2009 CM4/CM5 SSD WiFi6

关键词

树莓派、CM4核心板、千兆以太网、RPiOS、Ubuntu、SSD、NVMe SSD、PCIe、DSI、CSI、OV5647、WiFi6

一、简介

CM4_SSD+WiFi6扩展板

三、烧写系统

本文档采用树莓派OS和Ubuntu系统进行测试。

1. 树莓派OS的版本为2024-11-19-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系统的版本为ubuntu-24.10-preinstalled-desktop-arm64+raspi.img.xz，

Ubuntu系统下载地址：

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

3.1 TF卡的烧写

树莓派CM4核心板分2个大类，一类是不带eMMC版本，仅限从TF卡启动系统；一类是带eMMC版本，仅限从eMMC启动系统，那对应扩展板上的TF卡将无效。

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 4；

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”，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。

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。

点击“是”，就开始烧写及验证完整性。

以上介绍的是烧写树莓派OS，烧写Ubuntu系统或者OpenWrt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

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

烧写完毕后，将TF卡从读卡器中取下，插入CM4_SSD+WiFi6扩展板的TF卡卡槽，上电后即可进入系统。

3.2 eMMC的烧写

如果核心板具有板载eMMC，则系统将会忽略TF卡，而从eMMC启动。

要烧写系统到eMMC，首先需要在PC上安装驱动包，下载地址：

http://www.mcuzone.com/down/Software.asp?ID=10000623

然后使用跳线帽短接扩展板BOOT脚和GND脚（WiFi6接口旁边）：

01

使用USB Type A-C数据线将扩展板上的USB OTG接口（即扩展板的USB-C口）连接至电脑，连接上电脑之后，打开计算机的设备管理器，查看是否有新的USB设备出现。在下图中的是名称为“BCM2711 Boot”的USB设备：

PC的开始菜单的所有程序下，Raspberry Pi下面有个rpiboot：

打开这个软件，计算机会将emmc或者TF卡格式化并分区：

稍等片刻，在资源管理器中会出现一个分区（本例中的分区名为bootfs，具体名称视实际情况而不同）：

接下来我们就可以使用balenaEtcher软件对这个分区进行烧写了。

打开balenaEtcher软件，第一项点击“从文件烧录”，选择你要烧录到eMMC的文件，第二项选择上面的那个bootfs分区，然后点击“现在烧录”，就开始烧录文件了：

烧写完成后，把短路帽都拔掉，重新上电，启动系统即可。

3.3 注意事项

1. 如果使用树莓派系统，系统启动后卡死或者键盘鼠标无法使用，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，如果是烧写在eMMC上，则请在烧写完毕后，再次使用一次rpiboot工具使系统分区显示出来，然后打开系统分区根目录下的config.txt检查USB的初始化脚本：

然后按照下面红框所示的两处进行修改：

2. 如果使用Ubuntu系统，系统启动后键盘鼠标无法使用，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，如果是烧写在eMMC上，则请在烧写完毕后，再次使用一次rpiboot工具使系统分区显示出来，然后打开系统分区根目录下的config.txt检查USB的初始化脚本。

需要确认下图中的红框处是否配置完全，如果没有，请手动添加完整并保存文件：

也可以将红框处这一行删除后保存文件：

3. Ubuntu系统的desktop版本对硬件要求较高，如果核心板只有1G内存，有可能在运行时速度很慢甚至死机，建议使用内存为2G或以上的核心板进行安装使用。

四、树莓派OS的操作

4.1 测试USB口

在树莓派终端中执行lsusb及lsusb -t，显示如下：

Bus 001的Decice 003、004、007表示三个USB2.0-A口，识别都正常。

Bus 01为为USB 2.0接口，480M，工作模式也正常。

4.2 测试SSD硬盘

将SSD硬盘插入CM4_SSD+WiFi6扩展板的M.2接口，上电启动系统。

在树莓派终端中执行lspci，查看SSD硬盘信息（红框处）：

执行df，我们可以看到这个SSD分区名为nvme0n1p1（红框处）：

默认状态下，SSD硬盘运行在 PCIe Gen2下，不支持CIe Gen3。

安装硬盘测速软件hdparm，在树莓派终端下运行：

sudo apt install hdparm

运行接口测速命令，可多次运行，测试多次硬盘速度：

sudo hdparm -t /dev/nvme0n1

因为板子上的SSD接口和WiFi6接口实际上是由一路PCIe通过一个switch一分为二，这样反映到SSD上就会对速度有所影响，测试结果如下：

次数	传输速度MB/s
1	375.85
2	374.47
3	378.77
4	376.61
5	375.08
平均	376.16

4.3 测试WiFi6

树莓派官方系统核心板自带WiFi和PCIe扩展WiFi共存，因此，若使用带WiFi功能的树莓派CM4核心板，在安装WiFi6驱动后，核心板自带的WiFi模块将自动关闭，无法使用。在此也建议可以使用不带WiFi的CM4核心板。

在WiFi6接口中插入一块WiFi6无线网卡（本文档以AX210为例），启动系统后在树莓派终端中执行lspci，红框处即为AX210 WiFi9模组：

4.3.1 安装驱动

在树莓派终端下更新头文件：

sudo apt install -y raspberrypi-kernel-headers firmware-iwlwifi flex yacc

然后下载源码：

mkdir wifi && cd wifi

wget http://www.mcuzone.com/wiki/2004_CM4_WiFi7/backport-iwlwifi-20231029.tar.bz2

sudo tar -xvf backport-iwlwifi-20231029.tar.bz2

准备编译环境：

sudo make defconfig-iwlwifi-public

sudo sed -i 's/CPTCFG_IWLMVM_VENDOR_CMDS=y/# CPTCFG_IWLMVM_VENDOR_CMDS is not set/' .config

编译源码：

sudo make -j 4

sudo make install

注意，编译时如果使用-j 4出现死机或者报错，请使用-j 2或者-j 1进行编译。

安装完成后提示重启系统，请重启：

sudo reboot

4.3.2 测试WiFi6

重启系统后，我们就可以在网络连接里面使用WiFi6模块连接无线AP了：

注意，此时核心板自带的WiFi模块已自动关闭，被WiFi6模块所取代。

点击桌面右上角网络图标 - Advanced Options - Connection Information...，在网络连接的信息中，我们也可以看到这个驱动为iwlwifi的网络连接（如果是核心板自带的无线网卡，驱动会显示为brcmfmac）：

在树莓派终端中执行ifconfig -a，结果如下：

这里的wlan0为WiFi6模块。

我们使用网速测试软件iperf3进行测速。

Windows版iperf3下载：

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

Linux下iperf3安装：

sudo apt-get install iperf3

测速所使用的硬件设备：

路由器为小米BE6500 Pro（WiFi6/7+四口2.5G路由器），CM4_SSD+WiFi6扩展板距离路由器约1米。

扩展板的AX210连接WiFi6无线网络（5G热点），与同一路由器下的Windows系统进行iperf3测速。

扩展板作为client，单线程测速：

速度为为505Mbps左右。

30个线程测速：

速度为为1.31Gbps左右。

扩展板作为server，单线程测速：

速度为为557Mbps左右。

30个线程测速：

扩展板作为server，单线程测速：

速度为为1.97Gbps左右。

	单线程(Mbps)	30线程(Gbps)
Client	505	1.31
Server	557	1.97

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。

4.3.3 双无线网卡测试

另外也可以通过在SSD接口上安装一块SSD转WiFi6转接板，然后将无线网卡插入该转接板，重启即可正常使用无线网卡。此时原有的WiFi6接口还可以插一块无线网卡，实现双无线网卡。

在WiFi6接口插入一块AX200无线网卡，SSD转WiFi6转接板上插入一块AX210无线网卡，网络连接显示如下：

AX200网络详情：

AX210网络详情：

在树莓派终端中执行ifconfig -a，结果如下：

我们使用网速测试软件iperf3进行测速，结果如下：

	单线程(Mbps)	30线程(Gbps)
AX200 Client	403	0.57
AX200 Server	457	1.05
AX210 Client	521	1.40
AX210 Server	564	1.72

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。

4.4 测试以太网口

将网线插入扩展板的原生千兆网口，执行ifconfig -a，显示如下：

这里的eth0为板载千兆网卡。

使用iperf3对千兆网口进行测速：

client模式为943Mbps左右：

server模式为949Mbps左右：

注意：原生千兆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。

4.5 测试DSI

4.5.1 树莓派第一代液晶屏测试

这里使用的是树莓派官方第一代液晶屏进行测试，液晶屏需要独立供电。

连接好硬件后，给扩展板上电。等待系统运行后打开终端，运行下列命令：

sudo nano /boot/firmware/config.txt

在文件末尾加入下列语句：

dtoverlay=vc4-kms-dsi-7inch,dsi0

保存后重启系统，即可使用树莓派官方7寸触摸屏。

4.5.2 树莓派第二代液晶屏测试

这里使用的是树莓派官方第二代液晶屏进行测试，液晶屏需要独立供电。

连接好硬件后，给扩展板上电。等待系统运行后打开终端，运行下列命令：

sudo nano /boot/firmware/config.txt

在文件末尾加入下列语句：

dtoverlay=vc4-kms-dsi-ili9881-7inch,dsi0

保存后重启系统，即可使用树莓派官方二代7寸触摸屏。

4.5.3 注意事项

注意1：如果同时插HDMI显示器和7寸触摸屏，7寸触摸屏有可能变成副屏，只要关机后将HDMI显示器拔掉，再启动系统，7寸触摸屏就会成为主屏。

注意2：添加的语句实际上开启了第二块显示屏，即双屏显示，无论第二块屏的硬件是否安装，系统都有可能认为存在双屏，如果使用PrtScn截图，也会截到双屏的图。甚至还有可能造成系统无法启动。因此如果不需要使用这块屏，建议在config.txt中把这条语句去掉或者注释掉。

4.6 测试CSI

这里测试用的摄像头是OV5647，摄像头连接好后，给板子上电。等待系统运行后打开终端，运行下列命令：

sudo nano /boot/firmware/config.txt

在文件末尾加入下列语句：

dtoverlay=ov5647,cam0

在实际使用中根据自己的型号进行添加，保存后重启系统，即可使用OV5647摄像头。

重启后在终端中输入：

ls /dev/video*

即可看到video0设备：

在终端中输入libcamera-hello --camera 0即可打开对应的摄像头浏览：

如果需要拍照，则输入：

libcamera-jpeg -o test.jpg

照片保存在/home/mcuzone目录下（即用户主目录），照片效果如下：

六、CM5核心板兼容性测试

启动	仅支持eMMC版本的CM5核心板，不带eMMC的CM5核心板无法从TF卡启动
外设名称	HDMI输出	USB2.0-A接口	SSD	千兆以太网	核心板WiFi
是否兼容	√	√	√	√	√
外设名称	DSI	CSI	单WiFi6	双WiFi6
是否兼容	√	√	√	×
注：√表示兼容，×表示不兼容，括号内的文字表示与CM4核心板的区别