0005 MPS2242 2280 2280P（单SSD扩展板）

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关键词

树莓派5、Raspberry Pi 5、2230、2242、2280、Pi OS、Ubuntu、NVMe SSD、PCIe、固态硬盘 X1、Gen2、Gen3、AI、HAILO 8L、摄像头、OV5647、图像检测、图像识别、可选辅助供电

一、简介

MPS2242、MPS2280及MPS2280P是针对树莓派5设计的支持NVMe协议的SSD扩展板，它们的区别是分别支持2242和2280尺寸的SSD。可从SSD启动系统，也可以从TF卡启动系统SSD仅做存储用途。MPS2280P是在MSP2280基础上增加对硬盘的辅助供电接口，可达3A供电 。

二、硬件资源

2.1 分2242和2280两个版本的HAT，均支持NVMe协议 SSD固态硬盘；注意：不支持NGFF和SATA协议的盘；

MPS2242支持2230/2242尺寸的固态硬盘（默认焊接2242固定柱）；

MPS2280/MPS2280P版本支持2230/2242/2280尺寸的固态硬盘（默认焊接2280固定柱），

2.2 采用0.5mm间距16Pin PCIe2.0 x1接口连接；

2.3 MPS2242/MPS2280采用1.5A高效DC-DC电路，可支持绝大部分固态盘（受限于x1接口，固态盘的实际峰值功耗仅为额定功耗的1/3）；

2.4 一盏5V电源指示灯，一盏硬盘工作状态指示灯；

2.5 采用内凹开槽设计，40Pin上方无遮挡不影响杜邦线连接；

2.6 预留CSI/DSI出线槽；

2.7 扩展板沉金工艺，无铅生产，PCB板通过UL和ROHS认证，防火等级94V-0 。

2.8 MPS2280P采用3A高效DC-DC电路，硬盘可从PCIe接口取电，也可以通过2.54mm 2Pin和USB-C辅助供电接口获得3A供电，辅助供电可热插拔，支持绝大部分NVMe固态盘的供电需求。

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三、系统烧写及设置

3.1 概述

本文档采用树莓派OS及Ubuntu系统进行测试，

其中树莓派OS的版本为2024-07-04-raspios-bookworm-arm64.img.xz，

Ubuntu系统的版本为ubuntu-24.04-preinstalled-desktop-arm64+raspi.img.xz。

树莓派OS下载地址：

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

Ubuntu系统下载地址：

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

3.2 从TF卡启动

3.2.1 使用树莓派镜像烧录器烧写

首先在Windows端安装树莓派镜像烧录器，下载地址：https://www.raspberrypi.com/software/

安装完毕后将TF卡插入读卡器，读卡器插入PC的USB口，然后打开软件：

Raspberry Pi Device：选择Raspberry Pi 5；

请选择需要写入的操作系统：选择Raspberry Pi OS(64-bit)，为从树莓派官网下载系统镜像烧写（需联网）；选择Use Custom，则需要自行选择硬盘上已经下载的系统镜像（无需联网）；

储存卡：选择所需烧入的TF卡（即插在PC的USB接口的卡）；

选择完毕后按“NEXT”，进入下面这个界面:

1) 基于这个界面,建议点击“编辑设置”，将一些参数预设置进烧写软件，之后在系统启动时就不必再次设置，便于使用。

2) 基于前面界面,如果需要使用预设置的按“是”，不需要使用预设置的按“不”，进入下一页(如下图)，点击“是”，就开始烧写及验证完整性，烧写完毕后按提示取下卡即可。

以上介绍的是烧写树莓派OS，烧写Ubuntu系统也是用类似的操作，只是在“请选择需要写入的操作系统”时，需要选择Use Custom，然后选择预先下载的Ubuntu系统镜像即可。

3.2.2 使用balenaEtcher烧写

首先在WIndows端安装balenaEtcher，下载地址：https://etcher.balena.io/#download-etcher

安装完毕后,将TF卡插入读卡器，读卡器插入PC的USB口，然后打开软件：

从文件烧录：选择预先下载的树莓派OS或者Ubuntu系统镜像；

选择目标磁盘：选择所需烧入的TF卡（即插在PC的USB接口的卡）；

然后点击“现在烧录！”，就开始烧录了，等待烧录完毕即可。

3.2.3 启动系统

将TF卡从读卡器中取下，塞进树莓派开发版的TF卡卡槽，上电后即可进入系统。

3.3 从SSD硬盘启动

树莓派仅支持PCIe NVMe协议接口的SSD。

3.3.1 在TF卡上烧写树莓派OS镜像，然后从TF卡启动树莓派OS。

3.3.2 设置启动顺序并使能SSD。打开树莓派OS的终端，输入sudo rpi-eeprom-config --edit，修改 BOOT_ORDER为：

BOOT_ORDER=0xf416

修改或添加PCIE_PROBE为：

PCIE_PROBE=1

然后按Ctrl+X，保存退出并重启。

注意1：这个文件编辑后保存在树莓派开发板的E²PRom中，因此如果不更换树莓派开发板，只是更换系统的话，是不需要再次编辑的。

注意2：不同时期出货的树莓派5出厂设置并不相同，2024年出货的已经都使能固态盘启动。

其中启动顺序的说明如下：

即上述的BOOT_ORDER=0xf416表示启动顺序为NVMe（SSD）、SD（TF）卡、U盘，大家可以按照自己的需求设置启动顺序。

3.3.3 将SSD插入一个M.2（PCIe NVMe协议）转USB读卡器，将其接到PC上，使用与在TF卡上烧写镜像同样的方法烧写系统镜像到SSD，然后将SSD取下，插回扩展板，并上电启动系统（可以取下原本用来启动系统的TF卡）即可。

3.3.4 另一种烧写方法是直接在树莓派OS下烧写，需要准备一个U盘，将树莓派OS的镜像拷入U盘，将启动顺序设置成SD（TF）卡为第一位，NVMe（SSD）为第二位。然后将装好系统的TF卡、放有树莓派OS安装镜像的U盘，以及需要烧写的SSD都插上板子。

启动系统，此时系统从TF卡启动。最新的树莓派OS中包含有Imager，如果树莓派OS中没有Imager软件，可用下面的命令进行安装：

sudo apt install rpi-imager

在图形界面下将其打开。

3.3.7 在烧写界面中，选好device、OS、storage，开始烧写，注意，此时的storage需要选择SSD，而不能选择U盘。

在烧写中会跳出两次需要输入密码的界面，请输入系统的登录密码，等待烧写完毕后，关机，拔掉TF卡和U盘，再次重启，就是从SSD启动了。

四、树莓派系统下使用演示

4.1 SSD用作存储扩展

4.1.1 把树莓派开发板设置为从TF卡启动，将一块SSD硬盘插入扩展板的M.2接口，从TF卡启动树莓派OS。

4.1.2 在树莓派OS中，打开File Manager，我们可以看到SSD的分区。如下图所示：

如果需要对SSD操作，请点击分区图标，此时需要输入系统密码，然后点击“Authenticate”，授权成功后即可对SSD进行操作：

此时回到桌面，就可以看到SSD分区的快捷图标：

同时在终端中输入df，也可以看到SSD分区，我们可以将这个SSD作为存储设备。

4.2 SSD用于系统启动

4.2.1 将树莓派OS烧写进SSD硬盘，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。

4.2.2 将烧写好系统的进SSD硬盘插入扩展板的M.2接口，启动树莓派OS。

4.2.3 打开File Manager，我们可以看到在右下角显示剩余空间为106.3G（这块SSD硬盘的总容量为120G），同时在终端中输入df，也可以看到SSD被分成了两个分区，nvme0n1p1被用作系统分区，nvme0n1p2被用作存储分区。

五、Ubuntu系统下使用演示

5.1 SSD用作存储扩展

5.1.1 把树莓派开发板设置为从TF卡启动，将一块SSD硬盘插入扩展板的SSD M.2接口，从TF卡启动Ubuntu系统。

5.1.2 在Ubuntu系统中，与树莓派OS不同的是，我们不需要输入系统密码就可以对SSD进行操作。我们进入Files，点击Other Locations，可以看到SSD的分区（500GB Volume，挂载到/dev/nvme0n1p1）。如下图所示：

注意：如果要在终端中对SSD硬盘进行操作，必须按照上面的步骤先进一次SSD文件夹。

5.1.3 同时在桌面，也可以看到SSD分区的快捷图标：

在终端中输入lsblk，也可以看到这个SSD分区，我们可以将这个SSD作为存储设备。

5.2 SSD用于系统启动

5.2.1 将Ubuntu系统烧写进SSD硬盘，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。

5.2.2 将烧写好系统的进SSD硬盘插入扩展板的SSD M.2接口，启动Ubuntu系统。

5.2.3 我们进入Files，点击Other Locations，可以看到SSD的分区。在终端中输入df，可以看到SSD被分成了两个分区，nvme0n1p1被用作系统分区，nvme0n1p2被用作存储分区。

六、对SSD进行分区等操作

6.1 概述

本章以树莓派OS为例，介绍对安装在MPS2242/2280的SSD进行分区、挂载等操作。

6.2 使用GParted软件对SSD进行分区

6.2.1 下载GParted软件。打开树莓派OS终端，输入以下命令，安装GParted软件。

sudo apt install gparted

6.2.2 打开GParted软件，选择相应SSD。

打开GParted软件的命令是sudo gparted，打开后为图形化界面，我们在右上角的下拉菜单中选择SSD。

6.2.3 在对SSD进行分区前，首先要对该分区进行取消原来的挂载，在该分区上点右键，选择“Unmount”，取消挂载后，再次在此分区上点右键，选择“Delete”，删除分区。本SSD上有两个分区，对另一个分区也是如此操作。

6.2.4 删除分区完毕后，我们在菜单中选择“Edit - Apply All Operations”，接受上述所有的操作。GParted类似于DiskGenius，在没有Apply之前，是不会对分区进行真实的操作的。

6.2.5 然后在空白的SSD上点击右键，选择“New”，建立新分区，在这里我们建立了两个分区，格式为exfat，操作如下所示。

这样我们就完成了对SSD的分区。

6.3 挂载分区

6.3.1 此时SSD已经分为了两个区，这两个区可以在Windows下进行操作，但Linux和Windows不一样，需要对新建的分区进行挂载，挂载完毕后才能操作。我们首先用命令lsblk查看分区信息，可见新建的两个分区，名字分别为nvme0n1p1和nvme0n1p2。

然后我们依次输入以下命令，建立挂载点：

sudo mkdir /ssd1

sudo mkdir /ssd2

6.3.2 查看分区UUID，我们在树莓派终端中输入命令sudo blkid，如图所示，两个SSD分区的UUID分别是769F-F2E1和77F0-F2E1，将这两个值记录下来。

6.3.3 在树莓派终端中输入命令sudo nano /etc/fstab，在文件的末尾加入两行代码：

UUID=769F-F2E1 /ssd1 exfat defaults,umask=000,gid=1000 0 2

UUID=77F0-F2E1 /ssd2 exfat defaults,umask=000,gid=1000 0 2

保存后退出，然后重启系统，在树莓派终端中输入lsblk，可以看见nvme0n1p1和nvme0n1p2分别被挂载到ssd1和ssd2下。

此时我们也可以在文件目录的根目录下看到ssd1和ssd2两个目录，分别代表SSD上的两个分区，我们可以对这两个文件夹进行操作，这样就完成了分区的挂载。

七、使用hdparm对SSD硬盘进行测速

7.1 概述

树莓派5支持系统运行在 PCIe Gen2和 PCIe Gen3两种模式下，本章以树莓派OS为例，分别测试在PCIe Gen2和 PCIe Gen3两种模式下，SSD硬盘的运行速度。

7.2 在PCIe Gen2下测试硬盘速度

7.2.1 树莓派OS的默认配置是运行在PCIe Gen2下的，因此这里不需要改变系统配置。

7.2.2 安装硬盘测速软件hdparm。在树莓派终端下运行：

sudo apt install hdparm

7.3.3 在树莓派终端下运行df，查看SSD分区名为nvme0n1p1：

运行命令，可多次运行，测试多次硬盘速度：

sudo hdparm -t /dev/nvme0n1p1

可见此测试硬盘在PCIe Gen2下的运行速度为450MB/s左右。

7.3 在PCIe Gen3下测试硬盘速度

7.3.1 在树莓派终端中输入sudo nano /boot/firmware/config.txt，在最后一行加入下列代码：

dtparam=pciex1_gen=3

保存后退出并重启系统，这样就切换到了PCIe Gen3。

7.3.2 使用上节介绍的方法，运行命令，可多次运行，测试多次硬盘速度：

sudo hdparm -t /dev/nvme0n1p1

可见此测试硬盘在PCIe Gen3下的运行速度为880MB/s左右。

7.4 结论

PCIe Gen2的理论带宽是5Gbps，PCIe Gen3的理论带宽是8Gbps。对比PCIe Gen3下和PCIe Gen2下的测试结果，可见在PCIe Gen3下，因为带宽的影响，SSD硬盘的运行速度有所提高。

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。

八、AI模块（HAILO 8L）在MPS2242上的使用演示

8.1 概述

在各种实际应用的场合中，人们对于摄像头图像检测识别的需求逐渐增加，市面上也有许多利用AI的解决方案，本文所演示的方案是树莓派5搭配OV5647摄像头、MPS2242和HAILO 8L AI模块在树莓派5上的使用演示。

此操作演示同时也适用于我们司所有树莓派5的SSD相关的PCIE转接板，包括MPS2242-POE、MPS2280、MPS2280P、MPS2280Bi、MPS2280-POE、MPS2280D、MPS2.5G、MPSAI、MPSD2.5GD等。

（另外我司树莓派CM4扩展板上其它带CSI接口+M.2 SSD接口的板子均可使用，如CM4_SSD扩展板、CM4_3PCIE扩展板、CM4_Ultra扩展板、CM4_SSD+WiFi扩展板、CM4_SSD+双以太网、CM4_NAS等。）

注意：此操作演示需要确保能稳定连通外网（需自备方法），否则许多文件无法下载或下载不全，最后可能会造成代码运行失败。

8.2 更新系统

8.2.1 启动树莓派OS，在终端中执行：

sudo apt update

sudo apt full-upgrade

8.2.2 执行sudo rpi-eeprom-update，查看树莓派固件，确保树莓派的固件日期在2023年12月6日之后：

如上图所示，固件时间是2024年6月5日。

8.2.3 执行sudo raspi-config，根据下图依次选择对应选项：

选择完之后退出，系统会自动重启，如果没有自动重启，请手动执行 sudo reboot ，重启系统。

8.3 AI模块所需要的依赖安装

执行sudo apt install hailo-all，安装AI模块所需要的依赖安装：

完成后执行 sudo reboot ，重启系统，使这些设置生效。

执行hailortcli fw-control identify，如果出现以下输出则成功安装了HAILO 8L的依赖：

最后再执行rpicam-hello -t 10s，打开摄像头并出现预览窗口，确定摄像头正常。

8.4 图像识别检测

执行：

git clone --depth 1 https://github.com/raspberrypi/rpicam-apps.git ~/rpicam-apps

克隆rpicam-apps库：

克隆完成后，就可以开始进行图像的识别检测：

rpicam-hello -t 0 --post-process-file ~/rpicam-apps/assets/hailo_yolov6_inference.json --lores-width 640 --lores-height 640

鉴于本开发板的测试需要在外网下载大量数据，为了方便用户进行测试，用户在购买本开发板后，可以联系我司获取已经配置完毕的树莓派OS镜像。

九、应用选配

MPS2280 HAT有3个固定孔，此固定孔可以适配我们的一些CM4尺寸的功能模块，比如CM4 4G mini、CM4 CAT1 4G、CM4 GPS、CM4温湿度模块、CM4 4G语音模块，还有5V5A电源和5V5A PD电源等，而且可以多个叠加组装使用。

MPS2242也有可以利用2个固定孔来组装CM4 4G mini模块。

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