=== 5.2 准备工作 ===
默认状态下，树莓派自带的网口为LAN口，我们通过树莓派自带网口连接网线至PC网口，上电且启动系统后，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>。
默认用户名为<code>root</code>，默认密码为<code>password</code>。
第197行： 第208行：
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在电脑端使用终端软件（如SecureCRT等）连接开发板，可以看到设备识别：
在电脑端使用终端软件（如SecureCRT等）连接开发板，可以看到设备识别，在默认状态下，eth0为LAN口，即树莓派自带的网口，这里设置成了网桥模式，网络地址在br-lan里面看：


http://www.mcuzone.com/wiki/0001_MPRG4/MPRG4_21.png
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第209行： 第220行：
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=== 5.3 设置OpenWrt系统 ===
=== 5.3 设置网络端口 ===
设备正常识别后，我们打开网络-接口。
设备正常识别后，我们打开网络-接口。


第236行： 第247行：
http://www.mcuzone.com/wiki/0001_MPRG4/MPRG4_28.png
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=== 5.4 网络测试 ===
=== 5.3 网络测试 ===
将WAN口接入上级路由器，扩展板的四个网口就可以连接其他网络设备获取网络，我们将两个网口连接两台PC简单测试一下网络带宽。
重启设备，将新的WAN口，即树莓派自带的网口接入上级路由器，而扩展板的四个网口此时为LAN口，就可以连接其他网络设备获取网络，我们将两个网口连接两台PC简单测试一下网络带宽。


使用iperf3在两台电脑之间互相测试：
使用iperf3在两台电脑之间互相测试：
第247行： 第258行：
可见测试结果正常。
可见测试结果正常。


== '''六、Radxa Rock 5C(RK3588S2)搭配四网口扩展板MPRG4操作演示''' ==
== '''六、搭配Radxa Rock 5C(RK3588S2)的操作''' ==


=== 6.1 概述 ===
=== 6.1 概述 ===
Radxa的Rock 5C基于RK3588S2设计，具备一路千兆以太网和四个USB口，并引出了和树莓派5兼容的PCIe接口，我们可以通过该接口来扩展各类原本为树莓派5设计的PCIe扩展板。这次我们演示使用的是四网口扩展板。
Radxa的Rock 5C基于RK3588S2设计，具备一路千兆以太网和四个USB口，尺寸兼容树莓派5，且并引出了和树莓派5兼容的PCIe接口，我们可以通过该PCIe接口来扩展各类原本为树莓派5设计的PCIe扩展板。这里我们将MPRG4扩展板配套测试。


演示使用的软硬件平台：
演示使用的软件平台：


本文采用的系统版本为：debian bullseye kde b3，github下载地址：
本文采用的系统版本为：debian bullseye kde b3，github下载地址：


https://github.com/radxa-build/rock-5c/releases/
https://github.com/radxa-build/rock-5c/releases/
扩展板：MPRG4四网口扩展板


http://www.mcuzone.com/wiki/0001_MPRG4/MPRG4_09.png
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第265行： 第274行：


=== 6.2 准备工作 ===
=== 6.2 准备工作 ===
6.2.1 连接好Rock 5C和MPRG4。
系统烧写到TF卡后插卡启动，默认账户登录密码是radxa。
 
6.2.2 系统烧写到TF卡后插卡启动，默认账户登录密码是radxa。


6.2.3 进入系统后在菜单下找到konsole进入命令行终端。
进入系统后在菜单下找到konsole进入命令行终端。


6.2.4 执行<code>lspci</code>，确保能看到RTL8111的设备信息。（能看到说明扩展板硬件正常，如果看不到要检查FPC连接可靠性，注意FPC线缆有朝向，有一侧注明了RPi5要连接到Rock 5C。）
执行<code>lspci</code>，确保能看到RTL8111的设备信息。（能看到说明扩展板硬件正常，如果看不到要检查FPC连接可靠性，注意FPC线缆有朝向，有一侧注明了RPi5要连接到Rock 5C。）


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6.2.5 将网线连接至原生千兆，执行：
将网线连接至原生千兆，执行：


<code>sudo apt-get update</code>
<code>sudo apt-get update</code>
第287行： 第294行：
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=== 6.3 安装驱动 ===
=== 6.3 安装驱动及测试 ===
6.3.1 以dkms的方式安装驱动即可。
以dkms的方式安装驱动即可：


<code>sudo apt-get install r8168-dkms</code>
<code>sudo apt-get install r8168-dkms</code>
第294行： 第301行：
<code>sudo modprobe r8168</code>
<code>sudo modprobe r8168</code>


6.3.2 安装完毕后执行<code>sudo ifconfig -a</code>检查是否有enp开头网卡，即为RTL8111网卡，注意，交换机是物理层设备，ifconfig是看不到的。
安装完毕后执行<code>sudo ifconfig -a</code>检查是否有enp开头网卡，即为RTL8111网卡，注意，交换机是物理层设备，ifconfig是看不到的。


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6.3.3 通过ping包确认网络是否连通：
通过ping包确认网络是否连通：


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第304行： 第311行：
至此，网卡驱动已经安装完成并可正常运行。
至此，网卡驱动已经安装完成并可正常运行。


6.3.4 使用iperf3测速，基本能跑满千兆。
我们也可以使用iperf3测速，基本能跑满千兆。


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2024年11月15日 (五) 10:55的最新版本

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关键词

树莓派5、Raspberry Pi 5、MPRG4、MPG4、RTL8111H、四千兆网口扩展板、Pi OS、Ubuntu、OpenWrt、软路由、交换机、Radxa、Rock 5C

一、简介

MPRG4(或称MPG4)是一款专为树莓派5设计的,通过PCIe接口扩展的四千兆网口扩展板。该扩展板通过PCIe接口外挂RTL8111H PCIe网口，然后进一步通过交换机芯片扩展成四路千兆网口。可用于以下几种场景：

1. 树莓派系统或Ubuntu系统下，其中一个网口连接上级路由器，剩余3个网口为附近其它需要联网的设备提供网络接入(四个网口位于同一个网段)，可省却一个外挂的交换机和电源。

2. OpenWrt软路由系统下，原生千兆配置为WAN口，扩展的四个网口配置为LAN口，可为四台设备提供网络接入服务。

注意1：四个千兆口位于同一个网段，由上游路由器来分配地址池。如果不接上游路由器,则在树莓派系统和Ubuntu系统下将无法获取合法IP地址(会收到169.254.xx.xx的IP地址，表示仅有物理网线连接但无合法IP地址)。

注意2：在树莓派系统和Ubuntu系统下如果开机时没有插网线一段时间后系统将会获取到169.254.xx.xx的IP地址，此时即便插入来自上游路由器的网线后系统也获取不到合法IP，需要按一下扩展板上的交换机复位键才能重新获取到合法IP地址。

二、硬件资源

1. 通过16Pin 0.5mm PCIe FPC线和树莓派5连接；

2. 板载RTL8111H芯片，实现PCIe转千兆以太网；

3. 板载交换机芯片，将RTL8111H网口扩展为四个千兆以太网，这四个网口具备独立IP，但隶属于同一个网段；

4. 一盏电源指示灯；

5. 一个交换机复位键(Switch RST)，适用于树莓派系统和Ubuntu系统下开机一段时间后再插入网线获取不到合法IP的情况；

6. 一个外延的树莓派5开关机按键(同树莓派5自带开关机按键)；

7. 可选3D打印底座，可保护桌面不被划伤；

8. 可选钣金外壳，美观可靠；

9. 可选配4G模块安装在树莓派5上方来搭建4G路由器;

10. 尺寸：约86mmx75mm。

MPRG4_35.jpg

MPRG4_36.jpg

MPRG4_37.jpg

MPRG4_38.jpg

注意：四网口无法接入不同网段的上游路由设备，即无法实现一条电信一条移动一条联通这样的多网聚合应用，也无法实现一个网口接外网一个网口接内网网段的桥接应用。

三、树莓派OS的使用

树莓派系统下默认已经集成驱动，免驱，可直接使用。

树莓派OS下载地址：

https://www.raspberrypi.com/software/operating-systems/

3.1 系统烧写

请根据需要烧写树莓派系统，支持32位和64位系统，由于PCIe接口已被占用，只能从TF卡启动；

点击直达烧写方法说明

3.2 查看网络

系统启动后，执行ifconfig，可看到有eth1设备，即为扩展的RTL8111H网卡：

MPRG4_32.jpg

3.3 网络测试

PC连接至四网口中的任意一个，树莓派和PC各自运行iperf3进行测速，基本跑满：

Windows版iperf3下载：

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

Linux下iperf3安装：

sudo apt-get install iperf3

MPRG4_03.jpg

四网口之间的iperf3测试也一样可以跑满。

注意1：四个端口的交换机是物理层设备，系统下不可见。

注意2：如果开机前没有插网线连接至上级路由器，一段时间后即便接入网线也会无法联网(IP地址为169.254.xx.xx)，此时需要按一下交换机的复位键(丝印标记为Switch RST).

四、Ubuntu系统的使用

Ubuntu23.10版本加载网卡驱动的流程比较复杂和繁琐，不建议使用。

本文使用的Ubuntu系统版本为：ubuntu-24.04-preinstalled-desktop-arm64+raspi.img.xz，Ubuntu系统下载地址：

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

4.1 安装驱动

加载和验证驱动

Ubuntu24.04下可以直接下载驱动源码并编译，步骤如下：

准备编译环境：

sudo apt-get install --reinstall linux-headers-$(uname -r) linux-headers-generic build-essential dkms

下载编译驱动：

sudo apt install r8168-dkms

sudo modprobe r8168

4.2 网络测试

运行如下命令即可看到enxxx的有线网接口：

ifconfig -a

MPRG4_34.jpg

使用iperf3测速，基本能跑满千兆。

MPRG4_06.png

注意，在Ubuntu系统下RTL8111H网卡被识别成了enxxxx的名称，同样的交换机作为物理层芯片并不会显示在网卡列表里面。

五、OpenWrt系统的操作

5.1 概述

MPRG4扩展板的网口在OpenWrt系统下是免驱的，且可配置为一进四出的交换机模式，我们可以将树莓派自带网口配置为WAN口，扩展板四个网口做LAN，可以供其他设备使用，获得同网段的IP地址。

本文使用的OpenWrt系统为：openwrt-bcm27xx-bcm2712-rpi-5-squashfs-sysupgrade-linux-6.1.92-20240530a.img.gz

5.2 准备工作

默认状态下，树莓派自带的网口为LAN口，我们通过树莓派自带网口连接网线至PC网口，上电且启动系统后，打开网页浏览器输入192.168.198.1进入OpenWrt系统。

默认用户名为root，默认密码为password。

MPRG4_17.png

浏览器地址可以在Windows设置中找到网络和Internet，在以太网中打开连接的网络查看IP地址。

MPRG4_18.png

在电脑端使用终端软件（如SecureCRT等）连接开发板，可以看到设备识别，在默认状态下，eth0为LAN口，即树莓派自带的网口，这里设置成了网桥模式，网络地址在br-lan里面看：

MPRG4_21.png

MPRG4_22.png

SecureCRT软件可按照以下方式设置：

MPRG4_19.png

MPRG4_20.png

5.3 设置网络端口

设备正常识别后，我们打开网络-接口。

MPRG4_23.png

随后我们点击添加新接口，设置好名称、接口协议，将WAN口设置为eth0。

MPRG4_24.png

点击”提交“后在防火墙设置选中WAN。

MPRG4_25.png

设置完后我们点击”保存“，注意不要点击”保存&应用“，否则将进入不了系统。

点击返回至概况后，我们点击LAN口修改。

MPRG4_26.png

在物理设置下将接口设置为eth1。

MPRG4_27.png

设置完成后我们点击”保存&应用“。注意，因为此时网络设置发生了变化，所以会一直显示”正在应用更改“，这不是故障，我们稍等片刻后就可以进行下一步操作。

MPRG4_28.png

5.3 网络测试

重启设备，将新的WAN口，即树莓派自带的网口接入上级路由器，而扩展板的四个网口此时为LAN口，就可以连接其他网络设备获取网络，我们将两个网口连接两台PC简单测试一下网络带宽。

使用iperf3在两台电脑之间互相测试：

MPRG4_29.png

MPRG4_30.png

可见测试结果正常。

六、搭配Radxa Rock 5C(RK3588S2)的操作

6.1 概述

Radxa的Rock 5C基于RK3588S2设计，具备一路千兆以太网和四个USB口，尺寸兼容树莓派5，且并引出了和树莓派5兼容的PCIe接口，我们可以通过该PCIe接口来扩展各类原本为树莓派5设计的PCIe扩展板。这里我们将MPRG4扩展板配套测试。

演示使用的软件平台：

本文采用的系统版本为：debian bullseye kde b3，github下载地址：

https://github.com/radxa-build/rock-5c/releases/

MPRG4_09.png

MPRG4_10.png

6.2 准备工作

系统烧写到TF卡后插卡启动，默认账户登录密码是radxa。

进入系统后在菜单下找到konsole进入命令行终端。

执行lspci，确保能看到RTL8111的设备信息。（能看到说明扩展板硬件正常，如果看不到要检查FPC连接可靠性，注意FPC线缆有朝向，有一侧注明了RPi5要连接到Rock 5C。）

MPRG4_15.png

将网线连接至原生千兆，执行：

sudo apt-get update

sudo apt-get upgrade

sudo apt-get install net-tools

安装完毕net-tools后才能使用ifconfig工具，当然你也可以使用其它工具来操作网络。

MPRG4_11.png

6.3 安装驱动及测试

以dkms的方式安装驱动即可：

sudo apt-get install r8168-dkms

sudo modprobe r8168

安装完毕后执行sudo ifconfig -a检查是否有enp开头网卡，即为RTL8111网卡，注意，交换机是物理层设备，ifconfig是看不到的。

MPRG4_16.png

通过ping包确认网络是否连通：

MPRG4_13.png

至此，网卡驱动已经安装完成并可正常运行。

我们也可以使用iperf3测速，基本能跑满千兆。

MPRG4_14.png

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