树莓派 5 - Raspberry Pi 5 入门教程2

树莓派 5 - Raspberry Pi 5 入门教程1：https://developer.aliyun.com/article/1584340

4.3 热量

在 Raspberry Pi 5 的所有四个内核上启动了压力测试，以对 CPU 进行负载。测试中主要考察了两种热管理机制：无冷却和有管理的主动冷却。使用 Active Cooler 和 Raspberry Pi Case 对 Raspberry Pi 5 进行了有管理的主动冷却测试。

在没有散热的情况下，我们看到空闲温度约为 65°C，在长时间测试过程中最高温度超过 85°C，导致处理器报告的温度超过节流限制后出现持续的热节流。

由于主动散热器配备了被动散热片，我们看到的空闲温度要低得多，约为 45°C。在长时间的负载测试中，散热器的风扇低速旋转，将 CPU 温度稳定在 60°C，测试期间的最高温度为 62 至 63°C。

在使用风扇的情况下，怠速温度比单独使用主动冷却器时高几度，约为 48°C。取下盖子后，我们看到持续负载下的最高温度约为 72°C，而盖上盖子后，负载下的最高温度略高，约为 74°C。虽然负载下的温度高于使用主动冷却器时的温度，但负载下的最高温度仍远低于 80°C 和 85°C 的节流温度。

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。在正常使用情况下，可以选择添加散热装置，尽管主动散热可能会提高性能。但是，持续的大负载（如重建 Linux 内核）将迫使新的 Raspberry Pi 5 进入热节流状态。对于重负载，热节流可能会延长处理时间，被动冷却可能是不充分的热管理。

不过，任何类型的冷却都不是强制性的，如果不进行冷却，也不会对 Raspberry Pi 造成伤害。

4.4 引脚

风扇连接器是一个 1 毫米间距的 JST SH 插座，有四个引脚：

五、Raspberry Pi 和 GPIO

使用 GPIO Zero（GPIO Zero） 库可以轻松开始用 Python 控制 GPIO 设备。该库在gpiozero.readthedocs.io（gpiozero.readthedocs.io） 上有全面的文档说明。

有关在 Raspberry Pi 上使用 GPIO 引脚的更多信息，请参阅其他文档（elsewhere in the documentation）。

六、Raspberry Pi PCIe 接口

Raspberry Pi 5 的右侧有一个 FPC 连接器。该连接器提供 PCIe Gen 2.0 x1 接口，用于快速外设。

注意事项

提供 M.2 连接器以允许使用 NVMe 驱动器的 M.2 HAT 仍处于原型阶段，尚未发布。

有关 PCIe FPC 连接器引脚输出的更多信息，以及创建第三方设备、配件和 HAT 所需的其他详细信息，请参阅 Raspberry Pi Connector for PCIe 标准文件。该文档应与新的 Raspberry Pi HAT+ 规范一并阅读。

6.1 启用 PCIe

默认情况下，PCIe 连接器未启用。要启用它，应在 /boot/firmware/config.txt 中添加以下选项并重新启动：

# Enable the PCIe External connector.
dtparam=pciex1

pciex1 有一个更容易记住的别名，因此您也可以在 /boot/firmware/config.txt 文件中添加 dtparam=nvme。

注意

目前不支持枚举交换机后面的 PCIe 设备

6.2 PCIe Gen 3.0

该连接已通过 Gen 2.0 速度（5 GT/秒）认证，但如果在/boot/firmware/config.txt 文件中添加以下行，则可强制连接至 Gen 3.0（10 GT/秒）。

# Enable the PCIe external connector
dtparam=pciex1
 
# Force Gen 3.0 speeds
dtparam=pciex1_gen=3

七、MIPI CSI/DSI 连接器

以前型号的 Raspberry Pi 上的 CSI 和 DSI 端口已合并为两个两用 CSI/DSI (MIPI) 端口。为了安装到电路板上，这些端口现在使用了更密集的连接器引脚，以前只有 Raspberry Pi Zero 和 CM4IO 电路板上才有。您可以将两个显示器、两个摄像头或一个摄像头和一个显示器连接到这些端口。

7.1 安装摄像头

摄像头等 Raspberry Pi 设备无需配置。只要将摄像头插入任一 MIPI 接口，就能获得适当的 CSI 连接，操作系统就能使用摄像头。

7.1.1 摄像头电缆

相机电缆

有三种扁平柔性电缆 (FFC) 可用于将 CSI 摄像机连接到 Raspberry Pi 5：

200 毫米标准相机电缆至迷你型

300 毫米标准微型相机电缆

500 毫米标准微型相机电缆

注意

计算模块电缆适配器（见原理图和设计文件）可用于将标准电缆连接到更高密度的迷你连接器。

7.2 连接显示器

如果您在 Raspberry Pi 5 上使用的是我们的 7 英寸触摸显示器，它不会自动配置。您需要在 /boot/firmware/config.txt 文件中添加以下两行。将显示器连接到 CAM/DISP 1 连接器时，应添加以下内容：

dtoverlay=vc4-kms-dsi-7inch

或者，在 CAM/DISP 0 连接器上添加以下一行：

dtoverlay=vc4-kms-dsi-7inch,dsi0

警告

在撰写本文时，要在 7 英寸触摸显示屏上获得触摸支持，你需要进行 rpi-update 以获得更新的内核。

7.2.1 可用的显示屏电缆

有三种扁平柔性电缆 (FFC) 可用于将 DSI 显示器连接到 Raspberry Pi 5：

200 毫米标准显示电缆至迷你型

300 毫米标准显示电缆至迷你型

500 毫米标准显示电缆至迷你型

7.3 使用非 Raspberry Pi 设备

如果您使用的是非 Raspberry Pi MIPI 设备（摄像头或显示器），它不会自动为 Raspberry Pi 5 配置。相反，您需要在 /boot/firmware/config.txt 文件中添加 dtoverlay 设置，以便为正确的摄像头或显示器正确配置正确的端口。

这些 dtoverlay 设置应由设备制造商提供。例如，添加 dtoverlay=ov9281 将在 CSI/DSI1 上配置基于 Omnivision OV9281 的摄像头，而添加 dtoverlay=ov9281,cam0 将在 CSI/DSI0 上添加相同的摄像头。

八、UART 接口

Raspberry Pi 5 有一个专用的调试 UART 连接器。它的最大波特率为 921,600bps，可通过 EEPROM 参数进行配置。它始终处于激活和启用状态，可直接访问早期启动和固件信息；启动后还可访问 Linux 控制台。

UART 连接器是一个三针接头，与 Raspberry Pi 调试连接器规格兼容。调试探针随附一条电缆，该电缆以适当的 JST 连接器为终端，允许您连接到 UART。

默认情况下，它在 /dev/ttyAMA0（别名为 /dev/serial0）上提供 115,200 波特的 8N1 连接。

8.1 创建串行控制台

以前的 Raspberry Pi 可以在 GPIO14 和 15 上启用串行控制台，而 Raspberry Pi 5 则不同，通过 raspi-config 启用串行控制台可以在 /dev/ttyAMA0 上的新 UART 接口上启用串行控制台。

九、实时时钟（RTC）

Raspberry Pi 5 包含一个 RTC 模块。该模块可通过电路板上 USB-C 电源接头右侧的 J5（BAT）接头由电池供电。

您可以设置唤醒闹钟，将电路板切换到极低功耗状态（约 3mA）。达到闹钟时间后，电路板将重新开启。这对于延时摄影等周期性工作非常有用。

要支持唤醒警报的低功耗模式，应编辑引导加载器配置：

sudo -E rpi-eeprom-config --edit

添加以下两行

POWER_OFF_ON_HALT=1
WAKE_ON_GPIO=0

您可以使用以下方法测试功能

echo +600 | sudo tee /sys/class/rtc/rtc0/wakealarm
sudo halt

这将使电路板停止运行，进入极低功耗状态，然后在 10 分钟后唤醒并重新启动。

RTC 还会在启动时提供时间，例如在 dmesg 中：

[    1.295799] rpi-rtc soc:rpi_rtc: setting system clock to 2023-08-16T15:58:50 UTC (1692201530)

......如果您没有互联网连接，通过 NTP 获取时间可能会很有用。

注意

即使 J5 连接器上未连接备用电池，RTC 仍可使用

十、 添加备用电池

我们不建议为 RTC 使用主锂电池，因为它有一个默认禁用的涓流充电电路。如果启用，则会很快杀死电池。

官方提供的电池是可充电锂锰纽扣电池，预装有两针 JST 插头和粘合剂安装垫。它适用于在电路板主电源断开时为 Raspberry Pi 5 RTC 供电，断电电流为个位数 µA，保持时间可长达数月。

10.1 启用涓流充电功能

电池的涓流充电默认为禁用。有 sysfs 文件显示当前的涓流充电电压和限制：

/sys/devices/platform/soc/soc:rpi_rtc/rtc/rtc0/charging_voltage:0
/sys/devices/platform/soc/soc:rpi_rtc/rtc/rtc0/charging_voltage_max:4400000
/sys/devices/platform/soc/soc:rpi_rtc/rtc/rtc0/charging_voltage_min:1300000

如果在 /boot/firmware/config.txt 中添加 rtc_bbat_vchg：

dtparam=rtc_bbat_vchg=3000000

...然后重启，你会看到

/sys/devices/platform/soc/soc:rpi_rtc/rtc/rtc0/charging_voltage:3000000
/sys/devices/platform/soc/soc:rpi_rtc/rtc/rtc0/charging_voltage_max:4400000
/sys/devices/platform/soc/soc:rpi_rtc/rtc/rtc0/charging_voltage_min:1300000

电池将进行涓流充电。删除 config.txt 中的 dtparam 行可停止涓流充电。

十一、以太网供电 (PoE) 接口

Raspberry Pi 5 的以太网插孔具有 PoE+ 功能，支持 IEEE 802.3at-2009 PoE 标准。Raspberry Pi 5 有一个 4 针以太网供电（PoE）接头块，位于以太网插孔和两个 MIPI 接口之间。

Raspberry Pi PoE+ HAT for Raspberry Pi 5 是用于 Raspberry Pi 5 计算机的附加电路板，可连接到 PoE 接口。它用于通过以太网电缆为 Raspberry Pi 供电，前提是以太网网络上安装了供电设备。

备注

用于 Raspberry Pi 5 的 PoE+ HAT 仍处于原型阶段，尚未发布。  

十二、原理图和机械图纸

以下是 Raspberry Pi 5 的机械图纸：

机械图纸（Mechanical Drawings），PDF

Raspberry Pi 5 的 STEP 文件（STEP file）