Raspberry Pi 5 usa PCIe hat/dual hat

Introdução

Este tutorial apresenta principalmente a configuração de conexão de hardware do M.2 Hat/Dual Hat e como inicializar o Raspberry Pi a partir de um SSD. Ele também aborda dois métodos de instalação: com e sem gabinete, e testa as velocidades de leitura/gravação do SSD em diferentes condições.

Primeiros Passos

Preparação de Hardware

Raspberry Pi5 8GB	M.2 Hat/dual Hat
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Para instalação sem gabinete, você precisa preparar os seguintes materiais:

• ① Raspberry Pi 5
• ② M.2 Hat/dual Hat
• ③ Dispositivos PCIe SSD/AI Kit
• ④ Parafuso de fixação dos dispositivos PCIe
• ⑤ Cabo de conexão PCIe entre o M.2 Hat e o Raspberry Pi
• ⑥ Bucha, parafusos longos e porcas

Para instalação com gabinete, você precisa preparar os seguintes materiais:

• ① Raspberry Pi 5
• ② M.2 Hat/dual Hat
• ③ Dispositivos PCIe SSD/AI Kit
• ④ Parafuso de fixação dos dispositivos PCIe
• ⑤ Cabo de conexão PCIe entre o M.2 Hat e o Raspberry Pi
• ⑥ Parafusos longos e porcas
• ⑦ gabinete externo

Instalação

Note: This is a note. Wipe pogo pin and GPIO pad with alcohol cotton, and then connect it before you using M.2 dual Hat on raspberrypi

Instalação sem gabinete

Passo 1: Insira o cabo de conexão PCIe no M.2 Hat, prestando atenção à direção de inserção do cabo. Insira a interface PCIe do M.2 Hat com o lado metálico voltado para baixo, como mostrado na figura após a inserção:

Passo 2: Insira o cabo de conexão PCIe no Raspberry Pi 5.

Por favor, preste atenção à direção de inserção do cabo. Insira a interface PCIe do Raspberry Pi 5 com o lado metálico voltado para cima, como mostrado na figura após a inserção:

Passo 3: Sobreponha o Raspberry Pi 5 com o M.2 Hat e insira a bucha no parafuso.

Em seguida, insira os parafusos nos orifícios de fixação do Raspberry Pi 5 e do M.2 Hat, como mostrado na figura:

Passo 4: Rosqueie o espaçador no parafuso e fixe o parafuso na placa de circuito, como mostrado na figura:

Passo 5: Insira o SSD e o AI Kit no M.2 dual Hat

Em seguida, insira os parafusos de fixação para prender o SSD e o AI Kit no M.2 Hat, como mostrado na figura:

Instalação com gabinete

Passo 1: Insira o cabo de conexão PCIe no M.2 Hat. Por favor, preste atenção à direção de inserção do cabo. Insira o lado metálico voltado para baixo na interface PCIe do M.2 Hat. Após a inserção, como mostrado na figura:

Passo 2: Conecte o cabo de conexão PCIe ao Raspberry Pi 5.

Por favor, preste atenção à direção de inserção do cabo. Conecte-o à interface PCIe do Raspberry Pi 5 com o lado metálico voltado para cima. Após a inserção, fica como mostrado na figura:

Passo 3: Sobreponha o Raspberry Pi 5 e o M.2 Hat e prepare o gabinete, parafusos, porcas e dispositivos PCIe

Coloque o M.2 Hat e o Raspberry Pi sobrepostos dentro do gabinete, com o Raspberry Pi na parte superior, como mostrado na figura:

Passo 4: Rosqueie os parafusos nos orifícios de fixação reservados no gabinete. Este orifício irá conectar o M.2 Hat e o Raspberry Pi, fixando assim o M.2 Hat, o Raspberry Pi 5 e o gabinete.

Passo 5: Rosqueie os espaçadores nos parafusos para fixar o M.2 Hat, o Raspberry Pi 5 e o gabinete

Passo 6: Insira o SSD e o AI Kit no M.2 Hat, como mostrado na figura:

Passo 7: Rosqueie os parafusos de fixação para prender o SSD no M.2 Hat

Passo 8: Instale o restante do gabinete

Use a ferramenta SD Card Copier para gravar o SO no NVME SSD no Raspberry Pi OS

Este método funciona se você tiver um cartão SD e tiver inicializado o dispositivo com sucesso. Certifique-se de que seu sistema seja a versão mais recente do Raspberry Pi (Bookworm ou posterior) e que o firmware do seu RPi 5 esteja atualizado para 2023-12-06 (6 de dezembro) ou mais recente, caso contrário ele pode não reconhecer as configurações relacionadas ao NVME.

Passo 1: Certifique-se de que seu sistema Raspberry Pi esteja atualizado (Bookworm ou posterior), insira o seguinte comando para atualizar o firmware do RPi 5:

  sudo apt update && sudo apt upgrade -y
  sudo rpi-eeprom-update  # If it is not post-December 2023 type the following into a terminal to start the configuration tool
  sudo raspi-config

Role para baixo até Advanced Options e pressione Enter:

Role para baixo até Bootloader Version e pressione Enter:

E, por fim, escolha Latest e pressione Enter:

Selecione No aqui - você quer o bootloader latest.

E saia da ferramenta selecionando Finish:

Se for solicitado para reiniciar, selecione Yes.

Etapa 2: Clique em Applications => Accessories => SD Card Copier na tela principal, execute o programa SD Card Copier e copie o SO para o SSD NVME como mostrado na figura abaixo.

Configurando o Raspberry Pi para inicializar a partir do SSD NVMe

Se você tiver fácil acesso ao slot do cartão SD, poderá desligar o seu Pi, ejetar o cartão SD e (se tudo estiver funcionando como esperado) ele deverá inicializar automaticamente a partir da sua unidade NVMe na próxima vez que você ligá‑lo. Porém, se quiser deixar o cartão SD onde está e ainda assim inicializar a partir do NVMe, você precisará alterar a ordem de boot.

Etapa 1: Digite o seguinte comando:

  sudo raspi-config

Role para baixo até Advanced Options e pressione Enter:

Etapa 2: Role para baixo até Boot Order e pressione Enter:

Etapa 3: Escolha NVMe/USB Boot e pressione Enter:

A configuração será confirmada. Pressione Enter:

Etapa 4: Volte para a primeira tela selecionando Back ou pressionando a tecla Esc. Em seguida, navegue até Finish usando a tecla de seta para a direita.

Você será perguntado se deseja reiniciar agora. Clique em Yes:

Modificar PCIe

M.2 Hat

M.2 Hat oferece suporte aos modos PCIe Gen 2 e PCIe Gen 3

Etapa 1: Digite o seguinte comando para abrir o arquivo /boot/firmware/config.txt

sudo nano /boot/firmware/config.txt

Etapa 2: Adicione o seguinte à seção [all] no final do arquivo /boot/firmware/config.txt:

dtparam=pciex1_gen=3

Salve o arquivo e reinicie novamente, você poderá notar um aumento de velocidade!.

M.2 dual Hat

PCIe2.0 M.2 dual Hat oferece suporte a PCIe Gen 2, e PCIe3.0 M.2 dual Hat oferece suporte a PCIe Gen 2 e PCIe 3.

Etapa 1: Digite o seguinte comando para abrir o arquivo /boot/firmware/config.txt

sudo nano /boot/firmware/config.txt

Etapa 2: Adicione o seguinte à seção [all] no final do arquivo /boot/firmware/config.txt:

dtparam=pciex1
dtparam=pciex1_gen=3
dtoverlay=pciex1-compat-pi5,no-mip,mmio-hi 

Benchmark de Velocidade

M.2 hat

Este teste mostra que o Raspberry Pi inicializa a partir do cartão SD e usa o SSD como armazenamento de backup:

# write speed command
sudo dd if=/dev/zero of=/mnt/nvme/testfile bs=1M count=1024 oflag=direct

# read speed command
sudo dd if=/mnt/nvme/testfile of=/dev/null bs=1M iflag=direc

M.2 hat	Velocidade de Leitura	Velocidade de Gravação
PCIe 3.0	822MB/s	716MB/s
PCIe 2.0	431 MB/s	389MB/s

M.2 dual Hat

Este teste mostra que o Raspberry Pi inicializa a partir do SSD e usa outro SSD como armazenamento de backup:

# write speed command
dd if=/dev/zero of=tempfile bs=1M count=1024 oflag=direct
# read speed command
dd if=/dev/zero of=tempfile bs=1M count=1024 

M.2 dual Hat	Leitura & Leitura	Gravação & Gravação	Leitura & Gravação
PCIe 3.0	média de 454MB/s	média de 407MB/s	697MB/s 663MB/s
PCIe 2.0	média de 234MB/s	média de 214MB/s	414MB/s 324MB/s

M.2 dual Hat with hailo8

Este teste mostra que o Raspberry Pi inicializa a partir do SSD e do acelerador de IA Hailo8:

# write speed command
dd if=/dev/zero of=tempfile bs=1M count=1024 oflag=direct
# read speed command
dd if=/dev/zero of=tempfile bs=1M count=1024 

M.2 dual Hat with hailo8	Leitura	Leitura & Hailo8	Gravação	Gravação & Hailo8
PCIe 3.0	812MB/S	416MB/S 187FPS	701MB/s	340MB/s 188FPS
PCIe 2.0	429MB/S	233MB/S/s 128FPS	372MB/S	273MB/S 111FPS

Nota: Para testar o Hailo8, consulte este link e prepare um vídeo com 240 FPS.

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