0009 MP2.5GD

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关键词

树莓派5、PCIe、Switch、RL8125、2.5Gbps、以太网、iperf3测速

一、简介

树莓派5具备一个16Pin的PCIe接口，我们可以利用该接口进行多种外设的扩展。这次我们通过PCIe接口搭配PCIe Switch芯片扩展成两路PCIe接口，然后通过2个RTL8125芯片实现双2.5Gbps以太网的扩展。

该扩展板在树莓派OS和OpenWrt下无需驱动，上电后即可自动识别成eth1和eth2。如果使用Ubuntu系统则需要先安装RTL8125的驱动才可使用。

二、硬件资源

1. 一路0.5mm 16P PCIe接口，用于和树莓派5的PCIE连接，且采用PCIe Switch芯片，将PCIE一扩二；

2. 两路2.5Gbps以太网，RTL8125芯片；

3. 2.54-2p辅助供电接口，在同时使用2路2.5G网口满负载工作时若遇到供电不足，可以通过辅助供电接口供电；

4. 板子内凹设计，方便40Pin GPIO的操作使用；建议使用散热片；

5. 四个M2.5固定孔，和树莓派5匹配；

6. 采用优质电子元器件和沉金工艺，无铅生产；PCB通过UL认证和ROHS认证,防火等级94V-0；

7. 尺寸：85*56mm。

三、测试的系统版本

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

点击直达烧写方法说明。

四、树莓派系统的使用

4.1 识别2.5G以太网

2.5G网口在树莓派OS下即插即用，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：

对两个网口分别连外网（200M宽带）测速，结果如下：

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。

4.2 2.5G内网测试

安装网络测速工具iperf3：

sudo apt install iperf3

利用iperf3，通过2.5G路由器，在树莓派OS与PC之间进行测速。

4.2.1 eth1测速结果如下：

当树莓派OS作为client时，速度大约为2.02Gbps：

当树莓派OS作为server时，速度大约为1.84Gbps：

4.2.2 eth2测速结果如下：

当树莓派OS作为client时，速度大约为2.01Gbps：

当树莓派OS作为server时，速度大约为1.84Gbps：

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 固定以太网的MAC地址

2.5G网口为RTL8125网卡，在使用过程中的MAC地址是不固定的，每次重新上电后MAC地址都会随机改变。下面讲解如何为RTL8125网卡设置固定MAC地址。

本讲解也适用于Ubuntu系统。

首先在树莓派终端中查看RTL8125网卡的识别信息：

ipconfig -a

这里两块RTL8125网卡分别为eth1和eth2，实际操作中可能会因为系统识别名称不同而不同。

然后输入：

sudo mousepad /etc/systemd/system/macspoof@eth1.service

或：

sudo nano /etc/systemd/system/macspoof@eth1.service

eth1为上面显示的网卡识别名称。

运行上面的命令后会新建一个文档，输入以下文本：

[Unit]

Description=MAC Address Change %I

Wants=network-pre.target

Before=network-pre.target

BindsTo=sys-subsystem-net-devices-%i.device

After=sys-subsystem-net-devices-%i.device

[Service]

Type=oneshot

ExecStart=/usr/bin/ip link set dev %i address xx:xx:xx:xx:xx:xx

ExecStart=/usr/bin/ip link set dev %i up

[Install]

WantedBy=multi-user.target

其中“xx:xx:xx:xx:xx:xx”为想要指定的MAC地址，可以按MAC地址格式自行确定（不要和其它网络设备重复），设置完成后保存并退出。

随后输入下面的命令使能服务：

sudo systemctl enable macspoof@eth1.service

这样就完成了对eth1的固定MAC地址。

对如eth2这样的其它网卡，也是按照上述步骤进行操作。

全部操作完毕后重启系统，系统重启完毕后，执行ipconfig -a即可看到MAC地址更改成功：

五、Ubuntu系统的使用

5.1 安装2.5G以太网驱动

先给树莓派5联网，可以使用网线连接树莓派5上的千兆网口，也可以用树莓派5的wifi；

树莓派5的WiFi在Ubuntu系统下是即插即用的，WiFi连接无线网络如下：

Ubuntu系统默认无ifconfig工具，所以需要手动安装：

sudo apt install net-tools

输入ifconfig -a，可见此时并没有显示2.5G网卡：

接下来我们开始安装RTL8125驱动。

首先需要更新系统：

sudo apt-get update

接着准备编译环境：

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

然后安装驱动：

sudo apt-get install r8125-dkms

安装完成后输入：

sudo modprobe r8125

输入ifconfig -a就可以看到两个enxxx的网卡接口，这样就安装完毕2.5G网卡驱动：

对两个网口分别连外网（200M宽带）测速，结果如下：

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：

sudo apt install falkon

5.2 2.5G内网测试

安装网络测速软件iperf3：

sudo apt install iperf3

利用iperf3，在Ubuntu系统与PC之间进行测速。

enp3s0测速结果如下：

当Ubuntu系统作为client时，速度大约为2.34Gbps：

当Ubuntu系统作为server时，速度大约为1.83Gbps：

enp4s0测速结果如下：

当Ubuntu系统作为client时，速度大约为2.35Gbps：

当Ubuntu系统作为server时，速度大约为1.83Gbps：

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系统的使用

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上的原生千兆网口可以作为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。

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

6.1 登陆系统

用网线将树莓派5的原生网口插在PC上，系统启动后，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：

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root，默认密码为password：

6.3 双LAN口的配置

进入“系统 - TTYD终端”，输入ifconfig -a命令，可以看到有eth0、eth1、eth2三个网口，其中eth0为树莓派5的原生网口，eth1和eth2为扩展板的两个2.5G网口：

点击“网络 - 接口”，点击“修改”：

在“物理设置”中，把eth1和eth2（2.5G网口）选中，然后点击“保存&应用”按钮：

将网线从树莓派5的千兆网口中拔出，插入任意一个2.5G网口，待电脑与2.5G网口连接成功后，我们刷新管理页面，点击“网络 - 接口”，点击“修改”：

在“物理设置”中，把eth0前面的勾去掉，然后点击“保存”按钮：

回到“网络 - 接口”，点击“添加新接口”：

接口名称设置为WAN，接口协议选择DHCP客户端，接口选择eth0后点击“提交”按钮：

在防火墙设置中选择WAN口后点击“保存&应用”按钮：

把连接Internet网络的网线插到树莓派5的原生网口上，然后回到“网络 - 接口”，稍等片刻，就可以看见新建的WAN接口获取了IP地址，这样PC就可以通过此扩展板上网了：

测速（200M宽带）结果如下：

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：

实测Windows作为client端，Ubuntu作为server端，速度约为1.68Gbps；Windows作为server端，Ubuntu作为client端，速度约为2.17Gbps。

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 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：

树莓派自带WiFI做无线AP（master模式）使用

树莓派自带WiFi做Client使用

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