关于树莓派5的PCIe接口
树莓派5在电路板侧边有一个 FPC 连接器。该连接器提供 PCIe Gen 2.0 ×1 接口，本文介绍并实际演示操作如何使用此PCIe接口连接M.2固态硬盘（SSD），可以将固态硬盘作为启动盘或附加存储。
通过相应设置，该接口也可以工作在PCIe Gen 3.0 ×1模式下，树莓派5未经过 Gen 3.0 速度认证，以Gen3速率连接到 PCIe 设备可能不稳定，官方对此速率下的稳定性不做保证。
用于 PCIe 的 Raspberry Pi 连接器
需要准备的材料
树莓派5
带有raspberryPi OS镜像tf卡（16GB以上）
PCIe扩展套件（除PCB外还包含FPC、螺丝、铜柱）
对应规格的M.2固态硬盘（例如你的PCIe套件只支持2280硬盘的话，就用2280尺寸固态） 需要注意的是西数SN系列硬盘目前无法完全兼容
type-c电源（推荐用官方电源）
如使用SSH或VNC则需要电脑、局域网络连接，否则需使用树莓派HDMI以及USB
M.2固态硬盘盒（非必需，用于写入镜像，可用扩展套件解决）
截至2024年1月23日，树莓派官方的扩展（ NVMe M.2 HAT） 仍处于原型阶段，尚未发布。
树莓派官方发布了PCIe连接器的文档以及HAT+规范，地址如下适用于 PCIe 标准的 Raspberry Pi 连接器文档
Raspberry Pi HAT+规范
Pineberry Pi以及一些国内配件商也发布了相应的PCIe扩展板
实际演示操作
固态硬盘使用方式分为
1、用作启动盘
此工作方式需要修改树莓派板载的EEPROM
2、仅作为外接存储盘
仅作为外接存储盘只需要修改TF卡的配置文件
这里我们使用的是Mcuzone的扩展板MPS2280以及三星PM991A 2230固态硬盘
野芯科技Mcuzon的MPS2280套件使用2230硬盘，需要额外购买固定柱并焊接/粘贴至相应尺寸，例如图中已经在2230位置粘接好了额外的固定柱，2280硬盘则不需要
官方文档相关部分见如下网址：
用于 PCIe 的 Raspberry Pi 连接器
用作启动盘方式
用作启动盘方式的总体思路为
1、先使用TF卡镜像启动（可选是否修改TF卡的config.txt）
2、将系统写入固态硬盘
3、修改固态硬盘boot分区中的config.txt，使能PCIe接口
4、修改EEPROM，使能PCIe启动模式
5、连接PCIe扩展板以及固态硬盘，上电即从固态硬盘启动
通过TF卡启动
需要有一张烧写好树莓派官方系统镜像的TF卡，且镜像至少是2023年10月或12月之后的版本，本次演示使用的是2023年10月的Raspberry Pi OS（Bookworm）64位桌面版本
如果你手上没有M.2硬盘盒，则需要修改TF卡boot分区中的config.txt，将PCIe接口使能，从而通过树莓派imager软件使用PCIe扩展板将系统镜像写入固态硬盘
如果有可用的M.2硬盘盒，则可以忽略 修改TF卡的config.txt（可选） 这一部分
修改TF卡的config.txt（可选）
这一部分的目的是为了能使用树莓派PCIe扩展版烧写镜像至固态硬盘
将TF卡插入Windows电脑中，TF卡中的boot分区将会被识别，进入该分区
找到config.txt并打开，在文件的末尾加入如下代码：
dtparam=pciex1
如果你愿意使用PCIe 3.0则改为输入：
dtparam=pciex1
dtparam=pciex1_gen=3
修改完毕后保存内容，将TF卡插入树莓派5并启动
将系统写入固态硬盘
此时可以开始组装PCIe扩展套件，如果你没有硬盘盒能够将固态硬盘连接电脑，那么则需要一并将固态硬盘安装到PCIe扩展套件上，并且必须执行修改TF卡的config.txt（可选）部分中的操作。使用硬盘盒的话就将固态硬盘连接到电脑，烧写后再将固态硬盘安装到PCIe扩展板上。
通过FPC将扩展版的接口与树莓派5的PCIe接口相连（注意FPC接口需要区分正反）
此时需确保彻底断电，即拔掉电源，不要让电源与树莓派连接，否则PCIe接口仍处于上电状态
使用PCIe扩展板的写入方式
连接好扩展板后开机，打开Imager，如果你的系统中没有官方Imager，用如下命令安装
sudo apt install rpi-imager
打开Imager，选择好要写入的系统（除官方系统外也可以选择Ubuntu或者其他系统）并选择要写入到的位置，即需要选择固态硬盘，开始后可能提示要输入一个密码，这个密码就是你登录树莓派的密码，输入即开始烧录，烧录好后不要卸载硬盘，如果自动帮你弹出了就重启一下
使用硬盘盒的写入方式
将固态硬盘连接到电脑，同样使用官方Imager烧写镜像。一定记得选好盘符，不要选到其他存储
修改固态硬盘的config.txt
系统烧录好后在文件管理器中找到固态硬盘的boot分区，可能要输入一下密码，与烧录时相同
这步操作在Window电脑上进行也是一样，在Windows中会只能识别访问到FAT32格式的boot分区，如果你的Windows系统的文件资源管理器不能识别到boot分区，可以尝试重新插拔硬盘盒或者尝试连接一下Linux电脑（用树莓派尝试启动一下也可以）
找到config.txt并打开，在文件的末尾加入如下代码：
dtparam=pciex1
如果你愿意使用PCIe 3.0则输入：
dtparam=pciex1
dtparam=pciex1_gen=3
修改完毕后保存内容
修改EEPROM
在终端中输入
sudo rpi-eeprom-config --edit
即打开EEPROM的配置文件，修改以下两项：
BOOT_ORDER=0xf416
PCIE_PROBE=1
其中 PCIE_PROBE=1 的意思是使用的是非官方HAT扩展板
修改后的内容
ctrl+x 后按Y保存回车退出 出现此输出则正常
此时重启一次，使修改生效
sudo reboot
为确保写入生效可以再打开EEPROM配置文件检查，即重复 sudo rpi-eeprom-config --edit
确保无误后将树莓派关机
sudo shutdown -h now
将固态硬盘安装到PCIe扩展板上
取下TF卡，只安装固态硬盘，给树莓派5上电，开机
成功启动！
可以看到已经成功通过固态硬盘启动，hdparm测试读取速度可以达到800MB/s，dd测试中写入速度可以达到480MB/s
树莓派5已经能支持高速TF卡，开机时使用固态硬盘与使用高速TF卡耗时其实也几乎没有区别
用作存储盘方式
用作存储盘方式的总体思路为
1、修改tf卡boot分区中的config.txt，使能PCIe接口
2、连接已经分区好的固态硬盘
3、上电启动后即可识别到固态硬盘
修改TF卡的config.txt
将TF卡插入Windows电脑中，TF卡中的boot分区将会被识别到，进入该分区
找到config.txt并打开，在文件的末尾加入如下代码：
dtparam=pciex1
如果你愿意使用PCIe 3.0则改为输入：
dtparam=pciex1
dtparam=pciex1_gen=3
修改完毕后保存修改内容
组装PCIe扩展套件
组装好后上电开机即可，已经可以成功识别并使用M.2固态硬盘了（需要输入下密码）
附录以及注意事项
硬盘兼容性问题
主流固态硬盘通常可以使用，西数SN系列硬盘目前普遍只能作为存储盘，实测SN550和SN570作为系统盘未能成功启动。
在Pineberry Pi Documentaton的兼容列表中给出了部分硬盘的兼容情况及运行速度：兼容性列表
其中也提到 WD SN530 SN740 SN350 SN770 无法启动
关于SN850X运行于CM4的GitHub Issue页面：WD_BLACK SN850X (Gen 4) NVMe not detected (via PCIe, CM4)
关于硬盘的选择
三星PM991a实测发热量很大，很容易降速，使用2280规格硬盘可能会好一些
树莓派5并不支持PCIe 4.0 ，即使是使用PCIe 3.0硬盘，读取/写入速度的瓶颈也在于树莓派本身，故使用价格合适的PCIe 3.0硬盘即可
西数SN系列硬盘目前无法用作启动盘
config.txt文件
在PCIe扩展板的供应商给出的教程中，有的部分可能会被省略
Mcuzone的示例中缺少将系统写入SSD后还需要修改SSD的boot分区中的config.txt这一步
无论何种PCIe的使用方式，在树莓派实际使用的启动存储介质的boot分区中，必须确保其boot分区中的config.txt文件中使能了PCIe接口。
树莓派官方系统是默认关闭PCIe的，如果忽略了这一步修改，那么启动时PCIe接口的配置即是默认配置，也就是关闭状态。
修改的部分也有两种写法，其实都可以用
#第一种
dtparam=nvme
#第二种
dtparam=pciex1
如果已经配置了PCIe，仍要从TF卡启动
如果TF卡与固态硬盘同时存在，在EEPROM中已经修改了 BOOT_ORDER=0xf416 的情况下，系统会优先从固态硬盘启动，其实就类似于电脑主板bios的启动顺序选择。
此时只需要在关机状态下将固态硬盘取下，插入TF卡，即使PCIe扩展板仍然连接，系统也将自动切换从TF卡启动。如果开机之前已经插上固态硬盘，那么还是会从固态硬盘启动。
需注意：目前的系统中，PCIe接口似乎并不支持热插拔，在TF卡启动后，再插入固态硬盘并不会被识别
关于固态硬盘分区问题
烧写好镜像后，硬盘会被分为boot和root分区，实测使用Windows的Imager搭配硬盘盒烧写镜像时有的时候会只给root分区分配4GB左右的空间，导致多余空间被浪费，这时候可以在Windows中用DiskGenius扩容一下root分区或者尝试重新烧写（Windows的磁盘管理中不能修改EXT4格式的root分区，扩容需使用分区软件）
一些官方论坛中关于PCIe连接SSD的讨论：
Pi 5 NVMe Boot Issue - Raspberry Pi Forums
Raspberry Pi 5 PCIe issues using geekworm X1001 - Raspberry Pi Forums
Expected SSD nvme boot speed - Raspberry Pi Forums
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原文链接：https://blog.csdn.net/timelockerCSDN/article/details/135793432
