0027 MPUSBC
关键词
树莓派5、Raspberry Pi 5、USB2.0、USB3.0、RPi OS、Ubuntu
一、简介
MPUSBC是一款用于扩展USB-C形态USB接口的扩展板，采用VL805芯片从PCIe接口转出四路USB3.2 Gen1接口。我们引出了3路USB-C接口，其中两路的3.0信号只支持单面插，即一面为USB3.0另一面为USB2.0信号；还有一路为双面USB3.0信号可支持正反插，考虑到接插件间距以及成本，我们将两组独立的USB3.0信号同时连接到了一个USB3.0-C接口以此来实现正反插。板上另有一路1.25mm 4Pin的USB2.0接口，该接口与支持正反插的USB3.0-C接口共享其中一路USB2.0信号，如果要使用该1.25mm 4Pin USB2.0接口，可能需要调整USB3.0-C接口的正反插位置。
二、硬件资源
三、树莓派OS的使用
我们测试用的树莓派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
3.1 接口分布
MPUSBC扩展板共有4个USB接口，其中有两个USB-C接口（设备正向插入为USB3.0，反向插入为USB2.0），一个USB3.0-C接口，一个USB2.0-1.25mm-4p接口，4个接口分布及编号如下图所示：
将MPUSBC扩展板与树莓派5相连，启动树莓派OS，在树莓派终端中运行lspci，结果如下：
红框处的VL805/806控制器，为PCIe转USB控制器，如果没有接MPUSBC扩展板，就不会出现该设备。
运行lsusb，结果如下：
红框处的VIA Hub，即为MPUSBC扩展板的USB Hub控制器，如果没有接MPUSBC扩展板，就不会出现该设备。
本次测试使用USB A-C延长线外接外设测试三个USB-C口，其中USB延长线的C口，印有标志的一面向上插入扩展板的C口为正向插入，没有印标志的一面向上插入扩展板的C口为反向插入，如下图所示：
3.2 USB接口测试
3.2.1 1号接口（USB-C）测试
在1号接口（USB-C）使用USB A-C延长线正向插入一个USB3.0 U盘，执行lsusb及lsusb -t，显示如下：
红框处，Bus 002 Device 002为USB3.0 U盘，运行在5000M下，即USB3.0，运行正常。
在1号接口（USB-C）使用USB A-C延长线反向插入一个USB3.0 U盘，执行lsusb及lsusb -t，显示如下：
红框处，Bus 001 Device 003为USB3.0 U盘，运行在480M下，即USB2.0，运行正常。
3.2.2 2号接口（USB-C）测试
在2号接口（USB-C）使用USB A-C延长线正向插入一个USB3.0 U盘，执行lsusb及lsusb -t，显示如下：
红框处，Bus 002 Device 003为USB3.0 U盘，运行在5000M下，即USB3.0，运行正常。
在2号接口（USB-C）使用USB A-C延长线反向插入一个USB3.0 U盘，执行lsusb及lsusb -t，显示如下：
红框处，Bus 001 Device 004为USB3.0 U盘，运行在480M下，即USB2.0，运行正常。
3.2.3 3号接口（USB3.0-C）测试
在3号接口（USB3.0-C）使用USB A-C延长线正向插入一个USB3.0 U盘，执行lsusb及lsusb -t，显示如下：
红框处，Bus 002 Device 005为USB3.0 U盘，运行在5000M下，即USB3.0，运行正常。
在3号接口（USB3.0-C）使用USB A-C延长线正向插入一个USB3.0 U盘，执行lsusb及lsusb -t，显示如下：
红框处，Bus 002 Device 006为USB3.0 U盘，运行在5000M下，即USB3.0，运行正常。
因此，3号接口无论正插还是反插插入设备，始终运行在USB3.0模式下。
3.2.4 4号接口（USB2.0-1.25mm-4p）测试
在4号接口（USB2.0-1.25mm-4p）使用1.25mm-4p线插入一个4G模块，执行lsusb及lsusb -t，显示如下：
红框处，Bus 001 Device 025为4G模块，运行在480M下，即USB2.0，运行正常。
四、Ubuntu系统的使用
我们测试用的Ubuntu OS的版本为ubuntu-24.10-preinstalled-desktop-arm64+raspi.img.xz，Ubuntu OS下载地址：
https://ubuntu.com/download/raspberry-pi
4.1 接口分布
将MPUSBC扩展板与树莓派5相连，启动树莓派OS，在树莓派终端中运行lspci，结果如下：
红框处的VL805/806控制器，为PCIe转USB控制器，如果没有接MPUSBC扩展板，就不会出现该设备。
运行lsusb，结果如下：
红框处的VIA Hub，即为MPUSBC扩展板的USB Hub控制器，如果没有接MPUSBC扩展板，就不会出现该设备。
Ubuntu系统下其余设置均与树莓派OS下相同，请参阅上一章相关章节。
4.2 USB接口测试
4.2.1 1号接口（USB-C）测试
在1号接口（USB-C）使用USB A-C延长线正向插入一个USB3.0 U盘，执行lsusb及lsusb -t，显示如下：
红框处，Bus 002 Device 002为USB3.0 U盘，运行在5000M下，即USB3.0，运行正常。
在1号接口（USB-C）使用USB A-C延长线反向插入一个USB3.0 U盘，执行lsusb及lsusb -t，显示如下：
红框处，Bus 001 Device 003为USB3.0 U盘，运行在480M下，即USB2.0，运行正常。
4.2.2 2号接口（USB-C）测试
在2号接口（USB-C）使用USB A-C延长线正向插入一个USB3.0 U盘，执行lsusb及lsusb -t，显示如下：
红框处，Bus 002 Device 003为USB3.0 U盘，运行在5000M下，即USB3.0，运行正常。
在2号接口（USB-C）使用USB A-C延长线反向插入一个USB3.0 U盘，执行lsusb及lsusb -t，显示如下：
红框处，Bus 001 Device 004为USB3.0 U盘，运行在480M下，即USB2.0，运行正常。
4.2.3 3号接口（USB3.0-C）测试
在3号接口（USB3.0-C）使用USB A-C延长线正向插入一个USB3.0 U盘，执行lsusb及lsusb -t，显示如下：
红框处，Bus 002 Device 004为USB3.0 U盘，运行在5000M下，即USB3.0，运行正常。
在3号接口（USB3.0-C）使用USB A-C延长线正向插入一个USB3.0 U盘，执行lsusb及lsusb -t，显示如下：
红框处，Bus 002 Device 005为USB3.0 U盘，运行在5000M下，即USB3.0，运行正常。
因此，3号接口无论正插还是反插插入设备，始终运行在USB3.0模式下。
4.2.4 4号接口（USB2.0-1.25mm-4p）测试
在4号接口（USB2.0-1.25mm-4p）使用1.25mm-4p线插入一个4G模块，执行lsusb及lsusb -t，显示如下：
红框处，Bus 001 Device 006为4G模块，运行在480M下，即USB2.0，运行正常。
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