2010 CM4/CM5 SSD-POE
关键词
树莓派、CM4核心板、CM5核心板、千兆以太网、RPiOS、Ubuntu、NVMe SSD、DSI、CSI、POE
一、简介
CM4/CM5_SSD-POE扩展板是一款基于树莓派CM4核心板设计的具有一路PCIe的NVME SSD扩展板，对CM5而言，除了CSI/DSI外其它接口也均可使用。
CM4/CM5_SSD-POE扩展板还引出了一路原生千兆以太网、一路2-lane DSI1接口、一路4-lane CSl1接口（CM5不适用）、一路支持4K输出的标准尺寸HDMI接口，一路TF卡座，且扩展了三路USB2.0-A主机接口和一路1.25 4pin USB接口。本扩展板还支持PoE取电，可提供5V2.4A输出。此外引出与树莓派4B相同定义的2.54mm 2x20pin的GPIO引脚，用于常规外设扩展。
二、硬件资源
1. 一路原生千兆以太网接口，支持PoE供电（可输出5V2.4A，请勿与USB-C同时供电）；
2. 一路PCIE M.2 M-KEY NVMe SSD接口，支持2242、2280尺寸规格的固态硬盘；
4. 三路USB2.0主机A口，一路USB2.0主机（1.25mm-4PIN），可选配CM4 4G Mini和5G Mini模块；
5. 一路4-lane CS11（22PIN，0.5mm，翻盖下接）；
6. 一路2-lane DSl1（22PIN，0.5mm，翻盖下接）；
7. 一路标准HDMI接口（分辨率可达4K）；
8. 一路TF卡座，仅用于不带eMMC版本的CM4核心板存放系统；
9. 一路USB Type-C供电（5V3A）及烧写接口；
10 一路风扇供电接口5V 2.54mm-2p；
11. 40pin GPIO引脚，与树莓派4B完全兼容.
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2025-05-13-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-25.04-preinstalled-desktop-arm64+raspi.img.xz，
Ubuntu系统下载地址：
https://ubuntu.com/download/raspberry-pi
对于带eMMC的核心板，系统烧写在eMMC内，若核心板不带eMMC，则系统烧写在TF卡内。系统也可以烧写在SSD内，从SSD启动系统。
使用带eMMC的核心板，烧写前请将C口接电脑，BOOT和OTG跳线短路帽接上：
烧写完成后，短路帽拔掉，重新上电，即可启动系统。
烧写方法请参阅：
四、树莓派OS的操作
4.1 测试USB口
板载4个USB2.0口，都接上外设后，在树莓派终端中执行lsusb及lsusb -t，显示如下：
003、005、006为USB2.0-A接口，004为USB2.0-12.5mm-4pin接口。
识别都正常。若USB无外接设备，则不会出现相应的设备编号。
Bus 01为为USB 2.0接口，480Mbps，工作模式也正常。
4.2 测试SSD硬盘
使用CM4/CM5核心板，板载SSD既可硬盘启动系统，又能作为数据存储用。
在树莓派终端中执行lspci，查看SSD硬盘信息：
SN750即为SSD硬盘。
4.2.1 SSD硬盘做数据存储
系统启动后，如果需要对SSD硬盘进行操作，需要对SSD硬盘进行授权，在File Manager中点击SSD分区，会弹出授权框，填入当前账户的密码进行授权：
注意：如果有多个分区，点击的第一个分区需要输入密码进行授权，其它分区只需要点击即可完成授权。
授权完毕后，在桌面会显示分区：
在树莓派终端中输入df，即可查看SSD硬盘分区信息：
我们可以看到SSD分区名为nvme0n1p1。
4.2.2 测试SSD硬盘接口速度
执行lsblk，我们可以看到这个SSD分区名为nvme0n1p1：
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，测试多次硬盘接口速度：
sudo hdparm -t /dev/nvme0n1
测试结果如下：
| 次数 | 传输速度MB/s |
| 1 | 388.98 |
| 2 | 390.20 |
| 3 | 388.53 |
| 4 | 389.94 |
| 5 | 389.44 |
| 平均 | 389.42 （约等于3.04Gbps） |
4.3 测试以太网口
将网口接上级路由器，树莓派OS终端执行ifconfig，显示eth0即为网口：
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
使用iperf3对千兆网口进行测速：
Client模式为942Mbps左右：
Server模式为914Mbps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。
4.4 测试DSI
树莓派官方两代液晶屏，第一代液晶屏的分辨率为800*480，第二代液晶屏的分辨率为1280*720，两代液晶屏均需独立供电。
▶ 树莓派官方第一代液晶屏：
启动系统后，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,dsi1
保存后重启系统，即可使用树莓派官方7寸触摸屏。
▶ 树莓派官方第二代液晶屏：
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,dsi1
保存后重启系统，即可使用树莓派官方二代7寸触摸屏。
▶ 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。
4.5 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,cam1
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：
4.6 HDMI测试
CM4/CM5_SSD-POE扩展板的HDMI接口支持4K输出，显示效果如下图所示：
4K分辨率（3840*2160）
对比一般的1080p分辨率（1920*1080）
五、Ubuntu系统的使用
5.1 测试USB口
板载4个USB2.0口，都接上外设后，在Ubuntu终端中执行lsusb，显示如下：
003、004、006为USB2.0-A接口，005为USB2.0-12.5mm-4pin接口。
识别都正常。若USB无外接设备，则不会出现相应的设备编号。
在Ubuntu终端中执行lsusb -t，显示如下：
Bus 001为为USB 2.0接口，480Mbps，工作模式也正常。
5.2 测试SSD硬盘
使用CM4/CM5核心板，板载SSD既可硬盘启动系统，又能作为数据存储用。
在Ubuntu终端中执行lspci，查看SSD硬盘信息：
SN750即为SSD硬盘。
5.2.1 SSD硬盘做数据存储
系统启动后，如果需要对SSD硬盘进行操作，需要对SSD硬盘进行授权，在Files中点击SSD分区即可，无需输入密码：
无论授权与否，在桌面都会显示分区，也可以从这里进入SSD分区：
在树莓派终端中输入df，即可查看SSD硬盘分区信息：
我们可以看到SSD分区名为nvme0n1p1。
5.2.2 测试SSD硬盘接口速度
运行接口测速命令，可多次运行，测试多次硬盘接口速度：
sudo hdparm -t /dev/nvme0n1
测试结果如下：
| 次数 | 传输速度MB/s |
| 1 | 305.80 |
| 2 | 298.33 |
| 3 | 270.92 |
| 4 | 279.19 |
| 5 | 266.83 |
| 平均 | 284.21 （约等于2.22Gbps） |
5.3 测试以太网口
将网口接上级路由器，Ubuntu系统默认不安装ifconfig工具，所以系统启动后，先手动安装：
sudo apt install net-tools
然后在Ubuntu终端中执行ifconfig，显示eth0即为网口：
使用iperf3对千兆网口进行测速：
Client模式为940Mbps左右：
Server模式为946Mbps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。
5.4 测试DSI
树莓派官方两代液晶屏，第一代液晶屏的分辨率为800*480，第二代液晶屏的分辨率为1280*720，两代液晶屏均需独立供电。
▶ 树莓派官方第一代液晶屏：
启动系统后，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,dsi1
保存后重启系统，即可使用树莓派官方7寸触摸屏。
▶ 树莓派官方第二代液晶屏：
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,dsi1
保存后重启系统，即可使用树莓派官方二代7寸触摸屏。
▶ 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。
六、PoE输入测试
扩展板支持PoE取电，可提供5V2.4A输出。需要将网口接到支持PoE供电的路由器上，板子即可通过网线供电。PoE供电和USB-C电源口二选一使用供电，不可同时使用。
板载PoE模组参数：
12W（5V 2.4A）带隔离PoE模组，支持IEEE802.3af/at compliant
支持37-57V输入，典型值48V
带过热保护，短路保护，过流保护
1.5KVrms绝缘等级
PSE供电设备要求：
支持IEEE802.3af/at compliant
至少支持20W输出能力
48V输出，1,2+/3,6-供电
七、CM5核心板的兼容性测试
▶ 树莓派OS：
| 启动 | 支持eMMC版本的CM5核心板，及不带eMMC的CM5核心板从TF卡启动 | ||||
| 外设名称 | HDMI输出 | USB2.0-A接口 | USB2.0-1.25mm-4p接口 | 千兆以太网 | SSD |
| 是否兼容 | √ | √ | √ | √ | √ |
| 外设名称 | 核心板WiFi | DSI1 | CSI1 | CSI1做DSI用 | |
| 是否兼容 | √ | × | √(cam0) | √(dsi0) | |
| 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 | |||||
▶ Ubuntu系统：
| 启动 | 支持eMMC版本的CM5核心板，及不带eMMC的CM5核心板从TF卡启动 | ||||
| 外设名称 | HDMI输出 | USB2.0-A接口 | USB2.0-1.25mm-4p接口 | 千兆以太网 | SSD |
| 是否兼容 | √ | √ | √ | √ | √ |
| 外设名称 | 核心板WiFi | DSI1 | CSI1做DSI用 | ||
| 是否兼容 | √ | × | √(dsi0) | ||
| 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 | |||||
注意：需要在config.txt文件中，在末尾加上dtoverlay=dwc2,dr_mode=host，否则USB接口（包括MiniPCIe接口）将无法使用。
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