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== '''关键词''' ==
树莓派Raspberry Pi Zero、Zero 2W、Cat1 4G LTE、USB2.0、USB Type-C、扩展板、Nano SIM、eSIM、RPi-Connect、远程连接、免驱即插即用

== '''一、简介''' ==
树莓派zero CAT1是一款尺寸只有65*30mm的4G LTE扩展板，基于树莓派Zero系列（包括Zero、Zero W(H)以及Zero 2W）尺寸设计，利用树莓派zero板子反面引出的USB和电源的镀金测试点，进行外设扩展。扩展板分USB版和顶针版两个版本，其中顶针版是通过顶针将扩展板和Zero的USB口连接起来，此时无法再通过树莓派Zero的microUSB外接键盘鼠标等USB设备，而我们可以通过远程界面来控制本设备。USB版（不焊接顶针）也可以用于树莓派3B,4B和5上，扩展板采用内凹设计，方便安装在树莓派3B/4B/5等板子上方的时候，不影响或尽量少影响40Pin引脚的外接。

4G Cat1是针对10Mbps左右的中速物联网应用的高性价比模组，10Mbps下行5Mbps上行的速率可以满足绝大多数联网和传输需求；4G全网通,支持联通,电信和移动。CAT1扩展板在树莓派官方OS下免驱，即插即用。

== '''二、硬件资源''' ==
1. 本扩展板顶针版通过4个顶针和树莓派Zero系列通过镀金顶针连接，扩展板位于Zero下方，通过Zero的MicroUSB供电，此时板载USB-C口和1.25mm 4P接口不能外接任何设备或电源。

2. USB版本（不焊接顶针）通过USB口和开发板通讯及供电，USB口采用Type-C口和1.25mm 4P接口两种形式引出，二选一使用；

3. 采用Nano SIM卡座，并预留eSIM芯片位置(SIM卡和eSIM芯片二选一)，SIM插入朝向请参考板上丝印或SIM卡座印痕。

4. 4G天线接口采用IPEX一代接口，可接4G FPC天线或棒状天线。

5. 引出调试串口和AT主串口，3.3V电平。

6. 两个LED指示灯，其中STAT灯亮表示CAT1正常运行；NET用于指示网络状态，1.8秒亮0.2秒灭表示注网成功，1.8秒灭0.2秒亮表示未注网，需要检查SIM卡和天线。

7. 反面预留BOOT和复位的按键位置，如有升级固件需要或者按键复位需要可自行焊接。

8. 尺寸：65*30*5.5mm；

9. M2.5mm固定孔和树莓派zero开发板完全吻合。PCB板通过UL和ROHS认证，防火等级94V-0。 

http://www.mcuzone.com/wiki/1002_Zero_4G_Cat1/1002_Zero_4G_Cat1_10.jpg

== '''三、系统烧写''' ==

=== 3.1 概述 ===
本文档使用基于树莓派Zero 2W的硬件，镜像为2024-07-04-raspios-bookworm-arm64.img.xz（树莓派OS，Raspberry Pi OS with desktop）。

(若使用树莓派Zero一代系列的板子，只支持32位系统，请注意下载版本。)

树莓派OS下载地址：

https://www.raspberrypi.com/software/operating-systems/#raspberry-pi-os-64-bit

=== 3.2 系统烧写在SD（TF）卡上 ===
[[0005 MPS2242 2280 2280P（单SSD扩展板）#3.2 从TF卡启动|点击直达烧写方法说明]]。

== '''四、树莓派OS的操作''' ==

=== 4.1 USB版本 ===
USB版若接树莓派zero系列开发板，一般需要再搭配带USB接口的扩展板使用，所以只要在config.txt里面启用USB Host模式即可；

此处我们是基于我司树莓派zero双网口扩展板组装好树莓派zero 2W后，再接CAT1-USB版；

CAT1-USB版占用zeo双网口扩展板（下图）右侧USB-A口，此USB口不能外接任何设备，不然4G将无法使用：

http://www.mcuzone.com/wiki/1002_Zero_4G_Cat1/1002_Zero_4G_Cat1_12.jpg

启动系统后，执行ifconfig-a，可以看到eth2，即为4G CAT1；而eth0和eth1是双网口扩展板上的2个百兆网口：


=== 4.2 顶针版 ===
供电请插Zero 2W标注PWR的USB口，如果插另一个USB口或者扩展板上的USB口，都会造成4G模块被屏蔽。如果是顶针版则Zero 2W的唯一一个USB被占用，因此无键盘鼠标可用，后续操作只能通过WiFi或者4G联网进行，所以在烧写时需要对系统进行预设置，配置WiFi并使能SSH才能进一步使用。

=== 烧录前预设置WiFi连接及SSH服务 ===
对于Zero 2W等本身带有WiFi模块的板子，我们可以使用树莓派镜像烧录器，在烧录前进行预设置，将一些参数先设置好，这样烧录完毕就无需再次配置。

打开树莓派镜像烧录器，选择完设备平台、镜像和烧录位置后，点击”NEXT“：

http://www.mcuzone.com/wiki/1002_Zero_4G_Cat1/1002_Zero_4G_Cat1_01.jpg

然后点击”编辑设置“

http://www.mcuzone.com/wiki/1002_Zero_4G_Cat1/1002_Zero_4G_Cat1_02.jpg

在弹出的窗口中，GENERAL页面中，可以主机名、用户名和密码、默认连接的WiFi、区域：

http://www.mcuzone.com/wiki/1002_Zero_4G_Cat1/1002_Zero_4G_Cat1_03.jpg

在SERVICES页面中，请设置开启SSH服务：

http://www.mcuzone.com/wiki/1002_Zero_4G_Cat1/1002_Zero_4G_Cat1_04.jpg

设置完成后点击”保存“，返回上一层页面，然后点击”是“：

http://www.mcuzone.com/wiki/1002_Zero_4G_Cat1/1002_Zero_4G_Cat1_05.jpg

在警告窗口中点击”是“

http://www.mcuzone.com/wiki/1002_Zero_4G_Cat1/1002_Zero_4G_Cat1_06.jpg

这样就开始了烧写，烧写完毕后使用该TF卡启动系统，系统使用预设的用户名和密码自动登录，并自动连接至预设的WiFi（需在该WiFi热点覆盖范围内）。

如果系统卡在树莓派logo处无法启动：

http://www.mcuzone.com/wiki/0007_Zero_4G_Cat1/0007_Zero_4G_Cat1_58.jpg

请仔细观察顶针是否对准了镀金触点，并请在PC端打开TF卡系统分区根目录下的config.txt检查USB的初始化脚本：

http://www.mcuzone.com/wiki/0007_Zero_4G_Cat1/0007_Zero_4G_Cat1_41.jpg

需要确认下图中的三处红框的位置是否都配置成完全，如果没有，请手动添加完整并保存文件：

<code># otg_mode=1</code>（建议按此注释掉）

<code>dtoverlay=dwc2,dr_mode=host</code>（两处必须确保加上）

http://www.mcuzone.com/wiki/0007_Zero_4G_Cat1/0007_Zero_4G_Cat1_57.jpg

=== 4.3 注意事项 ===
针对不带WiFi模组的Zero一代，以及其它兼容的国产派，建议采用USB版，不建议使用顶针版。

== '''五、远程连接举例''' ==

=== 5.1 通过WiFi远程控制 ===
如果设备本身带有WiFi，我们可以在系统启动后，通过WiFi对该设备进行SSH连接控制。

系统启动后，如果WiFi连接成功，会在桌面左上角WiFi图标下面显示连接IP：

http://www.mcuzone.com/wiki/1002_Zero_4G_Cat1/1002_Zero_4G_Cat1_07.jpg

本文档使用MobaXterm软件，MobaXterm软件下载地址：

https://mobaxterm.mobatek.net/download-home-edition.html

打开MobaXterm软件，新建一个连接，选择SSH，Remote Host填入树莓派OS的IP，Specify username填入登录账号，如下图所示：

http://www.mcuzone.com/wiki/1002_Zero_4G_Cat1/1002_Zero_4G_Cat1_08.jpg

点击”OK“，然后登录，登录完成后，我们即可通过MobaXterm对设备进行命令行操作：

http://www.mcuzone.com/wiki/1002_Zero_4G_Cat1/1002_Zero_4G_Cat1_09.jpg

在连接WiFi的情况下，我们也可以Raspberry Pi Connect远程连接并控制树莓派OS，配置方法见下一节。

配置完毕后，可以使系统每次启动时都能通过WiFi上网，并开启Raspberry Pi Connect远程服务，我们就可以在PC上通过远程命令行界面控制设备。

=== 5.2 使用Raspberry Pi Connect远程连接 ===
如果设备需要使用4G上网，我们就要先在兼容平台（如USB版，或者Zero 4G Cat1-Hub等）上对系统设置为开机启动4G上网功能。因为4G模块是默认开机自动连接的，所以在每次开机就可以实现4G自动连接，但是为了不引起DNS服务器冲突，还需要对开机自启动进行如下设置：

安装切换DNS服务器的软件udhcpc：

<code>sudo apt install udhcpc</code>

http://www.mcuzone.com/wiki/0007_Zero_4G_Cat1/0007_Zero_4G_Cat1_48.jpg

开启rc-local服务：

<code>sudo sudo systemctl enable --now rc-local</code>

通过下面的命令打开rc.local：

<code>sudo nano /etc/rc.local</code>

在exit 0上面添加你要开机执行的命令，然后保存文件（eth0代表4G模块，名称以实际为准）：

<code>sleep 5 && sudo udhcpc -i eth0 && sleep 5 && sudo udhcpc -i eth0 && sleep 5 && sudo udhcpc -i eth0</code>

http://www.mcuzone.com/wiki/1003_Zero_4G_Cat1-Hub/1003_Zero_4G_Cat1-Hub_23.jpg

sleep命令的作用是延迟多少秒执行之后的命令，因为4G模块获取IP地址需要一定的时间，所以为了防止udhcpc执行失败，需要多执行几次，并且在每一次执行命令之间加上一定的延迟。这样执行的结果，是等系统启动后，大约20秒左右可以使用4G网络。

再配置Raspberry Pi Connect远程连接，配置方法见下：

[[1003 Zero 4G Cat1-Hub#五、使用Raspberry Pi Connect远程连接树莓派|使用Raspberry Pi Connect远程连接树莓派]]

配置完毕后，可以使系统每次启动时都能通过4G上网，并开启Raspberry Pi Connect远程服务，我们就可以在PC上通过远程命令行界面控制设备。

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