Banana Pi BPI-R4 最新Wi-Fi 7 路由开发板 ，2x10G SFP,支持 OpenWrt
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由Sinovoip开发的著名Banana Pi品牌刚刚发布了新款Banana Pi BPI-R4路由器主板，与之前的Banana Pi R3型号相比，其规格显着升级。
该板有两种不同的配置。一个选项包括一对 SFP+ 光纤笼，而另一种配置则有一个 SFP+ 以及一个 2.5Gbps RJ45 以太网端口。此外，四个以太网端口和 WAN 端口可处理高达 1Gbps 的速度。
此外，R4 主板使用扩展网络接口控制器 (NIC) 支持最新的 Wi-Fi 7 标准，这是 R3 的 Wi-Fi 6 连接能力的显着升级。这一增强功能将为用户提供更快的无线速度，并提高视频流和在线游戏等高带宽活动的性能。总体而言，新主板将为各种网络应用提供扩展的多功能性和增强的连接选项。
主要特征
MediaTek MT7988A (Filogic 880) 四核 Arm Corex-A73,1.8GHz 处理器
4GB DDR4
8GB eMMC 闪存
128MB SPI-NAND 闪存
微型 SD 卡插槽
2x 10Gbe SFP 插槽（选项 1x 10Gbe SFP 和 1x SOC 嵌入式 2.5Gbe PHY）
4 个 GbE 网络端口
1 个 USB 3.2 插槽
1x M.2 KEY-B 插槽，带 USB3.2 接口，适用于 5G
1x M.2 KEY-M 插槽，带 PCIe3.0 1lane 接口，适用于 NVME SSD
2x mini PCIe 插槽，带 PCIe3.0 2lane 接口，用于 Wi-Fi 7 NIC（网络接口卡）
26 PIN GPIO 接头用于扩展应用
硬件规格
MediaTek Filogic 830与更先进的Filogic 880硬件平台的主要区别在于处理能力和性能。 Filogic 880配备强大的四核Arm Cortex-A73处理器，最高运行速度为1.8GHz。它专门设计用于增强接入点、路由器、中继器和类似应用的处理能力和性能。理论上，它提供高达 36 Gbps 的五频段速度，这使得它特别适合密集型高 CPU 工作负载。
Banana Pi BPI-R3 与 Banana Pi BPI-R4操作更简单
用于选择不同启动选项的增强型启动开关现在更加用户友好。该板由两个跳线和四个操作组成。存储配置类型：SD、NAND、eMMC 以及我们不完全了解的第三种。不过，当我们获得更多最新信息时，我们会通知您。
新功能和更好的连接性
根据我们的 CAD 布局图，即将推出的 Banana Pi R4 板还将在三个 SIM 卡插槽旁边配备一个 Micro SD 插槽。它还将有一个支持 4G 和 5G 模块的 M.2 插槽。此外，还包括一个两针电源插座，用于为风扇供电。
该主板SoC将基于MediaTek最新的Filogic 880解决方案，主要针对AP/路由器/网关应用而设计。在这个新设计中，您可以看到还保留了 26 针 GPIO 接头。这意味着 R4 板还可用于物联网和机器人项目，例如连接传感器等。
型号 1：Banana Pi BPI-R4 布局（x2 10G SFP+ ）型号 2：Banana Pi BPI-R4 布局（x1 SFP+ 2.5G）
如下图所示，R4 配置有所不同，RJ45 2.5Gbps 以太网 WAN/LAN 端口旁边有一个 SFP+ 笼。此外，其余四个 RJ45 端口支持 1Gbps 吞吐速度。 WIFI 7 和蓝牙也是可选的，并包括以太网供电 (PoE) 支持。
Wi-Fi 上下文中的术语“三频”是指设备或系统在三个不同频段上运行的能力。这意味着它可以在 2.4GHz、5G 和 6GHz 范围内无缝运行。通过利用多个频段，它提供了卓越的多功能性、扩大的覆盖范围和最小化的干扰。
两种设计选择Sinvoip 将发布其 WiFi 7 NIC 卡的两种变体。第一个选项将采用由 14 个天线组成的尖端阵列（如下图所示），而第二个更实惠的选项将总共配备 6 个天线。这些主板利用两个迷你 PCIe 插槽的电源，确保卓越的性能。
设计一：Banana Pi R4 Wi-Fi 7 NIC（4T4R 和 4T5R 设计）网卡接口搭载四颗强大的联发科芯片——MT7977BN、MT7977AN、MT7975BN和MT996A——使其成为无缝连接的不可阻挡力量。凭借无与伦比的 4T4R 和 4T5R 连接性，该接口可释放无与伦比的性能。下面的示意图突出显示了该界面令人印象深刻的 14 根天线阵列。
Banana Pi R4 Wi-Fi 7 NIC 拥有令人印象深刻的设计，共有 14 个板载天线插座。
设计二：Banana Pi R4 Wi-Fi 7 网卡（3T3R 设计）
该网卡接口配备了三颗强大的联发科芯片：MT7976C、MT7977I1，以及针对3T3R设计的尖端Eagle D-Chip。这种结合将其转化为不可阻挡的连接力量。下面的示意图显示了界面的示意图，突出显示了其令人印象深刻的六个天线阵列。
来源：Banana Pi（BPI R4 NIC BE14）
什么是3T3R？
3T3R（3 发送 3 接收）Wi-Fi 芯片是指用于网络设备（例如路由器、接入点或无线适配器）的无线通信芯片。 “3T”表示该芯片有 3 个传输链，这意味着它可以同时通过四个独立的流发送数据。 “3R”表示该芯片具有三个接收链，允许它同时接收来自最多 3 个不同流的数据。
此配置是多输入多输出 (MIMO) 技术的一部分，用于提高无线通信的性能和效率。多个天线可以实现更好的信号接收和传输，从而提高数据吞吐量并改善整体无线网络性能。
通过采用多个发送和接收链，3T3R Wi-Fi 芯片可以增强无线网络性能和容量。与发射和接收链较少的芯片相比，它可以实现更高的数据吞吐量、改善的信号质量和更大的范围。该技术通常用于高端Wi-Fi设备，可以提供更好的无线性能，特别是在连接设备数量不断增加的环境或网络条件具有挑战性的区域。
增强连接性，减少干扰
Banana Pi BPI-R4板附带DFS（动态频率选择）天线插座。这是专为无线 LAN（通常称为 Wi-Fi）指定的信道分配方案。除了能够避免与军用雷达、卫星通信和气象雷达等其他现有系统发生干扰之外，Wi-Fi 技术还提供广泛且一致的频谱覆盖，即“均匀传播”。
嵌入式路由器：有哪些优点？
Banana Pi R4 被广泛认为是嵌入式路由器的首选。您可以将其用于多种应用程序和物联网项目。 R4 具有适合开发目的的 26 引脚接头座。它可用于连接传感器等设备以及您能想到的任何其他设备，例如构建强大的监控摄像头系统。 Wi-Fi 7 的加入无疑令人印象深刻。然而，它可能不是每个人的必备功能。如果不是必需的，您仍然可以选择 PCIe Wi-Fi 6 / BT 扩展卡作为替代。
与其他售价 300 美元及以上的高级路由器不同，R4 主板不仅不提供 5G 连接支持和高级存储选项，而且还提供出色的性能，因此具有非凡的价值。它专为寻求在一个产品中集成基于 Linux 的嵌入式计算机和路由器的技术极客、家庭消费者和专业人士而设计。
实际应用
Banana Pi R4 路由器板拥有一系列令人印象深刻的功能和规格，使其有别于市场上的其他路由器板。首先，它支持多种操作系统，包括Android、Ubuntu和OpenWrt，让用户可以灵活地选择最适合自己需求的操作系统。这种兼容性确保该板可以轻松集成到现有网络中，而不会出现任何兼容性问题。
此外，Banana Pi R4 路由器板还具有先进的安全功能来保护您的网络。使用 VPN 协议，您可以从远程位置安全地访问您的网络。
借助 OpenWrt 的内置防火墙，可以过滤和阻止不需要的流量。您可以放心，您的网络将受到保护，免受未经授权的访问和网络攻击。
Banana Pi R4 路由器板的另一个显着功能是支持 4G LTE 和 5G 连接。这意味着您可以使用 SIM 卡连接到互联网，在主要互联网连接出现故障时提供备份选项。此功能对于严重依赖稳定的互联网连接进行运营的企业特别有用。
适合中小型企业的经济高效的解决方案
对于中小型企业来说，性价比是选择路由器板卡时的一个关键因素。 Banana Pi R4 路由器板提供经济实惠的解决方案，且不会影响性能和功能。它提供了所有必要的网络功能，而成本只是市场上其他高端路由器板的一小部分。
此外，该主板节能，与传统路由器相比功耗更低。这不仅有助于减少电费，还有助于营造绿色环境。该板还具有耐用的设计，可确保长期可靠性并最大限度地减少频繁更换或维修的需要。
要为 R4 板创建散热器，您可以自由地自行设计和定制。只需确保其满足 40 x 46 毫米的最小尺寸即可有效覆盖和冷却大部分芯片。所需散热器的高度取决于您机箱的尺寸。但是，对于 Micro SD 卡插槽旁边的 VLI VL822-Q7 集线器控制器芯片，您将需要使用单独的 9×9 毫米散热器。
R4 板设计有两个间隔 59 毫米的安装孔，确保完美贴合优化的散热器。通过选择不带风扇的被动散热器，完全消除了使用5V电源插头的麻烦。但是，如果您需要脉冲宽度调制 (PWM) 功能，您可以轻松找到具有三根电线的兼容风扇，并使用方便的预制 JST PH 2.0 3 针连接器和电线轻松连接。
散热器安装孔之间的距离（维基来源：BPI-R4 DXF 文件）
Banana Pi BPI 4 散热孔
对于那些想要个性化主动散热器的人来说，以下尺寸为 40x40x10mm，并且只能为 RAM 和 eMMC 芯片提供部分覆盖。或者，可以拆下风扇并将其安装到更合适的替代散热器上。有关接线的指导，请检查风扇接线部分，其中提供了连接器的正确颜色接线排列。
原来的 Molex KF2510（3 针）连接器已更换为新的 XH2.54-3PIN 连接器，以便更好地与 R4 板配合。这是通过小心地切割连接器并将电线连接到已经连接有连接器的预先准备好的电线来完成的。
或者，可以使用压接工具仅更换连接器，无需切断任何电线。然而，对于缺乏经验的技术爱好者来说，这个过程可能非常具有挑战性且耗时。
通过将散热器与尺寸为 10x35x10mm 的贴纸结合在一起，我们成功找到了一种实用的 SFP+ 笼散热解决方案。这些散热器经过专门设计，可与 R3 和 R4 机箱兼容，为您提供管理散热的有效方法。这些散热器由铝制成，具有出色的导热性，可有效地将热量从 SFP+ 罩中排出。此外，如果需要，铜散热器也是一个不错的选择。
香蕉派R3
Banana Pi R3/R4 SFP+ 散热器
风扇接线
香蕉派 R3 风扇接线
如果您不想花额外的时间来定制散热器，您可以选择从 AliExpress 上的 Banana Pi 代理商之一购买一个。该散热器完美贴合，牢固地覆盖了大部分芯片。其大约 4.00 美元的实惠价格使其更具吸引力。
有源散热器封装包括四个散热垫，放置在 R4 板主芯片的顶部。为了将其安装到 R4，还有两个塑料螺柱插入板孔中。
您可能需要考虑用一对螺钉和螺母替换塑料螺柱，以获得更牢固的固定，这有助于增强热对流。
不带外壳测试时记录的温度读数范围在 27°C 至 29°C 之间。
root@OpenWrt:/sys/class/thermal# cat /sys/class/thermal/thermal_zone*/temp29063customizing有线连接速度
深入研究 R4 以太网端口的设计。在一对 SFP+ 10G 端口（笼）旁边，有四个 RJ45 LAN 端口，每个端口的最大吞吐量高达 1.0G，由 R4 以太网控制器芯片控制。
这些端口的独特之处在于每个端口都能够达到 1G PHY，从通常的带宽划分方式中脱颖而出，以实现完整的 10Gbps 吞吐量。按逻辑来说，所有 RJ45 端口都应该有第二个 2.5 PHY 接口，但出于降低成本的考虑，它可能没有实现。
需要多少个以太网 2.5G PHY 才能实现 10Gbps 的实际吞吐量？您需要多少 2.5G PHY 来匹配 10Gbps 的功能取决于具体环境和所使用的具体技术。如果您希望实现类似的总数据传输速率，通常需要四个 2.5G PHY，即 2.5 Gbps x 4 = 10 Gbps。
详细情况如下：
如果每个以太网端口的运行速度为 2.5 Gbps，那么对于 4 个端口来说，总共为 10 Gbps。
每个 2.5G PHY 均以 2.5 Gbps 运行。
为了使双 10G SFP+ 端口与 2.5G PHY 的总数据传输速率相匹配，您需要四个 2.5G PHY (2.5 Gbps x 4 = 10 Gbps)。
使用 10GBASE-T SFP+ 铜缆 RJ-45 收发器执行 iPerf 吞吐量测试。考虑在每个 SFP+ 笼上安装散热器，以帮助散发多余的热量。这种额外的冷却方法特别有用，特别是如果您计划同时使用两个 SFP+ 保持架，最大限度地发挥其高速数据传输和网络连接的潜力。散热器将有助于保持最佳性能并防止任何潜在的过热问题，确保 RJ45 收发器和网络设备之间的稳定可靠的连接。
建议散热器的最大宽度为 14 毫米，但如果您有 12 毫米的散热器，它应该可以正常工作。此外，如果您计划将 R4 组装在封闭的机箱内，最好考虑使用低高度散热器。
Banana Pi r4 SFP
检查网络接口属性：接口 eth1 信息（LAN）：
root@OpenWrt:~# ethtool eth1Settings for eth1: Supported ports: [ ] Supported link modes: 100baseT/Full 1000baseT/Full 10000baseT/Full 1000baseKX/Full 10000baseKR/Full 2500baseT/Full 5000baseT/Full Supported pause frame use: Symmetric Receive-only Supports auto-negotiation: Yes Supported FEC modes: Not reported Advertised link modes: 100baseT/Full 1000baseT/Full 10000baseT/Full 1000baseKX/Full 10000baseKR/Full 2500baseT/Full 5000baseT/Full Advertised pause frame use: Symmetric Receive-only Advertised auto-negotiation: Yes Advertised FEC modes: Not reported Link partner advertised link modes: 10baseT/Half 10baseT/Full 100baseT/Half 100baseT/Full 1000baseT/Half 1000baseT/Full 10000baseT/Full 2500baseT/Full 5000baseT/Full Link partner advertised pause frame use: No Link partner advertised auto-negotiation: Yes Link partner advertised FEC modes: Not reported Speed: 10000Mb/s Duplex: Full Port: MII PHYAD: 17 Transceiver: external Auto-negotiation: on Current message level: 0x000000ff (255) drv probe link timer ifdown ifup rx_err tx_err Link detected: yes
接口eth2信息（WAN）
root@OpenWrt:~# ethtool eth2Settings for eth2: Supported ports: [ ] Supported link modes: 100baseT/Full 1000baseT/Full 10000baseT/Full 1000baseKX/Full 10000baseKR/Full 2500baseT/Full 5000baseT/Full Supported pause frame use: Symmetric Receive-only Supports auto-negotiation: Yes Supported FEC modes: Not reported Advertised link modes: 100baseT/Full 1000baseT/Full 10000baseT/Full 1000baseKX/Full 10000baseKR/Full 2500baseT/Full 5000baseT/Full Advertised pause frame use: Symmetric Receive-only Advertised auto-negotiation: Yes Advertised FEC modes: Not reported Link partner advertised link modes: 10baseT/Half 10baseT/Full 100baseT/Half 100baseT/Full 1000baseT/Full Link partner advertised pause frame use: Symmetric Link partner advertised auto-negotiation: Yes Link partner advertised FEC modes: Not reported Speed: 1000Mb/s Duplex: Full Port: MII PHYAD: 17 Transceiver: external Auto-negotiation: on Current message level: 0x000000ff (255) drv probe link timer ifdown ifup rx_err tx_err Link detected: yesSFP+ RJ45 收发器
您可以通过选择安装两个 RJ45 收发器来充分利用两个 SFP+ 笼。或者，您可以根据您的具体需求，将一个笼子与 ISP GPON OLT 光学模块一起使用。通过我们的广泛测试，我们已经确认使用一组优质铜质 CAT7 电缆在两个 RJ45 收发器之间建立连接是可行的。
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BPI-R4 SFP+ RJ45 模块兼容性列表哪些 SFP+ 模块与 R4 板兼容？ R4 板可与不同的 SFP+ 模块配合使用，具体取决于您的需求和网络设置。此外，始终建议查阅制造商的文档，以获取有关兼容模块的最准确和最新的信息。如需可靠的选项，请参阅以下列表。
BPI R4 本地网络拓扑
网络组件
每个测试的持续时间为 30 秒。
安装 M.2 NVMe SSD
R4板配备M.2 Key-M 2280插槽，支持单通道PCIe 3.0。理论上，PCIe 3.0 上的每个通道的最大理论数据传输速率为每秒 8 GB 传输 (GT/s)，但由于 PCIe 使用的 8b/10b 编码方案，每个通道的最大实际吞吐量约为 985 MB/s第二（MB/秒）。
如果您打算安装 NVMe SSD 卡，任何支持 PCIe 3.0 的卡都应该可以完美运行。在测试过程中，我们使用了基于微米芯片技术的重要品牌NVMe，其峰值吞吐量传输速度高达3500 MB/s。
Disk /dev/nvme0n1: 931.51 GiB, 1000204886016 bytes, 1953525168 sectorsDisk model: CT1000P3SSD8Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytesSector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytesI/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes执行 hdparm 速度测试
在具有单通道 (x1) 的 PCIe 3.0 插槽中，您可以体验到约 985 MB/s 的惊人最大理论吞吐量。根据我们的测试结果，传输速率为741 MB/s。尽管如此，重要的是要考虑到，由于协议开销和其他考虑因素，实际实现的吞吐量可能会略低。
root@OpenWrt:/# hdparm -t --direct /dev/nvme0n1/dev/nvme0n1: Timing O_DIRECT disk reads: 2226 MB in 3.00 seconds = 741.53 MB/sec
软件支持和安装
Banana Pi R4 板最初预装了 SNAPSHOT V21.02，由于存储分支中缺少库，因此在使用 opkg update 命令更新软件包时遇到了挑战。使用快照映像可能会导致下载和安装更新包时遇到困难，因为开发人员可能故意删除了存储库源目录。
将 OpenWrt 升级到最终稳定版本是解决此问题的推荐解决方案。同时，在等待正式发布的同时，充分利用Sinovoip的串行连接升级功能。
开关跳线与 Banana Pi R3 板一样，Sinovip 也采用了开关跳线，使用户能够从三种不同的存储选项中进行选择：Micro SD 卡、NAND 和 eMMC 闪存。通过使用 USB 到 RS232 端口适配器，您可以访问您的设备，使您能够轻松执行恢复和更新设备的软件。
更新过程由于 SD 卡和 eMMC 设备使用相同的接口，因此您应该首先将映像闪存到 Micro SD 卡。然后，按照下列步骤操作：
由于 SD 卡和 eMMC 设备使用相同的接口，因此您应该首先将映像闪存到 Micro SD 卡。然后，按照下列步骤操作：
1) 从 SD 卡启动
2) 将映像闪存到 Nand
3) 更改跳线以从 Nand 启动
4) 将映像闪存到 eMMC
5) 更改跳线设置以从 eMMC 启动
通过使用更新的 OpenWrt 映像刷新 R4 板软件来更新它。
尽管此选项可能不是最用户友好的，但它可以确保您的 R4 设备成功更新到最新的 OpenWrt 快照。现在，让我们深入研究详细的分步指南，以确保顺利执行此过程。
步骤一：将USB转RS232端口适配器的电线按照指定的接线方式连接到R4串行接口，然后将其插入标准USB端口。
断开 R4 板的电源。
步骤二在您的 PC 上安装适用于 Windows/Linux 的 PuTTY -SSH 和 telnet 客户端。
下载来源：PuTTY.org
第三步准备一个格式化好的U盘，复制以下镜像。文件应使用如下结构命名（y-年份，d-日期）：
mtk-bpi-r4-NAND-yyyydddd.img
mtk-bpi-r4-EMMC-yyyydddd.img
如果镜像被压缩，请先解压后再复制到U盘。
您可以在Banana Pi R4 wiki 页面上找到图像文件。
准备一张格式化的 Micro SD 卡，并使用Windows Disk Imager或Balena Etcher软件刷新 OpenWrt 映像。 该文件应使用如下结构命名（y-year，d-date）：mtk-bpi-r4-SD-yyyydddd.img
如果镜像被压缩，请先解压后再复制到U盘。
您可以在Banana Pi R4 wiki 页面上找到该图像文件。
将准备好的 Micro SD 卡插入 R4 板插槽。
第 6 步将跳线设置设置为SD 卡模式：跳线 1->向下，跳线 2 ->向下
步骤7启动 PuTTY 并选择“串行”选项。然后，选择适当的 COM 端口并将速度设置为115200。最后，单击“打开”继续。
Banana Pi R4 PuTTY 串口设置
步骤8当 Putty 在后台运行时，将电源重新插入开发板以为其供电。一旦看到终端屏幕，请立即按 Enter 按钮。
步骤9当U-Boot 启动菜单出现时，选择标有“启动系统”的选项 1。
BPi Pi R4 固件 1
第 10 步连接 USB 闪存驱动器并使用以下命令安装它：
挂载-t vfat /dev/sda1 /mnt
cd/mnt
步骤11要擦除整个 Nand 闪存并将映像复制到 nand 设备，请运行以下命令：
mtd 擦除 /dev/mtd0
dd if=mtk-bpi-r4-NAND-20231030.img of=/dev/mtdblock0
第 12 步关闭BPI-R4板的电源，拔掉U盘驱动，将引导开关更改为从Nand引导。
将跳线设置设置为Nand 模式：跳线 1->向上，跳线 2 ->向下
步骤13当 Putty 应用程序在后台运行时，将电源重新插入电路板以为其供电，再次重复相同的步骤。
第 14 步当U-Boot 启动菜单出现时，选择标有“启动系统”的选项 1。
第 15 步通过运行以下命令挂载 USB 闪存驱动器：
挂载-t vfat /dev/sda1 /mnt
步骤16运行以下命令将镜像刷入eMMC：
回声 0 > /sys/block/mmcblk0boot0/force_ro
dd if=bl2_emmc-r4.img of=/dev/mmcblk0boot0 dd if=mtk-bpi-r4-EMMC-20231030.img of=/dev/mmcblk0
mmc 引导部分启用 1 1 /dev/mmcblk0
步骤17关闭 R4 板的电源并将引导开关更改为从 eMMC 引导：
将跳线设置设置为eMMC 模式：跳线 1-> 向下，跳线 2 ->向上
最简单的安装 OpenWrt 的方法如果你觉得上面的方法太复杂，你可以直接将OpenWrt镜像烧录到你的Micro SD卡上。只需记住确保跳线设置配置为 sd boot（跳线 1-> 向下，跳线 2 -> 向下）。
最后的话
Banana Pi R4 路由器板是一款出色的网络设备，拥有强大的功能并与 Linux 操作系统无缝集成。其突出特点之一是双 SFP+ 端口，为使用光纤互联网连接的用户提供了明显的优势。此外，其出色的硬件兼容性和可靠的联发科驱动程序支持使其成为持续固件更新的绝佳长期投资。
该路由器板旨在提供卓越的性能和强大的安全性。无论您是想升级办公基础设施还是提供无与伦比的多功能性，这款路由器板都是值得的投资。
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