3010 RPi 4B-4G Probe
关键词
树莓派4B、Raspberry Pi 4B、CAT4 4G、高通4G、ZTE CAT4 4G、免驱免拨号、自动识别、顶针、RS485、USB2.0、USB3.0、扩展百兆网卡
一、简介
RPi 4B-4G顶针升级版
二、硬件资源
三、树莓派OS的使用
我们测试用的树莓派OS的版本为2024-11-19-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 测试USB口
在树莓派终端中执行lsusb，显示如下：
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，5000M；
Bus 01：为USB 2.0接口，480M。
3.2 测试扩展百兆以太网口
我们的RPi 4B-4G顶针升级版通过USB2.0扩展一路百兆以太网。
将百兆以太网口接到上级路由器，树莓派系统执行ifconfig -a，显示如下：
eth0为树莓派4B原生的千兆网口；
eth1为4G模组（这里所用的4G模组为CAT4 4G）；
eth2为扩展的百兆网口。
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 install iperf3
使用iperf3对原生千兆网口进行测速：
client模式为94.7Mbps左右：
server模式为94.8Mbps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。
3.3 测试4G模组
我司配套的4G模块均具有免驱免拨号、系统自动识别、即插即用等功能。我们的4G型号有CAT4 4G、高通4G，和ZTE CAT4 4G，其中CAT4 4G和ZTE CAT4 4G，系统均自动识别成eth设备，高通4G自动识别成usb0设备。
3.3.1 4G网络测试
4G模组插入底板的插槽，插入SIM卡，启动系统，在树莓派系统终端下执行lsusb，，显示结果如下：
CAT4 4G：
高通4G：
ZTE CAT4 4G：
我们将原生千兆网口和扩展百兆网口都连接上级路由器，执行ifconfig -a，显示结果如下：
CAT4 4G：
eth0为树莓派4B原生的千兆网口；
eth1为CAT4 4G模组；
eth2为扩展的百兆网口。
高通4G：
eth0为树莓派4B原生的千兆网口；
eth1为扩展的百兆网口；
usb0为高通4G模组。
ZTE CAT4 4G：
eth0为树莓派4B原生的千兆网口；
eth1为扩展的百兆网口；
eth2为ZTE CAT4 4G模组。
以CAT4 4G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：
我们ping IP和域名，均成功，说明4G模块工作正常：
打开https://test.ustc.edu.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。
3.3.2 网络优先级的修改
上一节我们查看了路由表，在默认情况下，优先通过4G模块上网。
如果你不想用4G模块上网，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（eth2，即扩展的百兆网口排第一位，如果需要通过原生千兆网口上网，请拔掉扩展的百兆网口的网线，并把网线插在原生千兆网口中）：
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，请重启系统即可。
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。
3.3.3 AT命令操作
以CAT4 4G为例，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，因为RPi 4B-4G顶针升级版的RS485串口占用了ttyUSB0，所以ttyUSB1-3为4G模组的串口：
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）
第一次输入AT命令可能没有回显，此时如果输入命令at后回车，有返回OK，就说明工作正常。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。
3.3.4 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、ZTE CAT4 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。
3.4 测试RS485串口
本扩展板带有一个USB转RS485串口。
测试需要安装串口软件CuteCom，安装命令为：
sudo apt install cutecom
安装完毕后，点击桌面左上角的树莓派图标，在“System Tools”有CuteCom的快捷方式：
如果在使用过程中有权限不足的问题，请打开树莓派OS终端，输入：
sudo cutecom
来启动CuteCom。
测试RS485串口与PC之间的数据收发：
在PC端插上一个USB转485的转换器，与扩展板上的RS485接口（ttyUSB0）相连，各自打开串口软件进行收发，结果如下：
树莓派OS端/Windows端：
经过实测，波特率最高可达到2.06Mbps（以传输数据不发生乱码、缺失为准）。
四、Ubuntu OS的使用
我们测试用的Ubuntu OS的版本为ubuntu-24.10-preinstalled-desktop-arm64+raspi.img.xz，Ubuntu OS下载地址：
https://ubuntu.com/download/raspberry-pi
4.1 测试USB口
在Ubuntu终端中执行lsusb，显示如下：
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，5000M；
Bus 01：为USB 2.0接口，480M。
4.2 测试扩展百兆以太网口
RPi 4B-4G顶针升级版带有一个原生千兆网口和一个通过USB2.0扩展的百兆网口。
将网线插入RPi 4B-4G顶针升级版的扩展百兆以太网口，
安装net-tools，以使用ifconfig：
sudo apt install net-tools
安装完毕后执行ifconfig -a，显示如下：
eth0为树莓派4B原生的千兆网口；
第一个enx...为4G模组（这里所用的4G模组为CAT4 4G）；
第二个enx...为扩展的百兆网口（因为在Ubuntu24.10中，所有USB接口的网卡都以enx+MAC地址命名，所以以IP和MAC地址和4G模组区分）
eth2为扩展的百兆网口；
wlan0为树莓派原生WiFi。
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 install iperf3
使用iperf3对原生千兆网口进行测速：
client模式为94.6Mbps左右：
server模式为94.7Mbps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 测试4G模组
我司配套的4G模块均具有免驱免拨号、系统自动识别、即插即用等功能。我们的4G型号有CAT4 4G、高通4G，和ZTE CAT4 4G。
4G模组插入底板的插槽，插入SIM卡，启动系统，在Ubuntu OS终端下执行lsusb，，显示结果如下：
CAT4 4G：
高通4G：
ZTE CAT4 4G：
我们将原生千兆网口和扩展百兆网口都连接上级路由器，执行ifconfig -a，显示结果如下：
在Ubuntu下，4G模组作为USB网卡，无论是CAT4 4G、高通4G，还是ZTE CAT4 4G，都以enx+MAC地址命名。
enx000c29a39b6d为4G模组；
enx00e0996e2226为扩展的百兆网口；
eth0为树莓派4B原生的千兆网口；
wlan0为树莓派原生WiFi。
以CAT4 4G为例，执行route，查看路由表，enx000c29a39b6d排在第一位，因此此时是通过4G模块上网：
我们ping IP和域名，均成功，说明4G模块工作正常：
打开https://test.ustc.edu.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。
在Ubuntu OS下，网络优先级的修改、AT命令操作、修改4G模组的IP地址均与在树莓派OS下相同，请参阅上一章的有关章节。
4.4 测试RS485串口
本扩展板带有一个USB转RS485串口。
测试需要安装串口软件CuteCom，安装命令为：
sudo apt install cutecom
安装完毕后，点击桌面左下角的“Show Apps”图标，有CuteCom的快捷方式：
但是如果在此直接打开CuteCom，有可能会出现Input框无法输入字符的问题，这是由于权限不足造成的，所以需要打开Ubuntu终端，输入：
sudo cutecom
来打开CuteCom，如果需要打开第二个CuteCom，则需要再开一个Ubuntu终端，输入打开CuteCom的命令。
测试RS485串口与PC之间的数据收发：
在PC端插上一个USB转485的转换器，与扩展板上的RS485接口（ttyUSB0）相连，各自打开串口软件进行收发，结果如下：
Ubuntu OS端/Windows端：
经过实测，波特率最高可达到2.06Mbps（以传输数据不发生乱码、缺失为准）。
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