0001 MPRG4（基于树莓派5 PCIe设计）
关键词：
树莓派5 MPRG4 四千兆网口扩展板 Pi OS Ubuntu OpenWrt 软路由 交换机
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 FPC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，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，可选3D打印底座，可保护桌面不被划伤；
7，可选钣金外壳，美观可靠；
8，可选外延的树莓派5开关机按键(树莓派5自带开关机按键，同时有预留插针孔用于外延开关机按键)；
9，板子尺寸：约86mmx75mm
另可选配4G模块安装在树莓派5上方来搭建4G路由器。
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、树莓派系统下使用演示
请先连接好FPC线。注意，如果是使用PCIE专用线，上面有标记树莓派5的朝向。
树莓派系统下默认已经集成驱动，可直接使用。
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，可从TF启动；
2，系统启动后，执行ifconfig -a，可看到有eth1设备，即为扩展的RTL8111H网卡：
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：
Windows版iperf3下载：
http://www.mcuzone.com/down/Software.asp?ID=10000634
Linux下iperf3安装：
sudo apt-get install iperf3
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系统下的使用演示
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：
官网下载网卡驱动包：
https://www.realtek.com/Download/List?cate_id=584 找到此驱动将其下载至本地。
官网最新驱动可能不适用于Ubuntu最新系统，如果安装不了请使用我司当前的驱动版本
http://www.mcuzone.com/r8168-8.052.01.tar.bz2
加载和验证驱动：
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：
1.更新系统和头文件：
sudo apt-get update
sudo apt-get upgrade
理论上不需要更新头文件，Ubuntu不同于Pi OS，upgrade的时候头文件也会一并更新。
如果后续报头文件问题，用以下命令检查头文件：
sudo apt-get install linux-headers-$(uname -r)
2.准备编译环境：
sudo apt-get install --reinstall linux-headers-$(uname -r) linux-headers-generic build-essential dkms
3.解压对应的源码到/usr/src：
sudo tar xvf r8168-8.052.01.tar.bz2 -C /usr/src
4.添加一个dkms.conf：
添加一个dkms.conf到/usr/src/r8168-8.052.01/dkms.conf，内容如下：
PACKAGE_NAME=Realtek_r8168
PACKAGE_VERSION=8.052.01
DEST_MODULE_LOCATION=/updates/dkms
BUILT_MODULE_NAME=r8168
BUILT_MODULE_LOCATION=src/
MAKE="'make' -C src/ all"
CLEAN="'make' -C src/ clean"
AUTOINSTALL="yes"
注意：请在本Ubuntu系统下建立此文件，如果在Windows下建立此文件并直接拷入本Ubuntu系统的话会有字符格式问题，从而造成编译无法通过。
5.编译DKMS：
sudo dkms add -m r8168 -v 8.052.01
sudo dkms build -m r8168 -v 8.052.01
sudo dkms install -m r8168 -v 8.052.01
sudo depmod -a
sudo modprobe r8168
如果dkms.conf的字符格式有问题，在执行add时就会编译错误，之后即使改正了dkms.conf，在执行add时仍会报Error! DKMS tree already contains，此时请执行下列语句，之后再重新执行add：
sudo rm -r /var/lib/dkms/8812au
如果在执行build时报binary update-secureboot-policy not found，请执行下列语句，之后再重新执行build：
apt-get install shim-signed
如果在执行build时报ERROR (dkms apport)，请执行下面语句代替build之后的语句：
sudo apt install r8168-dkms
sudo modprobe r8168
6.验证安装结果：
运行如下命令即可看到enxxx的有线网接口：
ifconfig -a