查看“2001 CM4 Ultra（CM4核心板的扩展板）”的源代码

== '''关键词''' ==
树莓派、CM4核心板、系统烧写、2.5G、SSD、WIFI6、5G、RPiOS、eMMC、OpenWrt

== '''一、简介''' ==
CM4_Ultra扩展板是一款基于树莓派CM4核心板设计的扩展板。CM4_Ultra扩展板具有一个M-KEY接口用于外扩SSD和一个B-KEY接口用于外扩5G以及一个A-KEY接口用于外扩WIFI6；拥有一个2.5G网口；具有一个标准尺寸的HDMI接口，支持4K输出；引出了原生的千兆有线以太网和1路DSI接口以及2路CSI接口。外设扩展方面，扩展了2个USB3.0主机口和一个USB从机口以及一个内置USB2.0。除此之外还有与树莓派4B相同定义的2.54mm间距2x20的GPIO引脚，用于常规外设扩展。

== '''二、硬件资源''' ==
2.1 一路原生千兆网口；

2.2 一路由PCIE支持的2.5G以太网接口；

2.3 一路支持4K分辨率的标准HDMI口；

2.4 两路USB3.0主机口；

2.5 一路内置USB2.0；

2.6 一路USB2.0烧写口；

2.7 两路CSI（22PIN，0.5mm，翻盖下接）；

2.8 一路DSI（22PIN，0.5mm，翻盖下接）；

2.9 一路PCIe M-KEY接口，支持2280尺寸规格的固态硬盘；

2.10 一路PCIe B-KEY接口，用于外扩5G；

2.11 一路PCIe A-KEY接口，用于外扩WIFI6；

2.12 TF卡座；

2.13 SIM卡座；

2.14 40pin引脚定义从左到右依次为：
{| class="wikitable"
|5V
|5V
|GND
|G14
|G15
|G18
|GND
|G23
|G24
|GND
|G25
|G08
|G07
|IDSC
|GND
|G12
|GND
|G16
|G20
|G21
|-
|3V3
|G02
|G03
|G04
|GND
|G17
|G27
|G22
|3V3
|G10
|G09
|G11
|GND
|IDSD
|G05
|G06
|G13
|G19
|G26
|GND
|}

== '''三、系统烧写及设置''' ==

=== 3.1 概述 ===
本文档采用树莓派OS进行测试，其中树莓派OS的版本为2024-07-04-raspios-bookworm-arm64.img.xz，树莓派OS下载地址：

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

=== 3.2 从TF卡启动 ===
[[0005 MPS2242 2280（单SSD扩展板）#三、系统烧写及设置|点击直达烧写方法说明]]

=== 3.3. 从eMMC启动 ===

== '''四、硬件测试''' ==

=== 4.1 2.5G网口测试 ===
CM4_Ultra扩展板有两个网口，一个是2.5G网口，一个是原生千兆网口，PCB板背后相应位置有丝印标注。我们将网线插入2.5G网口，系统会自动获取IP，然后我们打开终端，安装测速软件iperf3：

<code>sudo apt-get install iperf3</code>

http://www.mcuzone.com/wiki/2001_CM4_Ultra/2001_CM4_Ultra_01.jpg

2.5G以太网测速结果，client模式为2.15Gbps左右，server模式为1.75Gbps左右：

http://www.mcuzone.com/wiki/2001_CM4_Ultra/2001_CM4_Ultra_02.jpg

http://www.mcuzone.com/wiki/2001_CM4_Ultra/2001_CM4_Ultra_03.jpg

'''''注意：2.5G网络测速受网络环境和测试方法影响，速度请以实际为准，本测试仅供参考。'''''

=== 4.2 原生千兆网口测试 ===
我们将网线插入原生千兆网口，系统会自动获取IP，然后我们打开终端，使用iperf3进行测试：

原生千兆以太网测速结果，client模式为940Mbps左右，server模式为820Mbps左右：

http://www.mcuzone.com/wiki/2001_CM4_Ultra/2001_CM4_Ultra_04.jpg

http://www.mcuzone.com/wiki/2001_CM4_Ultra/2001_CM4_Ultra_05.jpg

'''''注意：原生千兆网络测速受网络环境和测试方法影响，速度请以实际为准，本测试仅供参考。'''''

=== 4.3 SSD硬盘测试 ===

==== 4.3.1 SSD硬盘基本操作 ====
将一块SSD硬盘插入扩展板的M.2接口，从TF卡启动树莓派OS。

在树莓派OS中，打开File Manager，我们可以看到SSD的分区。如下图所示：

http://www.mcuzone.com/wiki/2001_CM4_Ultra/2001_CM4_Ultra_06.jpg

如果需要对SSD操作，请点击分区图标，此时需要输入系统密码，然后点击“Authenticate”，授权成功后即可对SSD进行操作：

http://www.mcuzone.com/wiki/2001_CM4_Ultra/2001_CM4_Ultra_07.jpg

此时回到桌面，就可以看到SSD分区的快捷图标：

http://www.mcuzone.com/wiki/2001_CM4_Ultra/2001_CM4_Ultra_08.jpg

同时在终端中输入<code>df</code>，也可以看到SSD分区，以及SSD的挂载信息，我们可以将这个SSD作为存储设备。

http://www.mcuzone.com/wiki/2001_CM4_Ultra/2001_CM4_Ultra_09.jpg

如果需要对SSD硬盘进行分区和永久挂载等操作，请参考[http://wiki.mcuzone.com/index.php?title=0005_MPS2242_2280%EF%BC%88%E5%8D%95SSD%E6%89%A9%E5%B1%95%E6%9D%BF%EF%BC%89#%E5%85%AD%E3%80%81%E5%AF%B9SSD%E8%BF%9B%E8%A1%8C%E5%88%86%E5%8C%BA%E7%AD%89%E6%93%8D%E4%BD%9C 此页面]。

==== 4.3.2 SSD硬盘读写速度测试 ====
我们将网线插入2.5G网口，系统会自动获取IP。对SSD硬盘进行速度测试，需要用到SSH连接软件，本文档使用MobaXterm软件，支持文件传输，MobaXterm软件下载地址：

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

要在树莓派OS中开启SSH连接，首先从Preferences菜单中打开Raspberry Pi Configuration窗口：

http://www.mcuzone.com/wiki/2001_CM4_Ultra/2001_CM4_Ultra_10.jpg

然后单击Interfaces选项卡，选择SSH行旁边的Enable，再点击OK即可：

http://www.mcuzone.com/wiki/2001_CM4_Ultra/2001_CM4_Ultra_11.jpg

接下来打开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/2001_CM4_Ultra/2001_CM4_Ultra_12.jpg

登录完成后，我们在左侧点击SSH Browser，进入SSH浏览器：

http://www.mcuzone.com/wiki/2001_CM4_Ultra/2001_CM4_Ultra_13.jpg

然后我们进入SSD硬盘的挂载文件夹，本文所示例子为：

<code>/media/mcuzone/00009305000DEDEE/</code>

在此文件夹下，将PC上的文件拖入SSH浏览器窗口，以及将SSH浏览器窗口内的文件拖到PC上，测试硬盘的读写速度。

写入速度Mbps左右：

http://www.mcuzone.com/wiki/2001_CM4_Ultra/2001_CM4_Ultra_14.jpg

读取速度Mbps左右：

http://www.mcuzone.com/wiki/2001_CM4_Ultra/2001_CM4_Ultra_15.jpg

'''''注意：SSD硬盘读写速度测试受网络环境和硬盘性能影响，速度请以实际为准，本测试仅供参考。'''''

=== 4.4 DSI测试 ===
首先使用22Pin 0.5mm间距转15Pin 1mm间距的转接板和相应的FPC排线，将树莓派官方的7寸触摸屏与CM4_Ultra扩展底板相连接，然后用一根Micro-USB线给触摸屏供电，注意，树莓派触摸屏不用Micro线独立供电的话是无法使用的，切勿忘记。

连接好后，给板子上电。等待系统运行后打开终端，运行下列命令：

<code>sudo nano /boot/firmware/config.txt</code>

http://www.mcuzone.com/wiki/2001_CM4_Ultra/2001_CM4_Ultra_16.jpg

在文件末尾加入下列语句：

<code>dtoverlay=vc4-kms-dsi-7inch</code>

http://www.mcuzone.com/wiki/2001_CM4_Ultra/2001_CM4_Ultra_17.jpg

保存后重启系统，即可使用树莓派官方7寸触摸屏。

重启后在终端依次输入下列命令：

<code>wget <nowiki>http://www.mcuzone.com/wiki/2001_CM4_Ultra/Brightness.zip</nowiki></code>

<code>unzip Brightness.zip</code>

<code>cd Brightness</code>

<code>sudo chmod +x install.sh</code>

<code>./install.sh</code>

http://www.mcuzone.com/wiki/2001_CM4_Ultra/2001_CM4_Ultra_18.jpg

然后就可以从Accessories菜单中打开Brightness窗口，可以调节7寸屏的背光：

http://www.mcuzone.com/wiki/2001_CM4_Ultra/2001_CM4_Ultra_19.jpg

http://www.mcuzone.com/wiki/2001_CM4_Ultra/2001_CM4_Ultra_20.jpg

=== 4.5 CSI测试 ===
首先将摄像头连接到CSI0或者CSI1接口（本文档使用OV5647摄像头），连接好后，给板子上电。等待系统运行后打开终端，运行下列命令：

<code>sudo nano /boot/firmware/config.txt</code>

http://www.mcuzone.com/wiki/2001_CM4_Ultra/2001_CM4_Ultra_16.jpg

在文件末尾加入下列语句：

<code>dtoverlay=ov5647,cam0</code>

<code>dtoverlay=ov5647,cam1</code>

http://www.mcuzone.com/wiki/2001_CM4_Ultra/2001_CM4_Ultra_21.jpg

在实际使用中根据自己的型号进行添加，保存后重启系统，即可使用OV5647摄像头。

重启后在终端中输入：

<code>ls /dev</code>

即可看到video0、video1设备（插一个摄像头显示video0，插两个摄像头显示video0、video1，和插在CSI0还是CSI1无关）。

http://www.mcuzone.com/wiki/2001_CM4_Ultra/2001_CM4_Ultra_22.jpg

在终端中输入<code>libcamera-hello --camera 0</code>或<code>libcamera-hello --camera 1</code>即可打开对应的摄像头浏览（插一个摄像头为camera 0，插两个摄像头则分为camera 0、camera 1）。

http://www.mcuzone.com/wiki/2001_CM4_Ultra/2001_CM4_Ultra_23.jpg

http://www.mcuzone.com/wiki/2001_CM4_Ultra/2001_CM4_Ultra_24.jpg

如果需要拍照，则输入：

<code>libcamera-jpeg -o test.jpg</code>

http://www.mcuzone.com/wiki/2001_CM4_Ultra/2001_CM4_Ultra_25.jpg

照片保存在<code>/home/mcuzone</code>目录下（即用户主目录），照片效果如下：

http://www.mcuzone.com/wiki/2001_CM4_Ultra/2001_CM4_Ultra_26.jpg

=== 4.6 USB3.0测试 ===
CM4_Ultra扩展板上电启动后我们将U盘插入USB3.0接口，输入<code>lsusb</code>查看USB3.0hub是否正常识别，随后输入<code>lsusb -t</code>查看USB3.0工作模式是否正常。

http://www.mcuzone.com/wiki/2001_CM4_Ultra/2001_CM4_Ultra_28.jpg

=== 4.7 5G模块测试 ===

=== 4.8 WIFI6模块测试 ===

==== 4.8.1 更新系统和头文件 ====
首先打开树莓派终端，输入<code>sudo apt-get update</code>，更新系统：

29

然后输入<code>sudo apt-get upgrade</code>：

30

最后输入<code>sudo apt-get install raspberrypi-kernel-headers</code>安装头文件：

31

==== 4.8.2 编译安装驱动 ====
把源码下载至本地，输入：

<code>git clone <nowiki>https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/iwlwifi/backport-iwlwifi.git</nowiki></code>

32

下载完成后，<code>cd backport-iwlwifi</code>进入源码文件夹，输入<code>make defconfig-iwlwifi-public</code>，输出.config配置文件：

33

输入：

<code>sed -i 's/CPTCFG_IWLMVM_VENDOR_CMDS=y/<nowiki>#</nowiki> CPTCFG_IWLMVM_VENDOR_CMDS is not set/' .config</code>

34

输入<code>make -j4</code>，此处-j4表示用四核进行编译，如果出现死机卡死的情况，可以尝试用-j1或者-j2进行编译：

35

编译完成后，输入<code>sudo make install</code>进行驱动安装：

36

安装完毕后提示重启，请先不要重启。

==== 4.8.3 安装固件 ====
依次在树莓派终端执行：

<code>cd ..</code>

<code>cd Downloads</code>

<code>wget <nowiki>http://www.mcuzone.com/wiki/2001_CM4_Ultra/iwlwifi-ty-a0-gf-a0-59.zip</nowiki></code>

<code>unzip iwlwifi-ty-a0-gf-a0-59.zip</code>

<code>sudo cp iwlwifi-ty-a0-gf-a0-59.ucode /lib/firmware</code>

37

然后输入<code>cd /lib/firmware</code>，再输入<code>ls /lib/firmware iwl*.*</code>，若有iwlwifi-ty-a0-gf-a0-59.ucode这个文件，即表明固件安装成功：

38

==== 4.8.4 验证WIFI6模块功能 ====
重启系统，点击桌面右上角网络图标，然后点击“Click here to set Wi-Fi country”：

39

我们选择CN：

40

再次重启系统，然后在桌面右上角手动连接WiFi，输入账号密码：

41

42

显示WiFi成功连接后，查看网络参数：

43

44

在树莓派终端执行<code>ifconfig -a</code>，也可以查看网络参数（wlan0）：