1005 RPi0-2U2E（双百兆网络双USB）：修订间差异

2024年9月20日 (五) 08:55的版本

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，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lsusb，如下图所示：

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：

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：

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：

# otg_mode=1（建议按此注释掉）

dtoverlay=dwc2,dr_mode=host（两处必须确保加上）

4.1.2 查看网络设备

打开树莓派OS的终端，输入命令ifconfig -a，如下图所示：

可以eth0和eth1为USB转百兆网卡，如下图所示，而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：

设置网卡优先级

利用udhcpc指定DNS服务器

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：

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

Linux下iperf3安装：

sudo apt-get install iperf3

百兆以太网测速结果：

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

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

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ifconfig -a，我们可以看到4G模块（eth2）已经正确获得了IP地址：

如果此时看不到4G模块（eth2），请检查连线是否正确，以及使用4.3.4节中提到的lsusb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，且正确指定DNS地址后，我们可以ping外网地址，如：

ping www.mcuzone.com

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：

ls /dev

此时应该能看到dev设备下有ttyACM0-2三个设备：

4.3.4 执行AT命令

下载minicom工具：

sudo apt-get install minicom

通过minicom打开AT命令串口：

sudo minicom -D /dev/ttyACM0

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：ate1，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。

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：

dtoverlay=dwc2,dr_mode=host

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。

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ip addr查看并记录下网卡名称：

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：

sudo nano /etc/netplan/50-cloud-init.yaml

按照下图编辑网卡配置文件：

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：

sudo apt install net-tools

5.4 设置网卡优先级与指定DNS服务器

执行命令ifconfig -a，查看两块网卡信息，均能获取IP地址：

关于该部分的知识，可参阅以下链接：

设置网卡优先级

利用udhcpc指定DNS服务器

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：

ping www.mcuzone.com

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：

sudo apt-get install iperf3

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：

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

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ifconfig -a，与之前的两个有线网卡比较，我们可以看到4G模块为enx2089846a96ab：

运行下面的命令，打开网卡配置文件：

sudo nano /etc/netplan/50-cloud-init.yaml

按照下图编辑网卡配置文件：

保存退出，然后重启。

执行命令ifconfig -a，查看外接4G模组信息，能获取IP地址：

关于该部分的知识，可参阅以下链接：

设置网卡优先级

利用udhcpc指定DNS服务器

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：

ping www.mcuzone.com

能ping通则说明联网成功。

5.6.3 测试AT命令

执行命令lsusb，如下图所示：

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：

sudo modprobe option

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

执行上述两条命令之后执行：

ls /dev

此时应该能看到dev设备下有ttyACM0-2三个设备：

下载安装minicom工具：

sudo apt-get install minicom

通过minicom打开AT命令串口：

sudo minicom -D /dev/ttyACM0

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：ate1，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。

常用AT命令：

1. 检查SIM卡是否识别到：

at+cpin?

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：

at+csq

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：

at+cops?

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at+csq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：

at+cgsn

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）：

at+reset

6. 关闭射频：

at+cfun=0

开启射频：

at+cfun=1

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：