mit dem Raspberry Pi 5, hier als Pi 5 bezeichnet, hat die Raspberry Pi Foundation einen weiteren Meilenstein für den Einplatinenrechner gesetzt. Viele sind besonders dankbar für die neue PCI-Schnittstelle, die durch neue HATs, wie z.B. die Integration von M.2 HAT+ und SSD s, ermöglicht. Genau darum soll es in diesem Einrichtungsguide gehen.
Was ist der Raspberry Pi M.2 HAT+, wie baue ich ihn zusammen und wie richte ich den Pi 5 ein, um eine M.2-SSD als Bootdevice zu benutzen? Mein Name ist Jörn, seit 2007 begeisterter Arduino-Programmierer und seit dem Release des Raspberry Pi Model B ein Fan des kleinen Einplatinenrechners der ersten Stunde. Lass uns direkt mit dem Raspberry Pi M.2 HAT+ loslegen.
Das Raspberry Pi M.2 HAT+
Ein HAT (Hardware attached on top) ist ein Board oder Modul, das die Funktionalität des Raspberry Pis erweitert. Beim Raspberry Pi M.2 HAT+ wird die PCI-Erweiterung des Pi 5 genutzt, sodass du eine M.2 SSD auf der Oberseite des HATs verbauen kannst, von der der Pi 5 später sogar booten kann. Der Vorteil der PCI-Schnittstelle ist die deutlich höhere Geschwindigkeit bei der Datenübertragung im Vergleich zum SD-Kartenslot oder der USB-Anbindung. Die Preise für M.2 SSDs sind aktuell stark gefallen, sodass eine 256GB M.2-SSD schon für unter 50 Euro erhältlich ist.
Berrybase.de bietet eine Vielzahl passender M.2-SSDs in verschiedenen Größen an. Für jede Aufgabe, die du mit dem Pi 5 erledigen möchtest, findest du eine passende Festplatte.
Der Hardwarezusammenbau
Beim Kauf eines Raspberry Pi M.2 HAT+ sind neben dem HAT auch eine Buchsenleiste mit verlängerten Pins, die nötigen Schrauben samt Sechskantmuttern und eine spezielle Schraube für die Befestigung der M.2 SSD enthalten.
Strom trennen: Trenne den Pi 5 vom Strom.
Sechskantmuttern verschrauben: Schraube die vier Sechskantmuttern mit den kleinen schwarzen Schrauben fest.
Buchsenleiste anbringen: Stecke die mitgelieferte Buchsenleiste auf die GPIOs des Pi 5.
Flachbandkabel anschließen: Löse das Flachbandkabel vom Raspberry Pi M.2 HAT+ und schließe es am PCI-Expressport des Pi 5 an.
HAT montieren: Verbinde die Stifte der Buchsenleiste mit der Buchsenleiste des HATs und fixiere das HAT mit den Plastikschrauben.
M.2-SSD anbringen: Verbinde die M.2-SSD mit dem HAT. Achte darauf, dass es eine M Key -M.2-SSD ist.
Die Vorbereitung im Raspberry Pi OS
Damit später der Pi 5 mit dem Raspberry Pi M.2 HAT+ und der verbauten M.2 – SSD arbeiten kann, empfiehlt die Raspberry Pi Foundation zunächst einmal über das Terminal ein Update sämtlicher Pakete vorzunehmen. Den entsprechenden Befehl entnehmen Sie Code 1.
sudo apt update && sudo apt dist-upgrade -yCode 1: Raspberry Pi OS auf den aktuellen Stand bringen
Hast du noch kein Betriebssystem auf dem Pi 5 laufen lassen, so kannst du dies bequem mit dem Raspberry Pi Imager erledigen.
Im nächsten Schritt muss die Version vom EEPROM mit dem Befehl aus Code 2 geprüft werden.
sudo rpi-eeprom-updateCode 2: Die EEPROM-Version prüfen
Sollte hierbei in der folgenden Ausgabe, siehe Abbildung 7, unter Current eine Version angezeigt werden deren Datum vor dem 6. Dezember 2023 liegt, so muss für das EEPROM ein Update durchgeführt werden.
In der Regel sollte neben RELEASE das Wort latest stehen, was bedeutet, dass immer die aktuelle getestete Release-Version und keine Beta-Version angezeigt wird. Über den Befehl aus Code 3 kann das EEPROM auf die aktuelle Version upgedatet werden.
sudo rpi-eeprom-update -aCode 3: EEPROM updaten
Nach einem Neustart oder bei schon passender EEPROM-Version, empfiehlt sich ein Blick auf alle angeschlossene Speichermedien mit dem Befehl aus Code 4.
sudo lsblkCode 4: Alle angeschlossene Speichermedien anzeigen
Je nachdem, ob die M.2-SSD schon einmal in gebraucht war, erscheint in der Auflistung, siehe Abbildung 8, ein Speichermedium mit der Kennung nvmeXXX und entsprechenden Partitionen oder eben nur die Kennung ohne weitere Partitionen.
An der Stelle sei erwähnt, dass auch die SD-Karte mit dieser Kennung auftauchen kann, was später beim Kopieren des OS auf die M.2 – SSD zu Verwirrung führen könnte.
Damit der Pi 5 nun zuerst von der M.2 – SSD bootet, muss zunächst das Raspberry Pi Configuration CLI im Terminal mittels Code 5 geöffnet werden.
sudo raspi-configCode 5: Die Raspberry Pi Configuration CLI öffnen
Anschließend navigieren sie zu Advanced Options > Boot Order und wählen Sie NVMe/USB boot. Um diese Änderung zu übernehmen, muss der Pi 5 danach einmal neu gestartet werden. Sofern keine boot-Partition auf der M.2 – SSD ist, wird nach einem anderen boot-Device gesucht, in der Regel die SD-Karte und danach USB-Speichermedien.
Das Betriebssystem auf der M.2 – SSD und Prüfung
Damit von der M.2 – SSD gebootet werden kann, braucht es auf der M.2-SSD ein entsprechend für den Pi 5 kompatibles Betriebssystem. In der Regel ist das Raspberry Pi OS. Meistens hat man bereits das Betriebssystem auf einer SD-Karte oder einem USB-. Um das Betriebssystem nun auf die M.2-SSD zu bekommen, bietet die Raspberry Pi Foundation zwei mögliche Optionen an, siehe Abbildung 9:
- Über den Raspberry Pi Imager ein neues Image erstellen
- Über den SD Card Copier den gesamten Inhalt von einem Device auf ein anderes kopieren
Da in der Regel ein lauffähiges OS via USB-Stick oder SD-Karte auf dem Pi 5 läuft, zeige ich an der Stelle kurz den SD – Kopiervorgang. Wenn kein lauffähiges OS existiert, sollte der Raspberry Pi Image verwendet werden, um ein frische OS auf die M.2 – SSD zu installieren.
Um den gesamten Inhalt über das SD Card Copier – Tool auf ein anderes Speichermedium zu übertragen, wählen Sie im Startmenü den SD Card Copier aus, siehe Abbildung 9.
Im nachfolgenden Dialog müssen Sie zunächst das aktuelle Speichermedium mit dem Betriebssystem auswählen und danach das neue Speichermedium, hier die M.2 – SSD, siehe Abbildung 10.
Wenn sie beide Speichermedien angeschlossen lassen, dann ist an dieser Stelle das Flag NEW Partition UUIDs wichtig, da sonst beim Booten der Raspberry Pi hängen bleiben wird. Der Kopiervorgang kann, je nach Größe und Geschwindigkeit der Speichermedien, etwas dauern, wird aber mit einer Abschlussmeldung quittiert.
Im Anschluss muss der Pi 5 neu gestartet werden. Sie müssen hierzu das Booten von der M.2-SSD aktivieren, siehe Code 5 und folgende Erklärung. Um zu überprüfen ob von der M.2—SSD gebootet wird, öffnet man erneut das Terminal und lässt sich mit dem Code 4 noch einmal alle angeschlossenen Speichermedien anzeigen.
Nun sollte das Speichermedium nvmeXXX und die darunterliegenden Partitionen als Mountpoint für /boot/firmware und / angezeigt werden, siehe Abbildung 11.
Abschließende Worte
Mit der neuen PCI-Schnittstelle und der Möglichkeit, eine M.2-SSD mit dem Raspberry Pi M.2 HAT+ zu verwenden, erhältst du einen deutlichen Geschwindigkeitsboost. Beachte jedoch, dass kein weiteres HAT auf den Raspberry Pi gesteckt werden kann. Überlege dir also, ob du die GPIOs für zukünftige Projekte benötigst.
Viel Erfolg beim Einrichten deines Raspberry Pi 5 mit dem M.2 HAT+ Wenn du noch Fragen hast oder Beratung benötigst, zögere nicht, uns zu kontaktieren.
Da sage ich doch mal Danke!
Das hat bei mir super funktioniert, wenn auch mit einem alternativen NVME-HAT.
Ich habe eine funktionierende Photobooth-Installation von SD auf eine 250G SSD übertragen.
Hallo Christian,
vielen Dank für dein Feedback und toll zu hören, dass es bei dir so gut funktioniert hat! Es freut mich, dass du deine Photobooth-Installation erfolgreich auf die SSD übertragen konntest.
Mich würde interessieren, welchen alternativen NVMe-HAT du verwendet hast. Es wäre spannend zu wissen, welche Optionen noch gut mit dem Raspberry Pi 5 harmonieren. Vielleicht hast du ja Lust, das mit uns zu teilen?
Viele Grüße und weiterhin viel Erfolg mit deinem Projekt!
Hallo Berrybase Team, verstehe ich das richtige, dass ich nur 1 Hat verwenden kann ?
Ich wollte mir die Pineboards HatNET! 2.5G, 2.5 Gigabit Ethernet Erweiterung kaufen.
Dann kann ich aber kein SSD Hat mehr verwenden ?!
Danke und Grüße
Kai
Hallo Kai,
ja, da hast du vollkommen recht. Der PCI-Port ist tatsächlich mit einem HAT belegt, wenn du das Pineboards HatNET! 2.5G verwendest. Es gibt allerdings eine Lösung: Pineboards bietet einen Extender an, mit dem du zwei HATs gleichzeitig anschließen kannst. So kannst du sowohl die 2.5 Gigabit Ethernet Erweiterung als auch ein SSD HAT nutzen.
Ich hoffe, das hilft dir weiter!
Beste Grüße,
Katrin