2004 CM4 WiFi7 WiFi6 WLANPi

关键词

树莓派、CM4核心板、WLAN Pi、WiFi6、WiFi7、BE200、AX210、AX200、RPiOS、Ubuntu、OpenWrt、PoE千兆以太网供电

一、简介

CM4_WiFi7-PoE扩展板是一款基于树莓派CM4核心板设计专门扩展M.2-E KEY WiFi7接口的扩展板。

CM4_WiFi7扩展板具有一个E-KEY接口用于外扩WiFi7；拥有一个千兆网口，该网口支持PoE供电输入；扩展板具有一个标准尺寸的HDMI接口，支持4K输出；引出了1路CSI接口。外设扩展方面，扩展了1路原生USB2.0 OTG口，USB Type-C形态，支持eMMC版本CM4的系统烧写，也可作为USB供电接口；3路USB2.0主机接口（1路带1.25mm接口，可用来扩展CM4尺寸4G模组）以及一路4-Lans CSI1接口。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。

我司另有两款CM4_WiFi6和CM4_WiFi6-PoE扩展板，是M.2 A-KEY接口，功能相近，使用方法一样。

二、硬件资源

三、系统烧写

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

3.1 TF卡的烧写

树莓派CM4核心板分2个大类，一类是带eMMC版本，仅限从eMMC启动系统，那对应扩展板上的TF卡将无效。一类是不带eMMC版本，仅限从TF卡启动系统；注意，此时板子上BOOT跳线上不要插短路帽；

从TF卡启动系统的详细烧录方法请点击这里。

3.2 eMMC的烧写

将USB-C口连电脑，CM4 WiFI6系列的板子把BOOT用短路帽短接，CM4_WiFi7需要把BOOT和OTG跳线都用短路帽短接，操作演示如下：

电脑上需安装树莓派CM4核心板的驱动，具体烧写eMMC的方法请点击这里。

烧写完毕后将所有的跳线帽取下，重新上电， 启动系统即可。

3.3 注意事项

1. 如果使用Ubuntu系统，系统启动后键盘鼠标无法使用，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，如果是烧写在eMMC上，则请在烧写完毕后，再次使用一次rpiboot工具使系统分区显示出来，然后打开系统分区根目录下的config.txt检查USB的初始化脚本：

需要确认下图中的红框处是否配置完全，如果没有，请手动添加完整并保存文件：

也可以将红框处这一行删除后保存文件：

2. 如果使用树莓派系统，系统启动后卡死或者键盘鼠标无法使用，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，如果是烧写在eMMC上，则请在烧写完毕后，再次使用一次rpiboot工具使系统分区显示出来，然后打开系统分区根目录下的config.txt检查USB的初始化脚本，然后按照下面红框所示的两处进行修改：

3. Ubuntu系统的desktop版本对硬件要求较高，如果核心板只有1G内存，有可能在运行时速度很慢甚至死机，建议使用内存为2G或以上的核心板进行安装使用。

四、树莓派OS的使用

☆ 4.1 安装WiFi驱动

此操作基于CM4_WiFi7配BE200（WiFi7模组），此操作也适用于AX210和AX200。

对于自带WiFi功能的树莓派CM4核心板，在安装WiFi7/WiFi6驱动后，核心板的Wi-Fi将自动关闭，无法使用；所以这类扩展板，建议只需配无WiFi功能的树莓派CM4核心板会更好。

4.1.1 更新系统和头文件

在树莓派终端下执行：

sudo apt-get update

sudo apt install -y raspberrypi-kernel-headers firmware-iwlwifi flex yacc

4.1.2 下载及解压源码

在树莓派终端下执行：

mkdir wifi && cd wifi

wget http://www.mcuzone.com/wiki/2004_CM4_WiFi7/backport-iwlwifi-20231029.tar.bz2

sudo tar -xvf backport-iwlwifi-20231029.tar.bz2

4.1.3 准备编译环境

在树莓派终端下执行：

sudo make defconfig-iwlwifi-public

sudo sed -i 's/CPTCFG_IWLMVM_VENDOR_CMDS=y/# CPTCFG_IWLMVM_VENDOR_CMDS is not set/' .config

4.1.4 编译源码

在树莓派终端下执行：

sudo make -j 4

sudo make install

注意，编译时如果使用-j 4出现死机或者报错，请使用-j 2或者-j 1进行编译。

此时提示重启系统。请先不要重启。

4.1.5 安装固件（仅限BE200）

若使用AX200/AX210，则跳过此步骤。

在树莓派终端下执行：

cd ..

cd Downloads

wget http://www.mcuzone.com/wiki/0011_MPW7/firmware_wifi7.zip

unzip firmware_wifi7.zip

sudo cp iwlwifi-gl-c0-fm-c0-86.ucode /lib/firmware

sudo cp iwlwifi-gl-c0-fm-c0.pnvm /lib/firmware

最后重启系统：

sudo reboot

☆ 4.2 测试WiFi7(BE200）

4.2.1 查看无线网络

重启系统后，我们就可以在网络连接里面使用WiFi7模块连接无线AP了：

在网络连接的信息中，我们也可以看到这个驱动为iwlwifi的网络连接：

Windows版iperf3下载：

http://www.mcuzone.com/down/Software.asp?ID=10000634

Linux下iperf3安装：

sudo apt-get install iperf3

4.2.2 连接WiFi6无线路由器测速

通过WiFi7模块连接WiFi6千兆无线路由器进行测速，结果如下：

client模式469Mbps左右，server模式443Mbps左右：

注意：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。

4.2.3 连接WiFi7无线路由器测速

注意：这里的测试都使用SSH连接开发板进行测试。

路由器为小米BE6500 Pro，WiFi7+四口2.5G路由器，树莓派CM4 WiFi7/WiFi6+WiFi7距离路由器约1米。

使用BE200+树莓派CM4 WiFi7/WiFi6，连接WiFi7无线网络，与同一路由器下的Windows系统（2.5G USB网卡，ip地址为：192.168.8.197）进行iperf3测速：

30个线程测速，结果如下：

iperf3 -c 192.168.8.197 -P 30

约为1.81Gbps。

单线程测试，结果如下：

iperf3 -c 192.168.8.197

约为456Mbps。

作为对比，我们换了WiFi6无线模块AX200，进行了同样的测试。

30个线程测速，结果如下：

约为781Mbps。

单线程测试，结果如下：

约为479Mbps。

☆ 4.3 测试蓝牙

CM4_WiFi6-POE和CM4_WiFi7-POE引出蓝牙功能。测试如下：

五、Ubuntu系统的使用

Ubuntu系统的版本为ubuntu-24.04-preinstalled-desktop-arm64+raspi.img.xz，Ubuntu OS下载地址：

https://ubuntu.com/download/raspberry-pi

5.1 WiFi7(BE200)模块测试

此操作也适用于AX210和AX200。

WiFi7(BE200)模块在Ubuntu系统下是免驱，即插即用，系统启动后在屏幕右上角的“Wi-Fi”里即可看到这个WiFi7模块：

点击需要连接的热点，连接成功后即可使用：

Windows版iperf3下载：

http://www.mcuzone.com/down/Software.asp?ID=10000634

Linux下iperf3安装：

sudo apt-get install iperf3

通过WiFi7模块连接千兆无线路由器进行测速，结果如下：

client模式484Mbps左右，server模式443Mbps左右：

注意：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。

如果使用Ubuntu内置的Firefox浏览器时运行速度很慢或者经常无响应，建议安装轻量浏览器Falkon：

sudo apt install falkon

六、WLAN Pi系统的使用

WLAN Pi是一款基于单片机和开源软件的多功能Wi-Fi分析工具，包括WLAN Pi的硬件和WLAN Pi系统。WLAN Pi M4是基于我们CM4_WiFi-PoE扩展板做再扩展，因此CM4_WiFi7扩展板可流畅运行WLAN Pi系统。

我们测试的WLAN Pi系统版本为：v3.2.0-2024-02-19-wlanpi-os.zip；

WLAN Pi下载地址：https://www.wlanpi.com/downloads

经测试，适配WLAN Pi的无线模块有：

WiFi6：AX200、AX210；

WiFi7：BE200。

☆ 6.1 烧写系统

烧写WLAN Pi系统的方法与烧写树莓派OS的方法一致，同样使用balenaEtcher，将镜像包烧写到TF卡上或者eMMC上，然后从TF卡或者eMMC启动系统。

☆ 6.2 设置系统

6.2.1 设置用户名和密码

系统启动后，第一次登录需要使用默认用户名和密码登录，默认用户名和密码均为wlanpi：

记下上图中红框中连接符后面的三个字符：e4d（依系统不同而不同，本系统中为e4d），然后登录系统：

第一次登录需要修改登录密码，请先输入旧密码，再输入两次新密码：

6.2.2 连接内置服务器

WLAN Pi系统通过系统内置服务器，启动网络服务，用户通过局域网内设备的浏览器访问这个内置服务器来进行操作。

需要通过有线网络连接：

系统启动前，请在扩展板的原生网口上插入连接上游浏览器的网线，系统启动后，可以自动获取IP地址连接网络，在系统启动时会显示当前设备信息：

eth0的IP即为系统的内网IP：192.168.8.103。

☆ 6.3 进入控制台页面

内置服务器连接上游路由器成功后（不需要登录WLAN Pi系统），在局域网内设备的浏览器中打开地址：http://wlanpi-xyz.local，其中xyz请用6.3.1中记录下的3个字符所替换，因此本例中访问地址为：http://wlanpi-e4d.local。

注意：该地址实际上为一个内网地址，因此不能通过任何代理软件进行访问，如果发现该地址连接不上，除了要检查网络连接外，还要看该地址是不是通过代理访问网络了，如果是，请将它添加到代理软件的例外名单中。

第一次打开时会显示”您的连接不是私密连接“，以Chrome为例，点击”高级“：

点击”继续前往wlanpi-e4d.local（不安全）“

这样就能打开控制台页面了：

☆ 6.4 功能简介

6.4.1 设备信息

在控制台首页，顶部桔色区域显示当前设备实时信息：

6.4.2 网络测速

LibreSpeed是一个基于网络浏览器的轻量级网速测试工具，它是由在网页浏览器中运行的JavaScript实现的。不需要客户端应用程序。

在控制台首页，点击”START“即可进行网络测速：

点击顶部栏目”SPEED TEST - LIBRESPEED (DETAILS)“，再点击”START“，可进行更详细的测试：

6.4.3 COCKPIT(设置界面）

COCKPIT为WLAN Pi系统的图形化设置界面，基于网页的终端访问您的WLAN Pi系统，可以进行系统管理，并拥有更多功能。。

点击顶部栏目”COCKPIT“，打开COCKPIT登录页面，登录的用户名和密码为WLAN Pi系统的用户名和密码：

登录后界面如下：

在这里我们可以对WLAN Pi系统进行设置。

6.4.4 PROFILER（无线抓包,分析）

PROFILER是一个无线设备分析器，可对无线设备进行抓包后分析。

登录COCKPIT后，我们点击”Turn on administrative access“按钮，输入管理员密码后授权，获得管理员权限：

点击左侧栏”工具 - 终端“，打开终端窗口：

在终端中运行：

wifichannel 6

将无线频段切换到2.4GHz。

注：wifichannel 6是将无线频段切换到2.4GHz，wifichannel 5500是将无线频段切换到5GHz，wifichannel 229是将无线频段切换到6GHz，请按照实际需求进行切换，该频段必须为所要分析的设备的无线模块所支持的。

然后选择信道，本例中选择12信道，也可以按照实际需求选择其它信道，信道必须与上面所述的频段相对应：

sudo profiler -c 12

此时打开需要分析的设备（本例中以手机为例）的无线开关，连接一个名为”Profiler xyz“的热点（其中xyz请用6.3.1中记录下的3个字符所替换），本例中的热点名称为”Profiler 0fb“

该热点的连接密码可以随便输入（不少于8个字符），连接后稍等片刻即自动断开，此时已经完成了对需要分析的设备的抓包。

抓包完成后，点击顶部栏目”PROFILER - PROFILES“，可查看需要分析的设备的抓包信息：

点击”PROFILE“可以查看设备抓包详情：

点击”PCAP“可下载抓包的PCAP文件，点击”CSV“可下载CSV格式的报告。

6.4.5 设备网络

点击顶部栏目”NETWORK“，可查看当前设备的网络信息：

6.4.6 KISMET（无线网络探测和数据包嗅探测）

KISMET为一款用于 802.11 无线局域网的网络探测器、数据包嗅探器和入侵检测系统。点击顶部栏目”KISMET - START“，开启KISMET服务。

然后点击顶部栏目”KISMET - LAUNCH KISMET“，打开KISMET登录页面，登录的用户名和密码为WLAN Pi系统的用户名和密码：

登录后界面如下：

在这里我们可以对附近被扫描到的无线设备进行查看和分析。

6.4.7 GRAFANA（无线和网络监控平台）

‌GRAFANA是一款功能强大的开源数据可视化和监控平台，我们已经预装了一些有用的图表、图形和警报功能。这允许你创建和导入自己的仪表板，将 WLAN Pi 定制为你理想的无线和网络监控平台。点击顶部栏目”GRAFANA - START“，开启GRAFANA服务。

‌GRAFANA运行后，可以看到‌GRAFANA的支持信息：

点击顶部栏目”GRAFANA - LAUNCH GRAFANA NEW TAB“，在新页面中打开GRAFANA登录页面，登录的用户名和密码均为wlanpi：

登录后界面如下：

在这里我们可以对附近网络进行监控。

七、PoE以太网供电

CM4_WiFi7-PoE和CM4_WiFi6-PoE扩展板支持PoE取电，可提供5V2.4A输出。我们将支持PoE供电的路由器的网线连接至扩展板的千兆网口，这样就完成了硬件连接，板子即可通过网线供电。

板载PoE模组参数：

13W（5V 2.4A）带隔离PoE模组，支持IEEE802.3af/at compliant

支持37-57V输入，典型值48V

带过热保护，短路保护，过流保护

1.5KVrms绝缘等级

PSE供电设备要求：

支持IEEE802.3af/at compliant

至少支持20W输出能力

48V输出，1,2+/3,6-供电

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