树莓派Zero设置USB网络通讯(Ethernet Gadget)

树莓派不同型号的各代产品提供了 USB Gadget框架功能，通过将树莓派的USB接口配置为 USB Gadget模式 (网络设备/虚拟网卡，即RNDIS或CDC-ECM)，直接用普通的USB数据线连接，就能在两台树莓派上各自识别出一个虚拟网卡( usb0 )。

通过这个虚拟网卡，可以在USB线上跑全套的TCP/IP网络协议(包括 ssh服务 HTTP MQTT ping 等)，完全能够替代传统的以太网线连接。

但是并不是所有树莓派的所有USB接口都能设置 USB Gadget框架 :

Raspberry Pi Zero / Zero W / Zero 2 W : 使用标记为 USB 的 Micro-USB 接口（非 PWR 供电口）
Raspberry Pi 4B / 5 : 使用原生的 Type-C 供电/数据接口 （带有 OTG/Gadget 功能）
Raspberry Pi A+ / 3A+ : 使用标准的 USB Type-A 接口（同样支持 OTG）

警告

树莓派Raspberry Pi 5 只有Type-C 口能跑 Gadget 模式:

板载 4 个 Type-A 接口（蓝色/黑色） 在硬件电路层面上 仅支持 Host（主机）模式 ，无法作为 Gadget（从设备）模拟虚拟网卡:
线材质量（最关键） : 如果使用的是普通手机充电线或廉价 Type-C 线，内芯通常只有 D+/D- 两根 USB 2.0 数据线，会自动降级到 300+ Mbps 的速率；只有换成标有 5Gbps/10Gbps 的 全功能 Type-C 数据线 ，才能握手到 USB 3.0 速率。

警告

树莓派 Zero（包括 Zero W 和 Zero 2 W）配备了两个 Micro-USB 接口，它们在功能上有明确的分工:

电源接口（PWR IN） : 标有 PWR 或 PWR IN 的 Micro-USB 接口专门用于输入电源（5V供电）。
数据接口（USB） : 一个 Micro-USB 接口是 USB 2.0 OTG 数据口，用于连接鼠标、键盘、U盘等外设，或通过 USB Gadget 模式连接电脑。

Gadget 驱动协议

CDC-ECM （以太网控制模型）和 CDC-NCM （网络控制模型）是标准的 USB 设备类，用于在 Linux USB 设备设计中通过 USB 连接模拟有线以太网适配器。

CDC-ECM (Ethernet Control Model)
- 比较古老和简单的协议
- 每次USB传输处理一个以太网帧
- CPU开销较高，吞吐量效率较低
- 对多种操作系统有广泛的兼容性
CDC-NCM (Network Control Model)
- 现代的先进协议，为高速宽带优化
- 支持帧聚合(将多个以太网数据包捆绑到单个USB传输中)
- 显著提高吞吐量，降低延迟并提升能效
- 在现代移动和嵌入设备(如 Android )中取代了RNDIS等传统协议

警告

本文实践是早期完成的，没有对最新的 USB Gadget框架协议 CDC-NCM 进行实践，所以性能优化有限。后续再找机会进行对比测试。

树莓派Zero专用的USB扩展板

Ethernet Gadget 是一个可以用于树莓派通过 USB Gadget框架线连接到主机的方法，可以实现网络，VNC，ssh以及scp等操作。

虽然名为 Ethernet Gadget ，实际上并不使用以太网线，而只需要使用USB micro-B连线连接主机和Raspberry Pi Zero。此时 Pi 就像一个以太网设备。

淘宝上有一种Raspberry pi zero专用的USB扩展板，可以直接将Zero转换成通过标准USB接口取电和同时通讯，方便了使用和携带：

加上一个透明的亚克力保护壳，非常美观：

配置Ethernet Gadget

当网络连接后，可以通过USB线将主机的网络共享给 Pi

首先树莓派(Raspberry Pi)快速起步将系统安装好
编辑 config.txt ，在最后添加一行:
```
dtoverlay=dwc2
```

编辑 cmdline.txt 在 rootwait 之后加上一个空格，以及 modules-load=dwc2,g_ether 。完整配置如下:

dwc_otg.lpm_enable=0 console=serial0,115200 console=tty1 root=PARTUUID=5e878358-02 rootfstype=ext4 elevator=deadline fsck.repair=yes rootwait modules-load=dwc2,g_ether

激活树莓派的SSH登陆功能:

只要在 /boot 分区中有一个空白的 ssh 文件存在，树莓派 Raspbian 系统启动时候就会启动SSH服务。

将TF卡插入Raspberry Pi Zero设备，然后通过USB连接到主机上

此时Pi Zero会被识别成一个以太网设备。例如，在Mac已经支持了Bonjour（对于Linux系统，需要添加Bonjour支持），则立即看到网络设备。对于Windows主机，则需要添加Bonjour支持添加bonour zoneconf网络

备注

此时Raspberry Pi是动态IP地址，所以除非能够在你的Bonjour网络设备上启动DHCP服务，否则无法和对端通讯。

设置树莓派Zero静态IP

将树莓派的TF卡通过转接套转成U盘，插入到可以识别EXT4文件系统的Linux主机上。然后在Linux主机上挂载TF卡的 /dev/sdX2 分区（这里 X 是指动态识别的磁盘设备编号，通常可能是 /dev/sdb2 ）

挂载树莓派分区:
```
mount /dev/sdb2 /mnt
```
编辑挂载的TF卡分区 /dev/sdb2 上的Raspbian的配置文件。

编辑 /mnt/etc/network/interfaces 配置如下:

allow-hotplug usb0
iface usb0 inet static
        address 192.168.7.10
        netmask 255.255.255.0
        network 192.168.7.0
        broadcast 192.168.7.255
        gateway 192.168.7.1

另一种方式是编辑 /mnt/etc/dhcpcd.conf （这是当前推荐的方法）

interface usb0
static ip_address=192.168.7.10/24
static routers=192.168.7.1
static domain_name_servers=192.168.7.1

这样启动Raspberry Pi Zero就会自动将USB网卡配置固定IP地址。也就是可以在对应的主机上，将网卡IP配置成 192.168.7.1 ，就可以和Pi Zero的IP 192.168.7.10 互相通讯了。

参考

Ethernet Gadget
USB gadget mode in Raspberry Pi OS: SSH over USB 2026年较新的介绍文章
gemini