MPS2.5G 使用教程

一、简介

树莓派5板载一个16Pin的PCIe接口,我们可以通过该接口外挂各种PCIe设备。本扩展板就是专为树莓派5设计的2.5G网络+NVMe SSD固态硬盘。在树莓派系统下本扩展板即插即用,Ubuntu系统下2.5G网卡需安装驱动使用。

注意:

1. 目前最新的树莓派的固件已支持从PCIe Switch后方的SSD启动,SSD可用于存储扩展和系统启动;

2. 由于PCIe Switch是x1 Gen2,故即便在config.txt里面将模式修改为Gen3也并不能提升接口速度,所以SSD的接口测速会被限制在400MB/s左右,比CM4略快;


二、硬件资源

1. 采用PCIe Switch进行一扩二,扩出一路NVMe SSD和一路2.5G以太网;

2. 基于RTL8125的2.5Gbps以太网;

3. 支持2230/2242/2280尺寸的NVMe SSD(默认焊接2280铜柱),SSD可用于扩展存储,也支持从SSD启动(需树莓派官方固件起码是2024.5.13更新后)。注意:固件更新后,不能修改设置,不然固件会自动退回至老版本;

4. RTL8125在树莓派官方OS和Openwrt系统下免驱,Ubuntu系统下需安装驱动;

5. 采用优质电子元器件和沉金工艺,无铅生产;

6. 四个M2.5固定孔,板子上方内凹设计,方便40Pin GPIO的操作使用;


三、系统烧写及设置

3.1 概述

本文档采用树莓派OS、Ubuntu OS和OpenWrt系统进行测试。

树莓派OS的版本为2024-07-04-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

Ubuntu OS的版本为ubuntu-24.04-preinstalled-desktop-arm64+raspi.img.xz,Ubuntu OS下载地址:

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

OpenWrt系统版本为:openwrt-bcm27xx-bcm2712-rpi-5-squashfs-sysupgrade-linux-6.1.100-20240805.img.gz

3.2 系统烧写在SD(TF)卡上

点击直达烧写方法说明

3.3 系统烧写在SSD硬盘上

点击直达烧写方法说明

四、树莓派系统下使用演示

4.1 2.5G网络测试

MPS2.5G扩展板上的2.5G网口在树莓派OS下即插即用,系统起来后即可获取IP地址:


也可以在终端中输入ifconfig -a查看网络状态:


安装网络测速工具iperf3:

sudo apt install iperf3


利用iperf3,在树莓派OS与PC之间进行测速。

当树莓派OS作为client时,速度大约为2.25Gbps:


当树莓派OS作为server时,速度大约为1.68Gbps:


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。

4.2 SSD硬盘测试

关于对SSD硬盘的基本操作,我们可以参考以下链接:

SSD用作存储扩展(树莓派OS下)

对SSD进行分区等操作

调整外设启动顺序

安装硬盘测速软件hdparm

因为MPS2.5G无法工作在PCIe Gen3模式下,所以我们无需更改PCIe模式,直接使用hdparm软件测试速度即可。

在树莓派终端下运行df,查看SSD分区名为nvme0n1p1:


运行命令,可多次运行,测试多次硬盘速度:

sudo hdparm -t /dev/nvme0n1p1


可见此测试硬盘的运行速度为395Mbps左右。

注意:硬盘运行速度受硬盘质量、硬盘上的文件存储情况等多种因素影响,以上测试结果仅供参考,不作为实际产品的最终参数。

五、Ubuntu系统下使用演示

5.1 2.5G网络测试

Ubuntu系统下需安装2.5G网卡驱动才能使用,本文档以Ubuntu 24.04为例。

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


然后安装驱动:

sudo apt-get install r8125-dkms

按提示安装即可:


安装完成后输入:

sudo modprobe r8125


Ubuntu系统默认不安装ifconfig工具,所以需要手动安装:

sudo apt install net-tools


输入ifconfig -a就可以看到enxxx的网卡接口,这样就安装完毕2.5G网卡驱动:


利用iperf3,在树莓派OS与PC之间进行测速。

当Ubuntu系统作为client时,速度大约为2.26Gbps:


当Ubuntu系统作为server时,速度大约为1.70Gbps:


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。

5.2 SSD硬盘测试

关于对SSD硬盘的基本操作,我们可以参考以下链接,除了SSD用作存储扩展中与树莓派OS下操作略有不同,其余部分基本相同:

SSD用作存储扩展(Ubuntu系统下)

对SSD进行分区等操作

调整外设启动顺序

安装硬盘测速软件hdparm

因为MPS2.5G无法工作在PCIe Gen3模式下,所以我们无需更改PCIe模式,直接使用hdparm软件测试速度即可。

在Ubuntu终端下运行df,查看SSD分区名为nvme0n1p1和nvme0n1p2:


我们选一个进行测速:

sudo hdparm -t /dev/nvme0n1p1

运行命令,可多次运行,测试多次硬盘速度:


可见此测试硬盘的运行速度为430Mbps左右。

注意:硬盘运行速度受硬盘质量、硬盘上的文件存储情况等多种因素影响,以上测试结果仅供参考,不作为实际产品的最终参数。

六、OpenWrt系统操作演示

6.1 概述

MPS2.5G扩展板在OpenWrt系统下可配置为二进二出的交换机模式,扩展板上的2.5G网口作为WAN口(连接Internet),或者树莓派5上的内置WiFi作为WAN口(连接Internet),树莓派5上的网口配置为LAN口,用于连接PC,或者树莓派5上的内置WiFi作为无线AP,连接手机等设备。

6.2 准备工作

本文档使用的OpenWrt系统为:openwrt-bcm27xx-bcm2712-rpi-5-squashfs-sysupgrade-linux-6.1.100-20240805.img.gz

烧写OpenWrt系统并上电启动后,我们通过树莓派5上的网口连接网线至PC网口,将联通外网的网线连接到扩展板上的2.5G网口,待PC的网卡与树莓派5上的网口连接成功后,我们在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:


然后打开网页浏览器输入192.168.198.1进入OpenWrt系统。默认用户名为root,默认密码为password


6.3 PC通过2.5G网口上网

打开“网络 - 接口”,点击“添加新接口”:


接口名称设置为WAN,接口协议选择DHCP客户端,接口选择eth1后点击“提交”按钮:


在防火墙设置中选择WAN口后点击“保存&应用”按钮:


回到“网络 - 接口”,稍等片刻,就可以看见新建的WAN接口获取了IP地址,这样PC就可以通过MPS2.5G扩展板上网了:


上网测速结果如下:


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。

6.4 树莓派自带WiFI做无线AP(master模式)使用

默认状态下,树莓派5自带的无线模块已经配置成了无线AP,我们在在“网络 - 无线”可以看到这个AP:


点击“修改”,在“接口配置 - 基本设置”中,可以看到该AP的SSID:


我们用手机去搜索这个AP,连接上以后即可上网(手机连接树莓派5原生无线网卡作为的AP,2.5G网口作为WAN口连接上级路由器,原生千兆网口作为LAN口连接PC):


6.5 树莓派自带WiFi做Client使用

本节主要内容是讲述如何使用树莓派自带WiFi做Client,即树莓派通过WiFi连接至上级路由器。

在“网络 - 无线”中查看无线概况:


点击“扫描”按钮,扫描出附近的无线AP:


选择一个进行连接,防火墙选WAN:


然后按“提交”,提交后在点击“保存&应用”:


成功后再回到“无线概况”,就能看到此时无线已经连接成功:


回到“网络 - 接口”,可以看见新建的WAN接口获取了IP地址,这样PC就可以通过无线模块连接上级路由器上网了:


上网测速结果如下:


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。

6.6 SSD硬盘测试

MPS2.5G扩展板在OpenWrt系统下,默认树莓派上的原生千兆网口为LAN口,我们可以把扩展板上的2.5G网口作为LAN口,而把树莓派5上的原生网口作为WAN口,这样就能利用2.5G网口在内网高速传输文件。

交换LAN口,然后进行SSD硬盘测试,请参照下面的文档:

MP2.5D的2.5G网口的配置和应用

双SSD硬盘存储测试

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