树莓派 5 - Raspberry Pi 5 入门教程1

简介: 树莓派 5 - Raspberry Pi 5 入门教程

前言

如果您是第一次使用 Raspberry Pi,请参阅我们的入门指南(how to get started)。

 

Raspberry Pi 5

       Raspberry Pi 5 配备了运行频率为 2.4GHz 的 64 位四核 ArmCortex-A76 处理器,CPU 性能比 Raspberry Pi 4 提升了 2 到 3 倍。此外,800MHz 的 VideoCore VII GPU 大幅提升了图形性能;通过 HDMI 实现了双 4Kp60 显示输出;重新架构的 Raspberry Pi 图像信号处理器支持最先进的摄像头。


       这是首次使用 Raspberry Pi 内部制造的硅芯片的全尺寸 Raspberry Pi 计算机。RP1 为 Raspberry Pi 5 提供了大部分 I/O 功能,在外设性能和功能方面实现了质的飞跃。总的 USB 带宽增加了一倍多,从而提高了与外部 UAS 驱动器和其他高速外设的传输速度;早期型号上的专用双通道 1Gbps MIPI 摄像头和显示接口已被一对四通道 1.5Gbps MIPI 收发器取代。 通过支持 SDR104 高速模式,SD 卡的峰值性能提高了一倍;该平台首次开放了单通道 PCI Express 2.0 接口,为高带宽外设提供支持。



主要功能包括

  • 四路 Arm Cortex-A76 @ 2.4GHz
  • 支持加密扩展(硬件 AES)
  • 512KB 每核二级缓存
  • 2MB L3 高速缓存
  • 4GB 或 8GB LPDDR4X-4267 SDRAM
  • 双 4kp60 HDMI 显示输出,支持 HDR
  • 4kp60 HEVC 解码器
  • VideoCore VII 图形处理器,支持 OpenGL-ES 3.1 和 Vulkan 1.2
  • Raspberry Pi 图像传感器处理器 (ISP)
  • 用于 PCIe 的 Raspberry Pi 连接器(1 x 2.0 端口,需要额外的 HAT)
  • 802.11ac 双频 Wi-Fi
  • 蓝牙 5.0(支持 BLE)
  • 千兆以太网
  • 2 个 USB 3.0(可同时全速吞吐)
  • 支持 PoE(需要额外的 HAT)
  • 双 4 通道 MIPI CSI/DSI 收发器,支持
  • 2x 显示器;或
  • 2x 摄像头;或
  • 1x 显示器 + 1x 摄像头
  • Raspberry Pi 40 引脚 GPIO 接头
  • 风扇连接器
  • 实时时钟 (RTC)
  • RTC 电池连接器
  • 电源按钮

一、关机后再开机

       首次将 Raspberry Pi 插入电源时,它会自动打开并启动操作系统,无需按下按钮。

       如果你运行的是 Raspberry Pi Desktop,你可以通过短按电源按钮来启动干净利落的关机。这时会出现一个菜单,询问你是要关机、重启还是注销。从菜单中选择一个选项,或再次按下电源按钮,启动清洁关机。


Shutting down your Raspberry Pi 5 using the power button


注意


如果运行的是 Raspberry Pi Desktop,可以连续快速按两次电源键来关机。如果运行的是不带桌面的 Raspberry Pi OS Lite,只需按一次电源按钮即可关机。


要强制关机,请按住电源按钮。


如果 Raspberry Pi 电路板已关闭,但仍有电源,按下电源按钮将重启电路板。


默认关机功率约为 1 至 1.4W。不过,可以通过使用 sudo rpi-eeprom-config -e 手动编辑 EEPROM 配置来降低功率。将设置更改为

BOOT_UART=1
POWER_OFF_ON_HALT=1
BOOT_ORDER=0xf416

这将使关机功耗降至 0.01W 左右。

1.1 添加自己的电源按钮

The J2 jumper

J2 跳线位于 RTC 电池连接器和电路板边缘之间。通过在这两个焊盘之间添加一个常开(NO)瞬时开关,您就可以在 Raspberry Pi 5 上添加自己的电源按钮。短暂闭合该开关将执行与板载电源按钮相同的操作。

二、更新固件

警告

除非得到 Raspberry Pi 工程师的指导,否则请勿更新 Raspberry Pi 上的固件。

虽然固件更新很少见,但如果您的 Raspberry Pi 出现问题,您可能需要检查是否有可用的固件更新。您可以按以下步骤进行:

sudo apt update
sudo apt upgrade
sudo rpi-eeprom-update -a

如果有固件更新,系统会提示你安装,然后你的 Raspberry Pi 将重新启动。有关更新 Raspberry Pi 固件的更多信息,请参阅其他文档(elsewhere in the documentation)。

三、给 Raspberry Pi 5 供电

Raspberry Pi 生产两种不同的 USB-C 电源。


       第一款是 Raspberry Pi 15W USB-C 电源,是 Raspberry Pi 4 和 Raspberry Pi 400 的推荐电源。第二种是 Raspberry Pi 27W USB-C 电源,它能在 +5.1V 电压下提供高达 5A 的电流,是 Raspberry Pi 5 的推荐电源。


       Raspberry Pi 4 电源使用的 USB-C 标准限制为 5V 3A,总输出功率为 15W。USB-PD 标准允许通过软件协商更高的电压和电流,但需要适当的电源管理集成电路 (PMIC),而这只有 Raspberry Pi 5 才有。这些电源要求使用合适的 USB-PD 兼容电缆。


注意

使用老式 USB "哑 "电缆和连接器无法提供超过 15W 的功率,即使使用 USB-PD 电源也是如此。


虽然支持 USB-PD 的手机充电器标榜功率超过 15W,但几乎所有充电器都是通过提高电压而不是在 +5V 电压下提供更多电流来实现这一目标的。如果您使用的电源在首次启动时不能在 +5V 电压下提供 5A 电流,则操作系统会警告您外设的电流将限制在 600mA。

On-screen warning of under-voltage event

对于希望驱动硬盘和固态硬盘等大功率外围设备,同时为峰值工作负载保留余量的用户,应使用能够在 +5V 电压下提供 5A 电流(25W)的支持 USB-PD 的电源。如果 Raspberry Pi 5 固件检测到受支持的 5A 电源,就会将外围设备的 USB 电流限制提高到 1.6A,为下游 USB 设备提供 5W 的额外功率,并提供 5W 的额外板载电源预算。


注意

不支持 USB-PPS。


我们推荐使用 Raspberry Pi 官方电源,它可以在电流快速波动的情况下持续提供 +5V 电压。当您使用 Raspberry Pi 外围设备时,这种需求波动很常见也很频繁。其他电源(通常设计用于为手机充电提供稳定的电流)并不能很好地应对电源波动。官方电源还附有一条(俘获式)USB 电缆,这意味着你不会不小心使用劣质或 "哑巴 "电缆,而其他电源可能会出现这种问题。


警告

如果您使用的是具有 USB-PD 功能的第三方多端口电源,在为 Raspberry Pi 供电的同时为电源插入其他设备会导致电源和 Raspberry Pi 之间重新协商。如果 Raspberry Pi 处于通电状态,这种情况会无缝发生,但如果 Raspberry Pi 插上电源并断电,这种重新协商可能会导致 Raspberry Pi 启动。

您可以使用 vcgencmd 检查 USB 端口的电源输出状态。

vcgencmd get_config usb_max_current_enable

3.1 USB 启动和电源

默认情况下,使用 3A 电源时不会启用 USB 启动。不过,在 /boot/firmware/config.txt 文件中设置 usb_max_current_enable=1 将覆盖这一设置,并在使用较低功率电源时启用 USB 启动。


使用 3A 电源启动时,如果 config.txt 文件中没有该语句,引导加载程序 HDMI 诊断屏幕上将显示警告信息,引导加载程序将跳至下一个启动模式。

Trying partition: 0
type: 32 lba: 8192 'mkfs.fat' ' bootfs     ' clusters 130554 (4)
rsc 32 fat-sectors 1020 root dir cluster 2 sectors 0 entries 0
FAT32 clusters 130554
[MSD [01:00] 2.00 000000:02] autoboot.txt not found
Trying partition: 0
type: 32 lba: 8192 'mkfs.fat' ' bootfs     ' clusters 130554 (4)
rsc 32 fat-sectors 1020 root dir cluster 2 sectors 0 entries 0
FAT32 clusters 130554
Read config.txt bytes     2109 hnd 0x10a
[MSD [01:00] 2.00 000000:02] pieeprom.upd not found
usb_max_current_enable default 0 max-current 900
Read bcm2712-rpi-5-b.dtb bytes    71862 hnd 0x5101
dt-match: compatible: raspberrypi,5-model-b match: brcm,bcm2712
dt-match: compatible: brcm,bcm2712 match: brcm,bcm2712
***
USB boot requires a high current (5V 5A) power supply.
To disable this check set usb_max_current_enable=1 in config.txt
or press the power button to temporarily enable usb_max_current_enable
and continue booting.
See https://rptl.io/rp5-power_supply for more information
***

引导加载程序会提示您 "按电源按钮继续",这实际上是为当前启动临时设置 usb_max_current_enable=1,以便从 USB 启动。除非您的磁盘有自己的外部电源,否则 Raspberry Pi 可能没有足够的电流。

3.2 电源和 Raspberry Pi 操作系统

引导加载程序通过设备树 /proc/device-tree/chosen/power 传递有关电源的信息。用户通常不会直接读取。

最大电流

最大电流(毫安

uspd_power_data_objects

PDOs 的转储 - 供高级用户调试

usb_max_current_enable

电流限制器是设置为高电平还是低电平

检测到 USB 过电流

在将控制权转移到操作系统之前,启动过程中是否发生 USB 过流

复位事件


PMIC 复位原因,如看门狗、过压或欠压、过热等。

PMIC 内置 ADC,可测量电源电压 EXT5V_V。

vcgencmd pmic_read_adc

注意

您无法看到 USB 电流或其他直接连接到 5V 的电流,因为这绕过了 PMIC。您不应该指望它与源电源的功率相加。不过,这对监控内核电压等非常有用。

四、为 Raspberry Pi 5 降温

Raspberry Pi 5 设计用于在无外壳、无主动散热的情况下处理典型的客户端工作负载。对于较重的负载,Raspberry Pi 5 有两种官方散热方式可供选择。它们都可插入位于电路板右上方 40 针 GPIO 接头和 USB 2 端口之间的四针 JST PWM 风扇接头。


Raspberry Pi 固件会主动管理这两种可用的官方配件。随着 Raspberry Pi 温度的升高,风扇会作出如下反应:


低于 50°C,风扇完全不转(0% 速度)


温度达到 50°C,风扇低速转动(30% 速度)


温度达到 60°C 时,风扇转速升至中速(50)


67.5°C 时,风扇转速增至高速(70)


75°C 时,风扇转速增至全速(100)


温度范围与风扇转速的映射同样适用于温度下降,滞后温度为 5°C;当温度下降到低于上述每个阈值 5°C 时,风扇转速会降低。


注意

USB 端口和风扇连接器的电流限制均为 1.6A。


启动时,风扇打开,并检查转速输入,查看风扇是否转动,如果转动,则启用 cooling_fan 设备树覆盖。默认情况下,该覆盖层位于 bcm2712-rpi-5-b.dtb 中,但状态为禁用。

4.1 风扇外壳


The official Case for Raspberry Pi 5


Raspberry Pi 5 的官方外壳带有集成风扇。HAT 可通过移除风扇直接安装在 Raspberry Pi 5 上,或通过使用 14 毫米高的支座和 19 毫米 GPIO 扩展器安装在风扇顶部。这些配件可向授权经销商单独购买。


集成的 2.79(最大)CFM 风扇采用流体动力轴承,噪音低,使用寿命长。空气通过盖子下方的 360° 插槽吸入,吹过 BCM2712 上的散热片,然后通过底座上的连接器孔和通风口排出。

4.2 主动冷却器

Active Cooler 是一个单片阳极氧化铝散热片,带有集成鼓风机。它预装了导热垫,使用弹簧推针直接安装到 Raspberry Pi 5 电路板上。它与机箱风扇连接在同一个 4 针 JST 连接器上。


径向鼓风机也是为了低噪音和延长使用寿命而选择的,它推动空气通过挤压和铣削的铝制散热片。主动冷却器的冷却性能略优于风扇散热箱,因此特别适合超频玩家使用


注释

鼓风机是一种机电系统,利用风扇和指定通道将空气引向特定方向。风扇排出大量空气并促进指定区域内的空气流通,而鼓风机则提供一定程度的空气压力,将空气排出并向前推进。


主动冷却器的设计不允许从 Raspberry Pi 5 上反复拆卸。  

树莓派 5 - Raspberry Pi 5 入门教程2:https://developer.aliyun.com/article/1584353

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