0002 MPS2280-PoE(带PoE 以太网供电的SSD扩展板)

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关键词

2280、PoE、OLED、液晶屏、I2C、SSD、电压监测、电流监测、树莓派5、HAT

一、简介

MPS2280-PoE是一款针对树莓派5设计的带电压电流监测功能的支持PoE供电的SSD扩展板,可支持2230、2242、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。

二、硬件资源

MPS2280iPoE_34.jpg

三、系统烧写及设置

3.1 从TF卡启动

此时SSD仅作存储用途。使用树莓派镜像烧录器烧写镜像,设备选Raspberry Pi 5,本文档使用的镜像为2024-07-04-raspios-bookworm-arm64.img.xz(树莓派OS)或ubuntu-24.04-preinstalled-desktop-arm64+raspi.img.xz(Ubuntu系统)。

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

MPS2280iPoE_01.png

也可以使用balenaEtcher烧写镜像。

MPS2280iPoE_02.png

3.2 从SSD启动

3.2.1 本扩展板支持M.2(PCIe协议)接口的SSD。

3.2.2 在TF卡上烧写树莓派OS镜像,然后从TF卡启动树莓派OS。

3.2.3 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

然后保存退出并重启。

MPS2280iPoE_22.png

MPS2280iPoE_23.png

其中启动顺序的说明如下:[1]

MPS2280iPoE_24.png

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。

3.2.4 将SSD插入一个M.2(PCIe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。[2]

3.2.5 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。

3.2.6 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,在图形界面下将其打开。

MPS2280iPoE_25.png

MPS2280iPoE_26.png

3.2.7 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。

MPS2280iPoE_27.png

3.2.8 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。

MPS2280iPoE_28.png

MPS2280iPoE_29.png

MPS2280iPoE_30.png

四、电压电流(INA219)监测功能演示(MPS2280i-PoE支持)

4.1 打开I2C

4.1.1 方法1:使用命令行

在树莓派终端输入sudo raspi-config,根据下图依次选择对应选项:

MPS2280iPoE_03.png

MPS2280iPoE_04.png

MPS2280iPoE_05.png

MPS2280iPoE_06.png

MPS2280iPoE_07.png

依次选择打开I2C后,重启树莓派。

4.1.2 方法2:使用图形界面

在图形界面中,依次选择如下图项目后,打开I2C后,然后重启树莓派。

MPS2280iPoE_08.png

MPS2280iPoE_09.png

4.2 运行python脚本检测电压电流

系统重启后,将我司提供的Python脚本(INA219.py)拷贝入树莓派操作系统中,执行该文件(python INA219.py)即可实时检测电压电流。

Python脚本下载地址(需解压):

http://www.mcuzone.com/wiki/0002_MPS2280iPoE/INA219.zip

MPS2280iPoE_10.png

五、OLED屏的使用演示(MPS2280i-PoE支持)

5.1 树莓派系统下的OLED屏使用演示

5.1.1 确认树莓派I2C已经打开,且可以看到液晶屏被识别0x3c。

MPS2280iPoE_11.png

5.1.2 将源码包移入树莓派系统并解压:

sudo tar -jxvf oled-in219-src.tar.bz2

源码包下载地址:

http://www.mcuzone.com/wiki/0002_MPS2280iPoE/oled-in219-src.tar.bz2

MPS2280iPoE_12.png

5.1.3 安装依赖:sudo apt-get install libconfig-dev libconfig++-dev -y

MPS2280iPoE_13.png

5.1.4 进入oled-in219-src目录,依次执行命令sudo make cleansudo make,编译成功后会生成oled可执行文件。

MPS2280iPoE_14.png

5.1.5 编译后运行 ./oled -D

MPS2280iPoE_15.png

同时在扩展板的OLED屏上也会输出相应的显示。

MPS2280iPoE_16.png

5.2 Ubuntu系统下的OLED屏的使用演示

5.2.1 确认树莓派I2C已经打开,且可以看到液晶屏被识别0x3c。

Ubuntu系统需要自己安装I2C工具(sudo apt install i2c-tools)后才可以使用i2cdetect命令。

MPS2280iPoE_17.png

5.2.2 将源码包移入树莓派系统并解压:

sudo tar -jxvf oled-in219-src.tar.bz2

源码包下载地址:

http://www.mcuzone.com/wiki/0002_MPS2280iPoE/oled-in219-src.tar.bz2

MPS2280iPoE_18.png

5.2.3 安装依赖:sudo apt-get install libconfig-dev libconfig++-dev -y

MPS2280iPoE_19.png

5.2.4 进入oled-in219-src目录,依次执行:

sudo apt install make

sudo apt install gcc

sudo make clean

sudo make

编译成功后会生成oled可执行文件。

MPS2280iPoE_20.png

编译后运行 ./oled -D

MPS2280iPoE_21.png

同时在扩展板的OLED屏上也会输出相应的显示。

MPS2280iPoE_16.png

六、POE功能介绍

七、POE输出测试(仅限MPS2280i-PoE)

7.1 硬件连接

MPS2280i-PoE扩展板支持POE输入,并能保证支持5V4.5A输出。我们将POE输出的网线口插入树莓派自带的RJ45网口,负载插在扩展板的USB-Type C口,这样就完成了硬件连接。

7.2 查看输出状态

打开POE电源,进入树莓派OS,这里使用的输出监控软件为第四章使用的Python脚本(INA219.py)。我们按照第三章的方法,在INA219.py所在的目录下,输入python INA219.py,然后就可以看到此时的输出状态。

MPS2280iPoE_31.jpg

我们依次打开各个负载,可以看到输出电压稳定在5.2V左右,输出电流不断增大,最后可达4.7A左右,达到了标称的5V4.5A输出的标准。

MPS2280iPoE_32.jpg

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