2012 CM4/CM5 SSD 2.5G
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关键词
树莓派、CM4核心板、CM5核心板、千兆以太网、2.5G以太网、双以太网、USB2.0、RPiOS、Ubuntu、NVMe SSD、DSI、CSI
一、简介
CM4/CM5_SSD_2.5G扩展板为基于树莓派CM4平台的2.5Gbps以太网和M.2 SSD固态硬盘扩展板。可用于构建类NAS网络硬盘应用。也适用于通用海量存储方案。板载DSI0和CSI1，可用于图像和视频采集。
二、硬件资源
1. 一路千兆以太网接口，一路PCIe转2.5G以太网接口；
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，用于供电（5V3A）及eMMC烧写接口；
10. 一路2.54mm-2p 3.3V风扇供电接口；
11. 预留40Pin GPIO扩展接口，与树莓派4B完全兼容。
12. 尺寸：123mm*76.5mm；
13. 铝合金外壳。
三、烧写系统
本文档采用树莓派OS、Ubuntu系统和OpenWrt系统进行测试。
带eMMC的核心板，系统烧写在eMMC内；不带eMMC的核心板，系统烧写在TF卡或者SSD内。
使用带eMMC的核心板，硬件操作如下：
将USB Type-C接口接电脑，BOOT跳线短路帽接上：
烧写方法请参阅：
烧写完成后，短路帽拔掉，重新上电，即可启动系统。
四、树莓派OS的操作
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
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：
004、005、006为USB2.0-A接口，003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 | 371.86 |
| 2 | 354.19 |
| 3 | 366.00 |
| 4 | 354.79 |
| 5 | 348.39 |
| 平均 | 359.05 （约等于2.81Gbps） |
4.3 测试以太网口
将千兆以太网接上级路由器，树莓派OS终端执行ifconfig，显示eth0已获得IP，则eth0为千兆以太网，而未获取IP的eth1为2.5G以太网：
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
4.3.1 测试千兆以太网
使用iperf3对千兆网口进行测速：
Client模式为943Mbps左右：
Server模式为948Mbps左右：
注意：千兆以太网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。
4.3.2 固定2.5G以太网MAC地址
2.5G网口为RTL8125网卡，在使用过程中的MAC地址是不固定的，每次重新上电后MAC地址都会随机改变。下面讲解如何为RTL8125网卡设置固定MAC地址。
本讲解也适用于Ubuntu系统。
首先在树莓派终端中查看RTL8125网卡的识别信息：
ipconfig -a
这里的RTL8125网卡为eth1，实际操作中可能会因为系统识别名称不同而不同。
然后输入：
sudo mousepad /etc/systemd/system/macspoof@eth1.service
或：
sudo nano /etc/systemd/system/macspoof@eth1.service
eth1为上面显示的网卡识别名称。
运行上面的命令后会新建一个文档，输入以下文本：
[Unit]
Description=MAC Address Change %I
Wants=network-pre.target
Before=network-pre.target
BindsTo=sys-subsystem-net-devices-%i.device
After=sys-subsystem-net-devices-%i.device
[Service]
Type=oneshot
ExecStart=/usr/bin/ip link set dev %i address xx:xx:xx:xx:xx:xx
ExecStart=/usr/bin/ip link set dev %i up
[Install]
WantedBy=multi-user.target
其中“xx:xx:xx:xx:xx:xx”为想要指定的MAC地址，可以按MAC地址格式自行确定（不要和其它网络设备重复），设置完成后保存并退出。
随后输入下面的命令使能服务：
sudo systemctl enable macspoof@eth1.service
sudo systemctl start macspoof@eth1.service
这样就完成了对eth1的固定MAC地址。
全部操作完毕后重启系统，系统重启完毕后，执行ipconfig -a即可看到MAC地址更改成功：
4.3.3 测试2.5G以太网
使用iperf3对2.5G以太网进行测速：
Client模式为2.21Gbps左右：
Server模式为1.77Gbps左右：
注意：2.5G以太网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。连接接口为DSI0。
▶ 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,dsi0
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,dsi0
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（连接CAM1接口），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
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系统的操作
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
5.1 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，显示如下：
004、005、006为USB2.0-A接口，003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。
执行lsusb -t，显示如下：
Bus 01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：
红框处即为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Ubuntu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 | 317.22 |
| 2 | 311.87 |
| 3 | 346.43 |
| 4 | 331.29 |
| 5 | 310.80 |
| 平均 | 323.52 （约等于2.53Gbps） |
5.3 测试以太网口
5.3.1 测试千兆以太网
将千兆以太网接上级路由器，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即为千兆以太网：
注意：Ubuntu系统下，2.5G以太网需要安装驱动才能显示，所以在未安装2.5G以太网驱动的情况下，只能看到千兆以太网。
使用iperf3对千兆网口进行测速：
Client模式为932Mbps左右：
Server模式为942Mbps左右：
注意：千兆以太网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。
5.3.2 安装2.5G以太网驱动
Ubuntu系统默认不带2.5G以太网（RTL8125）驱动，需要手动安装。
首先需要更新系统：
sudo apt-get update
接着准备编译环境：
sudo apt-get install --reinstall linux-headers-$(uname -r) linux-headers-generic build-essential dkms
然后编译和安装驱动：
sudo apt-get install r8125-dkms
如果在编译和安装驱动过程中系统死机，可先限制CPU核心使用数量，再编译和安装驱动：
sudo MAKEFLAGS="-j2" apt-get install r8125-dkms
安装完成后输入：
sudo modprobe r8125
输入ifconfig就可以看到一个名为enpxxx的网卡接口，这个就是2.5G以太网：
Ubuntu系统同样存在每次重启后2.5G以太网的MAC地址就会随机变换的问题，修改方法同树莓派系统，详见4.3.2节。
5.3.3 测试2.5G以太网
使用iperf3对2.5G以太网进行测速：
Client模式为2.34Gbps左右：
Server模式为1.68Gbps左右：
注意：2.5G以太网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。连接接口为DSI0。
▶ 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,dsi0
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,dsi0
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、OpenWrt系统的操作
OpenWrt系统为我司编译，版本为：openwrt-bcm27xx-bcm2711-rpi-4-squashfs-sysupgrade-lean-linux-6.12.43-qmodem-20250828.img.gz
CM4/CM5_SSD_2.5G扩展板可以配置为：2.5G以太网设置为LAN，千兆以太网设置为WAN，同时开启NAS功能，这样就可以最大限度地利用2.5G以太网的高带宽，在局域网内传输文件，同时也可以最大限度地利用宽带的性能。
6.1 登录系统
系统默认将扩展板的千兆以太网作为LAN。将千兆以太网连接至PC，在Windows设置中找到网络和Internet，在以太网中打开连接的网络查看默认网关的IP地址，这个地址就是OpenWrt系统的后台配置页面地址，如图所示，本文测试的地址为192.168.198.1：
打开PC的网页浏览器输入192.168.1.1进入OpenWrt系统。默认用户名为root，默认密码为password：
6.2 设置2.5G以太网为LAN，千兆以太网为WAN
点击“网络 - 接口”，点击“设备”，然后点击“br-lan”后面的“配置...”：
在弹出页面的“网桥端口”，点击下拉箭头，把“eth1”（2.5G以太网）也选中，然后点击“保存”：
自动返回上一页，点击“保存并应用”：
这样，我们就把2.5G以太网设置为LAN了。
给扩展板断电，再将2.5G以太网连接至PC，然后启动系统，重新在浏览器中登录后台。
重新进入前面的“网桥端口”设置，点击下拉箭头，把“eth0”（千兆以太网）前面的勾去掉，，然后点击“保存”：
自动返回上一页，点击“保存并应用”：
点击“接口”，然后点击“添加新接口...”：
按下图进行配置千兆以太网（eth0，“名称”可以自定义），然后点击“创建接口”：
点击“防火墙设置”，在“创建/分配防火墙区域”中，选择wan，然后点击“保存”：
自动返回上一页，点击“保存并应用”：
将千兆以太网插上连接上级路由器的网线，稍等片刻，就能看到WAN口（eth0）获得了IP地址：
6.3 测试2.5G以太网
此时，CM4/CM5_SSD_2.5G扩展板通过2.5G以太网（eth1）与PC相连，CM4/CM5_SSD_2.5G扩展板的IP地址为192.168.198.1，而PC的IP地址，通过查询得知，为192.168.198.239。我们使用iperf3测速软件，测试PC与CM4/CM5_SSD_2.5G扩展板之间的网速。
点击“服务 - 终端”，登录OpenWrt系统自带的终端，用户名为root，默认密码为password：
OpenWrt系统自带iperf3软件，在CM4/CM5_SSD_2.5G扩展板与PC之间使用iperf3进行测速，结果如下：
CM4/CM5_SSD_2.5G扩展板在Client模式下，速度为2.35Gbps左右：
CM4/CM5_SSD_2.5G扩展板在Server模式下，速度为1.77Gbps左右：
注意：2.5G网口的带宽测试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。
6.4 SSD硬盘测试
6.4.1 硬盘识别和挂载
将SSD硬盘插入CM4/CM5_SSD_2.5G扩展板的SSD插槽，启动系统。
登录OpenWrt系统自带的终端，执行lspci和lsblk，显示如下：
可见硬盘已成功识别，但是没有挂载。
点击“系统 - 挂载点”，将“自动挂载未配置的Swap分区”和“自动挂载未配置的磁盘分区”后面的勾打上，然后点击“保存并应用”：
稍等片刻，在“已挂载的文件系统”中就能看到SSD硬盘已成功挂载：
在终端中再次执行lsblk，也能看到硬盘挂载成功：
6.4.2 配置和使用网络共享
点击“服务 - 网络共享”，然后点击“共享目录”下面的“添加”按钮：
将相关参数填入，然后点击“保存并应用”（如需多个共享目录，可多次添加）：
设置完毕后，在连接CM4/CM5_SSD_2.5G扩展板的PC中（以Windows11为例），在资源管理器中输入\\192.168.198.1（地址为扩展板的地址，视实际情况而不同），我们就能看到那个共享目录了：
注意：如果进入共享目录报错，或者看不到共享目录里的文件，请点击“网络 - 防火墙”，把“启用SYN-flood防御”后面的勾去掉，然后点击“保存并应用”：
完毕后再次进入共享目录即可。
将SSD中的任意文件拖拽到PC桌面进行SSD读取速度测试，速度约为210MB/s左右：
将PC桌面中的任意文件拖拽到SSD进行SSD写入速度测试，速度约为203MB/s左右：
七、CM5核心板的兼容性测试
▶ 树莓派OS：
树莓派OS版本：2025-05-13-raspios-bookworm-arm64.img.xz
| 启动 | 支持eMMC版本的CM5核心板，不带eMMC的CM5核心板从TF卡启动时只能到启动画面(树莓派标志)，但支持从SSD启动系统 | ||||
| 外设名称 | HDMI输出 | USB2.0-A接口 | USB2.0-1.25mm-4p接口 | 千兆以太网 | 2.5G以太网 |
| 是否兼容 | √ | √ | √ | √ | √ |
| 外设名称 | SSD(存储) | DSI0 | 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：
Ubuntu系统版本：ubuntu-25.04-preinstalled-desktop-arm64+raspi.img.xz
| 启动 | 支持eMMC版本的CM5核心板，不带eMMC的CM5核心板从TF卡启动时只能到启动画面(Ubuntu标志)，但支持从SSD启动系统 | |||
| 外设名称 | HDMI输出 | USB2.0-A接口 | USB2.0-1.25mm-4p接口 | 千兆以太网 |
| 是否兼容 | √ | √ | √ | √ |
| 外设名称 | 2.5G以太网 | SSD(存储) | DSI0 | 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接口将无法使用。
▶ OpenWrt系统：
OpenWrt系统为我司编译，版本：openwrt-bcm27xx-bcm2712-rpi-5-squashfs-sysupgrade-lean-linux-6.12.43-qmodem-20250828.img.gz
| 启动 | 支持CM5核心板的所有版本，也支持从SSD启动系统 | ||
| 外设名称 | SSD(存储) | 千兆以太网 | 2.5G以太网 |
| 是否兼容 | √ | √ | √ |
| 注：√表示兼容，×表示不兼容 | |||
注意：需要在OpenWrt系统的config.txt文件中，把 dtoverlay=dwc2,dr_mode=peripheral改成 dtoverlay=dwc2,dr_mode=host，否则此扩展板的USB设备将无法识别。
▶ 测试时间：2025.11.4
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