近年来，Raspberry Pi作为开源硬件和教育领域的明星产品，持续吸引着全球无数开发者和爱好者的关注。最新版的Raspberry Pi 5不仅在性能和接口上有了显著提升，还迎来了令人振奋的存储扩展方案——MicroSD Express HAT。这款由Will Whang设计的MicroSD Express HAT是针对Raspberry Pi 5量身打造的小型扩展插件，配备了高速MicroSD Express卡槽、弹出按钮，以及两个Qwiic连接器，不仅提升了设备的存储性能，也拓展了硬件的功能灵活性。MicroSD Express标准自2019年引入以来，因采用PCIe总线和NVMe协议，实现了存储速度向固态硬盘靠拢的突破，极大提升了存储设备的数据传输率。然而，尽管技术成熟，市场上支持MicroSD Express的存储卡和相关硬件产品依旧稀缺，价格昂贵。甚至在过去几年中，消费者和开发者在选购高性能存储方案时最常见的选择依旧是M.2 NVMe SSD或者传统的高速MicroSD卡。
Will Whang开发的这款MicroSD Express HAT，正是为了填补这一空白，尤其是在Nintendo Switch 2配备MicroSD Express卡槽的背景下，显得尤为及时。该HAT通过PCIe Gen3 x1的接口与Raspberry Pi 5连接，支持热插拔并带有专门的微控器用于管理挂载与卸载流程。板载的WCH CH32V003 RISC-V微控制器负责协调整个接口的通信和电源管理，确保存储设备的稳定运行，同时提供弹出按钮以及电源和状态指示LED，方便用户进行操作。基于PiBenchmarks.com的实测数据显示，使用MicroSD Express HAT后，Raspberry Pi 5的存储读取速度可达到630MB/s以上，这远远超过了传统MicroSD卡的速度范围，在随机读写性能方面更是惊人。虽然持续写入速度接近高级Class A1/A2 MicroSD卡，但随机I/O性能提升显著，使得数据密集型应用和高频读写场景下体验更流畅。这种速度优势意味着，无论是搭建家庭服务器、媒体中心，还是进行嵌入式系统开发，开发者都能享受到类似SSD的响应速度和数据吞吐量，极大提升了Raspberry Pi 5在高端应用中的竞争力。
虽然MicroSD Express技术带来了性能的跃升，但目前其仍面临市场接受度和成本的挑战。以三星256GB MicroSD Express卡为例，售价接近60美元，而同规格的M.2 SSD价格仅为约25美元，尽管HAT设计精巧且采用了开放源码方式免费发布，Will Whang表示短期内不会进行批量生产。用户如果需要，可以根据公开的Kicad设计和Bom自行组装或委托生产。这种开放策略不仅体现了开源硬件社区的精神，也为未来产品迭代和价格下降预留了空间。值得一提的是，这款HAT设计中配备的两个Qwiic连接器为用户提供了额外的外设扩展接口，特别适合喜欢将传感器、显示模块等I2C设备与Raspberry Pi组合的创作者。5V供电从40针GPIO引脚提供，板载电源管理芯片确保了1.8V和3.3V稳定输出，提升了整体系统的可靠性和兼容性。
尽管目前MicroSD Express卡的发热问题受到过讨论，但Will Whang通过实际测试发现，该HAT在长时间读写操作中并未出现明显的热降频现象，显示出其优秀的散热设计与系统稳定性。展望未来，随着MicroSD Express卡片价格的逐渐下降和市场认可度的提升，这项技术有望在下一代Raspberry Pi乃至更多嵌入式设备中得到广泛应用。特别是在需要便携、高性能、可插拔存储解决方案的场景，如工业自动化、专业摄影、移动工作站等领域，MicroSD Express HAT代表了存储技术进步的一大趋势。同时，MicroSD Express的出现促进了存储接口标准的革新，PCIe与NVMe技术的引入为传统小型存储卡带来了前所未有的升级通道。对于广大开发者和DIY爱好者而言，这意味着可以在不牺牲体积和便携性的前提下，享受到SSD级别的存储体验。这样一来，Raspberry Pi 5通过MicroSD Express HAT的加持，既满足了高速数据传输的需求，也保持了灵活性和扩展性，进一步丰富了其应用生态。
对于嵌入式系统行业，性能瓶颈往往出现在存储读写速度和数据访问效率上。MicroSD Express HAT的出现为解决这些瓶颈提供了一个创新方向，尤其是在预算有限、空间受限的同时对性能有严格要求的项目中，可以成为理想选择。除了硬件性能上的升级，MicroSD Express HAT的开源设计也具有重要意义。开源模式吸引了更多工程师和爱好者参与改进和二次开发，未来也可能衍生出更多专业化定制的存储扩展模块，推动整个开源硬件社区的繁荣发展。总结来看，Raspberry Pi 5搭配MicroSD Express HAT代表了单板计算机领域向更高速存储迈进的重要一步。虽然目前高昂的MicroSD Express卡价格限制了其大规模普及，但技术潜力巨大，兼顾扩展性与性能提升，使其成为未来存储解决方案的有力候选。
无论是工业应用、数据密集型项目，还是DIY爱好者的实验平台，MicroSD Express带来的速度革命都值得期待。在未来，随着技术优化和成本下降，MicroSD Express有望成为嵌入式存储的标准配置，推动整个行业向更高效、便捷的计算时代迈进。建筑在开放硬件设计之上，MicroSD Express HAT为Raspberry Pi 5赋予了新的生命力和无限可能，激励开发者持续探索存储性能的边界，开启超高速存储新时代。
