树莓派Zero_千兆单网口(准千兆网络+USB2.0-A)扩展板用户手册

Mcuzone_Robin

关键词：
树莓派 Zero USB扩展  以太网  千兆网络  RTL8153  USB2.0-A  镀金顶针  触点


概述：
树莓派Zero(包括带和不带Wifi模组的Zero W以及Zero 2W)是一款具备极高性价比的嵌入式系统平台，尺寸小巧功耗较低性能尚可，适合很多轻量型应用场景。Zero系列虽然小巧，但预留了非常多的扩展接口，特别是板子反面引出了USB和电源的镀金测试点，我们可以借助这两组USB和电源测试点进行多种类型的外设扩展。本扩展板就是通过顶针将扩展板和Zero系列连接起来，通过USB扩展USB2.0转千兆有线以太网。由于Zero的USB端口是2.0，理论接口带宽480Mbps，连接RTL8153(USB3.0接口可以跑满937Mbps)后可以获得约300Mbps的速率。虽然由于USB接口限制达不到千兆的速度，但300Mbps的速度已经比百兆网络快了300%。树莓派3B采用的也是通过USB2.0外扩千兆网络芯片的方案。

图解：

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安装示意图和尺寸图：

Mcuzone_Robin

Zero_千兆单网口扩展板在树莓派系统下的使用演示：
硬件：
树莓派Zero 2W
Zero_千兆单网口扩展板

软件：
Raspberry Pi OS 64-bit
2023-10-10


1，执行lsusb，可以看到RTL8153和USB Hub都已经自动识别，执行ifconfig -a，可以看到RTL8153已经被识别为eth0网卡，而且已经获得IP地址：

2，通过iperf3工具用-c和-s参数进行测速，基本都在300Mbps以上：


请先安装iperf3工具：
sudo apt-get install iperf3

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Zero_千兆单网口扩展板在Ubuntu系统下的使用演示：
硬件：
树莓派Zero 2W
Zero_千兆单网口扩展板

软件：
Ubuntu Server 22.04.03 64-bit
注意1，Ubuntu Desktop需要2GB及以上内存，Zero 2W内存不够无法直接运行。
注意2，Ubuntu Server烧写完毕后请打开config.txt检查USB的初始化脚本，22.04.03对USB初始化了两遍，前面一遍没有配置成host模式，需要添加全：
dtoverlay=dwc2,dr_mode=host

1，烧写Ubuntu Server系统并启动：
注意1，非常重要！！烧写完毕后打开config.txt确认USB部分的配置，如果有两处配置都要确保有host尾缀，即USB OTG配置为host模式：
dtoverlay=dwc2,dr_mode=host
注意2，系统启动后会要求登陆，用户名和密码均为ubuntu，登陆后会要求修改密码。系统启动后并无网络可用，需要进行后续设置后才能使用。

2，2，执行ip addr查看并记录下网卡名称：
注意，系统默认并没有集成ifconfig工具，只有ip命令可用。


3，到netplan目录下找到网卡描述文件并添加USB转有线网卡设备：






4，添加完毕后重启，建议重新上电。
重启后可用直接进行联网测试，建议安装ifconfig工具
sudo apt-get install net-tools
安装完毕用ifconfig查看网卡信息



5，ping包测试：


6，iperf3性能测试：




client速度309Mbps，server速度326Mbps

至此测试完毕。

注意，enx...网卡名称是enx前缀加网卡mac地址组成，RTL8153我们已经写入唯一的MAC地址，所以这个enx网卡的名称其实是固定了，只是名称比较长设置的时候需要另行记录备用。

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注意事项：
1，受限于USB2.0接口速度，网卡速度只能达到300Mbps左右；
2，如果USB无法操作请打开config.txt文件确认是否添加了host尾缀：
dtoverlay=dwc2,dr_mode=host
部分系统(如Ubuntu Server)可能会对USB重复初始化两遍，请确保每次初始化都配置为host模式；

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更新记录：2023-11-07：更新Ubuntu Server 22.04.03 64bit系统下操作演示
2023-11-06：更新bookworm系统下操作演示

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