5001 CM5 WiFi7-PoE

关键词

树莓派、CM5核心板、Raspberry Pi 5、WiFi7、BE200、蓝牙、RPiOS、USB、4G、以太网、PoE千兆以太网供电、RTC、PWM、DSI、CSI、HDMI、GPIO

一、简介

CM5 WiFi7-PoE扩展板专为树莓派CM5核心板打造，支持E-Key接口的WiFi7（如BE200），并向下兼容WiFi6和WiFi5；引出两路USB3.0接口；原生千兆网口支持PoE供电；以及HDMI、USB2.0、40Pin GPIO等常规接口，可理想用于各种基于WiFi7的高速传输和测试应用。

二、硬件资源

1. 一路原生千兆以太网，支持PoE供电（可输出5V2.4A，请勿与USB-C同时供电）；

2. 一路PCIe M.2 E-Key接口，支持WiFi7 BE200（同时支持WiFi6和WiFi5），同时引出蓝牙接口；

3. 两路USB3.0-A接口；

4. 三路USB2.0接口，其中一路USB2.0-A，一路USB-C和一路1.25mm 4Pin接口（可用于内置CM4 4G模块）；

5. 一路标准HDMI输出接口，可支持4K分辨率；

6. 一路RTC接口，1.25mm-2p；

7. 一路CSI/DSI0接口，0.5mm 22Pin FPC（扩展板反面）

8. 一路PWM调速风扇接口（1mm-4pin），

9. 一路 2.54mm 2Pin 3.3V风扇接口；

10. 三盏LED，一盏5V电源指示灯，一盏CM5运行指示灯和一盏CM5电源指示灯；

11. 一个开关机按键；

12. 一路TF卡座，用于无eMMC的CM5核心板启动系统用；

13. OTG跳线，通过跳线可以使电源USB-C口进入USB gadget模式（需有软件支持）；

14. Boot跳线，用于eMMC的CM5核心板通过电源USB-C口烧写。

15. 供电：5V3A USB-C接口；

16. 40PIN GPIO，完全兼容树莓派5；

17. 尺寸：70*110mm；

18. 线路板通过UL和ROHS认证。防火等级为94V-0。

三、烧写系统

本文档采用树莓派系统进行测试。

树莓派系统的版本为2024-11-19-raspios-bookworm-arm64.img.xz，树莓派系统下载地址：

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

3.1 eMMC的烧写

如果是带有eMMC核心板，请将系统烧写在eMMC内，烧写在TF卡上将无法启动。

烧写前，扩展板的操作如下：

扩展板上的USB-C 3.0接口旁的USB-C口即为5V3A电源口，也是eMMC烧写口，将这个USB-C口通过USB C-C线接电脑，板上的BOOT跳线和OTG跳线用短路帽短上，如下图：

01.jpg

电脑上需安装树莓派CM4核心板的驱动，下载地址如下：

http://www.mcuzone.com/wiki/5001_CM5_WiFi7-PoE/rpiboot_setup.exe

此驱动不包括树莓派镜像烧录器，需自行安装烧录器，下载地址：

https://www.raspberrypi.com/software/

电脑端安装完毕软件后，连接上电脑之后，打开计算机的设备管理器，查看是否有新的USB设备出现。在下图中的是名称为“BCM2712D0 Boot”的USB设备：

PC的开始菜单的所有程序下，Raspberry Pi下面有个“rpiboot-CM4-CM5 - Mass Storage Gadget”：

打开这个软件，计算机会将eMMC的分区在Windows下分配盘符并显示出来：

稍等片刻，在资源管理器中会出现一个分区（本例中的分区名为bootfs，具体名称视实际情况而不同）：

接下来我们就可以使用树莓派镜像烧录器烧写系统了。

打开树莓派镜像烧录器：

Raspberry Pi Device：选择Raspberry Pi 5；

请选择需要写入的操作系统：选择Raspberry Pi OS(64-bit)，为从树莓派官网下载系统镜像烧写（需联网）；选择Use Custom，则需要自行选择硬盘上已经下载的系统镜像（无需联网）；

储存卡：选择刚才显示出来的分区；

选择完毕后按“NEXT”，建议点击“编辑设置”，将一些参数预设置进烧写软件，之后在系统启动时就不必再次设置，便于使用。

需要使用预设置的按“是”，不需要使用预设置的按“不”，进入下一页，点击“是”，就开始烧写及验证完整性，烧写完毕后按提示取下卡即可。

烧写完成后，把短路帽都拔掉，重新上电，启动系统即可。

3.2 TF卡的烧写

如果核心板没有eMMC，则系统将从TF卡启动。

TF卡的烧写步骤与eMMC基本相同，需要将TF卡放进TF卡读卡器，然后再将TF卡读卡器插入电脑的USB口，使用和烧写eMMC同样的方法，将系统烧录进TF卡内的分区即可。

烧写完毕后，将TF卡从读卡器中取下，塞进CM5 WiFi7-PoE扩展板背面的TF卡卡槽，上电后即可进入系统。

四、树莓派系统下的测试

4.1 USB口测试

本扩展板有以下USB接口：

两路USB3.0-A接口；

一路USB2.0-A接口；

一路USB2.0-C接口；

一路USB2.0转1.25mm 4Pin接口；

一路USB2.0供外接WiFi模块的蓝牙使用。

在这些USB接口上接上USB设备，然后在树莓派终端中执行lsusb，显示如下：

Bus 002 Device 002：USB3.0-A，接U盘；

Bus 004 Device 002：USB3.0-A，接U盘；

Bus 005 Device 003：USB2.0供外接WiFi模块的蓝牙使用；

Bus 005 Device 004：USB2.0转1.25mm 4Pin接口，接内置CM4 4G模块；

Bus 005 Device 005：USB2.0-A接口，接无线键鼠；

Bus 005 Device 006：USB2.0-C（OTG）接口，接TF卡读卡器。

识别都正常

随后输入lsusb -t查看USB口的工作模式是否正常：

Bus 02：为USB 3.0接口，下面接了一个U盘（USB 3.0设备，5000M）；

Bus 04：为USB 3.0接口，下面接了一个U盘（USB 3.0设备，5000M）；

Bus 05：为USB 2.0接口，下面接了无线键鼠（USB 2.0设备，12M）、外接WiFi模块的蓝牙（USB 2.0设备，12M）、内置CM4 4G模块（USB 2.0设备，480M）、TF卡读卡器（USB 2.0设备，480M）。

工作模式都正常。

4.2 WiFi7测试

此操作基于CM4_WiFi7配BE200（WiFi7模组），对于自带WiFi功能的树莓派CM5核心板，在安装WiFi7/WiFi6驱动后，核心板自带的WiFi模块将自动关闭，无法使用，请注意！

在树莓派终端中执行lspci，红框处即为BE200 WiFi7模组：

4.2.1 安装驱动

在树莓派终端下更新头文件：

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

然后下载源码：

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

准备编译环境：

sudo make defconfig-iwlwifi-public

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

编译源码：

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。

安装固件（仅限BE200）：

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

4.2.2 测试网络

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：

注意，此时核心板自带的WiFi模块已自动关闭，被WiFi7模块所取代。

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（如果是核心板自带的无线网卡，驱动会显示为brcmfmac）：

在树莓派终端中执行ifconfig -a，结果如下：

这里的wlan0为WiFi7模块。

我们使用网速测试软件iperf3进行测速。

Windows版iperf3下载：

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

Linux下iperf3安装：

sudo apt-get install iperf3

测速所使用的硬件设备：

路由器为小米BE6500 Pro，WiFi7+四口2.5G路由器，CM5 WiFi7-PoE扩展板距离路由器约1米。

使用BE200+CM5 WiFi7-PoE扩展板，连接WiFi7无线网络，与同一路由器下的Windows系统进行iperf3测速。

BE200+CM5 WiFi7-PoE扩展板作为client，单线程测速：

速度为为507Mbps左右。

30个线程测速：

速度为为2.08Gbps左右。

BE200+CM5 WiFi7-PoE扩展板作为server，单线程测速：

速度为为535Mbps左右。

30个线程测速：

速度为为2.08Gbps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。

4.3 蓝牙测试

BE200 WiFi7模组自带一个USB蓝牙模块。

4.4 以太网网口测试

4.4.1 以太网识别

扩展板上的以太网网口为原生的千兆网口，我们将网线插入原生千兆网口，执行ifconfig -a，显示如下：

eth0为原生千兆网卡；

wlan0为核心板自带网卡。

4.4.2 千兆网口测速

使用iperf3对千兆网口进行测速：

client模式为937Mbps左右：

server模式为948Mbps左右：

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。

4.5 RTC测试

CM5核心板自带RTC，可在树莓派系统下直接使用。

注意：RTC需要外接电池（电池接口在CM4核心板下面，BOOT脚右边，1.5mm-2p接口）才能保持数据不会丢失。

系统启动后，在树莓派终端中运行：

ls /dev/r*

即可看到RTC设备：

显示当前系统时间的命令是date；

将系统时间写入RTC的命令是sudo hwclock -w；

将系统时间从RTC读出的命令是sudo hwclock -r。

如下图所示：

4.6 风扇（PWM）测试

本扩展板带有一个具有PWM调速功能的风扇电源接口（1mm-4pin），位置位于核心板左侧（丝印标注“FUN”）。

安装监测软件s-tui：

sudo apt install s-tui

然后在树莓派终端中运行s-tui，则可以在监测窗口中看到风扇转速的变化：

本扩展板另带有一路2.54mm 2Pin 3.3V风扇接口，位于BOOT跳线右侧，不支持风扇调速。

注意：CM5核心板支持使用这两个风扇风扇接口，CM4核心板只能使用无PWM调速功能的接口。

4.7 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CM5 WiFi7-PoE扩展底板背后的CSI/DSI 0接口（CSI/DSI共用接口）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：

sudo nano /boot/firmware/config.txt

在文件末尾加入下列语句：

dtoverlay=vc4-kms-dsi-7inch,dsi0

保存后重启系统，即可使用树莓派官方7寸触摸屏。显示效果如下所示：

注意：这条语句实际上开启了第二块显示屏，即双屏显示，无论第二块屏的硬件是否安装，系统有可能主HDMI输出所接显示器都会被当作副屏，而把7寸触摸屏当成主屏，如果使用PrtScn截图，也会截到双屏的图。因此如果不需要使用这块屏，建议在config.txt中把这条语句去掉或者注释掉。

4.8 CSI测试

首先将摄像头连接到CM5 WiFi7-PoE扩展底板背后的CSI/DSI 0接口（CSI/DSI共用接口，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：

sudo nano /boot/firmware/config.txt

在文件末尾加入下列语句：

dtoverlay=ov5647,cam0

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：

ls /dev/video*

即可看到video0设备：

在终端中输入libcamera-hello --camera 0即可打开对应的摄像头浏览：

如果需要拍照，则输入：

libcamera-jpeg -o test.jpg

照片保存在/home/mcuzone目录下（即用户主目录），照片效果如下：

4.9 4G模块测试

CM5 WiFi7-PoE扩展板板载的一路1.25mm-4P USB口，可以接我司内置CM4 4G mini模块，使扩展板具有4G网络功能。

4.9.1 4G网络测试

在树莓派系统终端下执行ifconfig -a，显示结果如下：

上图所示的USB 4G模块为国产CAT4 4G模块，网络标识显示为eth1（1位置上的数字依其它有线网络的数目而定）；

高通 4G LTE模块的网络标识显示为usb0；

ZTE CAT4模块的网络标识显示为eth1（1位置上的数字依其它有线网络的数目而定）。

本文档以国产CAT4 4G模块为例。

执行route，查看路由表，eth1排在第一位，因此此时是通过4G模块上网：

此时我们ping IP和域名，均成功，说明4G模块工作正常：

打开https://www.speedtest.cn/进行网速测试，结果如下：

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。

4.9.2 网络优先级的修改

上一节我们查看了路由表，默认情况下，优先通过4G网络上网。

如果要优先使用有线网络上网的话，可以运行命令：

sudo ip route del default && sudo route add -net default netmask 0.0.0.0 gw 192.168.8.1

这两条命令（以“&&”分隔）的解释：

sudo ip route del default：删除路由表中的默认路由；

sudo route add -net default netmask 0.0.0.0 gw 192.168.8.1：添加有线网络的网关为新的默认路由（网关地址以实际为准）。

执行完毕后，再执行route，查看路由表，目前的默认路由为有线网络的网关（eth0排第一位）：

这样网络就默认走有线网络了，如果需要改回默认走4G网络，请运行：

sudo ip route del default && sudo route add -net default netmask 0.0.0.0 gw 192.168.0.1

或者重启系统即可。

其中192.168.0.1为4G模组的默认网关，请以实际为准。

注意，重启后路由表还是会恢复原状，所以如果重启后要网络继续默认走有线网络，需要再执行一次sudo ip route del default && sudo route add -net default netmask 0.0.0.0 gw 192.168.8.1。

4.9.3 AT命令操作

使用lsusb查看USB设备，红框处即为4G模组：

记下4G模块的ID值：1286 4e3d

使用下列命令打开ttyUSB串口，其中echo后面的值就是上面记录的ID值：

sudo modprobe option

sudo sh -c 'echo 1286 4e3d > /sys/bus/usb-serial/drivers/option1/new_id'

执行上述两条命令之后执行：

ls /dev/ttyUSB*

此时应该能看到dev设备下有ttyUSB0-3四个设备：

然后用串口工具打开特定串口（AT命令串口）：

安装minicom工具：

sudo apt-get install minicom

通过minicom打开AT命令串口：

sudo minicom -D /dev/ttyUSB1

（注意：使用哪个串口，应以在进入此串口后，可输入运行AT命令，显示不乱码，不乱跳结果为准）

如果需要查看回显，请键入命令：ate1，然后回车，继续键入其它命令，回车可以看到结果。

常用AT命令：

1. 检查SIM卡是否识别到：

at+cpin?

返回ready表示卡已识别，返回error要检查硬件

2. 检查天线信号质量：

at+csq

返回值在26-31表示信号OK，信号满格31；返回值在20-25表示信号勉勉强强；返回值在20以下表示信号比较糟糕或者天线没接

3. 检查注网情况：

at+cops?

正常应该返回运营商代码和7，7代表4G。

注意，以上命令只有at+csq不要加问号，另外两条命令需要加问号。

4. 查看4G模块的IMEI码：

at+cgsn

5. 重启4G模块（有时候如果重插SIM卡，热插拔不一定管用，可以用这个reset命令来复位模块）：

at+reset

6. 关闭射频：

at+cfun=0

开启射频：

at+cfun=1

上述两条命令成对使用，可以在不重启4G模组的情况下让模组重新注网。

4.9.4 修改4G模组的IP地址

如果出厂默认的4G IP地址和用户使用的IP地址有冲突，或有修改IP地址的需求，可按照下列步骤进行修改：

CAT4 4G模块：

执行AT命令：

AT+ROUTEIP=<newip>

注意，只支持192.168.x.1这样格式的地址，如果设置了AT+ROUTEIP=192.168.3.1，最终获得的IP为192.168.3.100，修改完后需断电重启系统。

查询当前IP：AT+ROUTEIP?，返回两个值，前一个为旧IP，后一个为新IP。

测试命令：AT+ROUTEIP=?

高通 4G模块：

将4G模块的IP改为直接获取公网IP即可，请执行AT命令：

设置IP为公网：AT+GTIPPASS=1

设置IP为内网：AT+GTIPPASS=0

查询当前IP为公网还是内网：AT+GTIPPASS?

修改IP完毕后需要断电重启才能生效。

4.10 按键测试

CM5 WiFi7-PoE扩展板带有一个按键，位置在USB2.0-A接口的左侧，功能为开关机。

开机状态下，按一下按键，弹出关机菜单：

再按一下按键，直接关机；

关机状态下（需接电源）按一下按键，上电开机。

4.11 PoE输入测试

CM5 WiFi7-PoE扩展板支持PoE电源输入。将PoE电源接入底板的网口，即可启动扩展板和底板（此时底板的USB Type-C接口不能接入电源）：

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