4006 NEO CAT1
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关键词
友善NanoPi、NEO、NEO Air、NEO Core、Allwinner H3、Cortex-A7、NEO CAT1、4G LTE、Ubuntu、Debian、物联网
一、简介
NEO CAT1是我们基于友善NanoPi系列中的H3 CPU主板（包括NEO、NEO CORE和NEO AIR）设计的一款4G LTE产品。4G模组是USB设备，利用NEO开发板里的USB IO引脚通讯和供电，进而给NEO系列板子提供4G网络。
4G Cat1是针对10Mbps左右的低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。
NEO CAT1配合NEO系列小板，实现一个低成本的物联网设备；4G模组免驱，在友善官方的Ubuntu和Debian系统中，都是自动识别设备，无需额外安装驱动。
二、硬件资源
1. 一路USB2.0口，用于4G供电和通讯；采用两种封装：一种是排母方式，用于连接到NEO开发板；一种是1.25mm-4P接口，用于连接非NEO Core/NEO /NEO Air的其它开发板；两种接口二选一使用；
2. 一路4G CAT1 LTE；
3. 一个IPEX 1代天线口；
4. 两路SIM卡：一路为Nano SIM卡座；一路为eSIM芯片，5*6mm封装（需用户自行采购，自己焊接）；两路SIM二选一使用，默认使用Nano SIM；
5. 三路LED：分别为STS，mode，NET；
6. 两个M2.5的安装孔；
7. 尺寸：最大边为40*30mm；
8. PCB板：两层板，沉金工艺，无铅生产；板材通过UL和ROHS认证，防火等级94V-0。
| model | CAT1 | CAT1-EU |
|---|---|---|
| Band | FDD：B1/B3/B5/B8 | FDD：B1/B3/B5/B7/B8/B20/28 |
| TDD：B34/B38/B39/B40/B41 | TDD：B38/B40/B41 | |
| DATA | FDD： Max 10Mbps（DL）/Max 5Mbps（UL）
TDD：Max 8Mbps（DL）/Max 2Mbps（UL） Max 6Mbps（DL）/Max 4Mbps（UL） | |
三、NEO配CAT1的操作
3.1 基于Debian系统
将Debian系统（命令行版本，无图形化桌面）烧写进TF卡。
测试的友善官方烧写包版本：h3-sd-debian-bookworm-core-4.14-armhf-20240818.img.gz
NEO有网口，所以操作方式有两种：一种是通过USB转TTL串口模块接电脑，一种是用网口接路由器，通过SSH连接。
3.1.1 通过TTL串口连接电脑操作
插上SIM卡，4G天线和烧好系统的TF卡，并用USB转TTL串口模块将NEO与PC相连，如下图所示：
然后在PC上下载安装终端软件MobaXterm，MobaXterm下载地址：
https://mobaxterm.mobatek.net/download-home-edition.html
打开MobaXterm，按下图设置好TTL串口：
注意：波特率使用115200
然后打开这个串口，登录Debian系统（用户名root，密码fa）：
执行ifconfig -a，查看网络参数如下：
eth0是NEO自身的网口，没有接网线，所以没有IP地址，eth1是4G CAT1模块，已经正确获得了ip地址。我们进行ping包操作，结果如下：
显示ping IP成功，但ping域名报错，说明系统没有开启4G，需要设置DNS地址，设置方法如下：
修改resolv.conf文件：
sudo nano /etc/resolv.conf
将下图红框中的地址改为通用的DNS服务器地址（如所示的114.114.114.114，或者其它的通用DNS地址）：
如果文件中未设置DNS地址，请输入：
nameserver 114.114.114.114
保存并退出。
此时再ping域名和ping IP，都正常：
不过这样修改后，系统重启，rresolv.conf文件内的DNS会被修改到默认地址，所以如果需要开机自动启动4G上网，还需要修改resolv.conf文件的权限，因为/etc/resolv.conf实际上是个软链接，所以需要重新生成resolv.conf文件才能修改权限，方法如下：
sudo mv /etc/resolv.conf /etc/resolv.conf.link
sudo nano /etc/resolv.conf
这样就重新建立了resolv.conf文件，在这个新建的文件中输入：
nameserver 114.114.114.114
保存退出，然后执行：
sudo chattr +i /etc/resolv.conf
做完上述步骤后，重启系统，resolv.conf文件的内容也不会变化了。
3.1.2 通过网线SSH连接电脑操作
用网线将NEO的网口接上级路由器，然后PC通过连接同一个上级路由器，插入SIM卡和烧好系统的TF卡。系统启动后，通过路由器的后台，查看NEO的ip地址，本文档中系统所获得的地址为：192.168.8.110。
然后使用MobaXterm软件，通过SSH连接系统（用户名root，密码fa）：
执行ifconfig -a，查看网络参数如下：
eth0为NEO自带的有线网卡，eth1为4G CAT1模块，都已经正确获得了ip地址。
上一章节（3.1.1）我们已经设置了通用的DNS地址，现在分别通过eth0和eth1进行ping包：
ping www.mcuzone.com -I eth0
ping www.mcuzone.com -I eth1
说明通过有线网络和4G网络都能成功上网。
3.2 基于Ubuntu系统
将Ubuntu系统（命令行版本，无图形化桌面）烧写进TF卡。
我们测试的友善官方烧写包版本：h3-sd-ubuntu-noble-core-20240823.img.gz
NEO有网口，所以操作方式有两种，一种是用TTL转串口接电脑，一种是用网口接路由器SSH。
3.2.1 通过TTL串口连接电脑操作
通过TTL串口连接电脑与在Debian下的操作相同，请参阅3.1.1节。
连接成功后打开这个串口，登录Ubuntu系统（用户名root，密码fa）：
执行ifconfig -a，查看网络参数如下：
eth0是NEO自身的网口，没有接网线，所以没有IP地址，eth1是4G CAT1模块，已经正确获得了ip地址。我们进行ping包操作，结果如下：
显示ping IP成功，但ping域名报错，说明系统没有开启4G，需要设置DNS地址，设置方法如下：
修改resolv.conf文件：
sudo vi /etc/resolv.conf
将下图红框中的地址改为通用的DNS服务器地址（如所示的114.114.114.114，或者其它的通用DNS地址）：
如果文件中未设置DNS地址，请输入：
nameserver 114.114.114.114
保存并退出。
此时再ping域名和ping IP，都正常：
不过，这种修改方式在系统重启后，resolv.conf文件内的DNS会被修改到默认地址；如果需要开机自动启动4G上网，则需要修改resolv.conf文件的权限，因为/etc/resolv.conf实际上是个软链接，所以需要重新生成resolv.conf文件才能修改权限，方法如下：
sudo mv /etc/resolv.conf /etc/resolv.conf.link
sudo vi /etc/resolv.conf
这样就重新建立了resolv.conf文件，在这个新建的文件中输入：
nameserver 114.114.114.114
保存退出，然后执行：
sudo chattr +i /etc/resolv.conf
做完上述步骤后，重启系统，resolv.conf文件的内容也不会变化了。
3.2.2 通过网线SSH连接电脑操作
用网线将NEO的网口接上级路由器，然后PC通过连接同一个上级路由器，插入SIM卡和烧好系统的TF卡。系统启动后，通过路由器的后台，查看NEO的ip地址，本文档中系统所获得的地址为：192.168.8.77。
然后使用MobaXterm软件，通过SSH连接系统（用户名root，密码fa）：
执行ifconfig -a，查看网络参数如下：
eth0为NEO自带的有线网卡，eth1为4G CAT1模块，都已经正确获得了ip地址。
上一章节（3.2.1）我们已经设置了通用的DNS地址，现在分别通过eth0和eth1进行ping包：
ping www.mcuzone.com -I eth0
ping www.mcuzone.com -I eth1
说明通过有线网络和4G网络都能成功上网。
四、NEO Core配CAT1的操作
4.1 基于Debian系统
NEO Core的系统是烧写在eMMC中的。
本节所用系统为友善官方系统：h3-eflasher-debian-bookworm-core-4.14-armhf-20240818.img.gz
连接方式：用USB转TTL串口模块将NEO Core连到电脑上，如下图所示：
打开串口软件MobaXterm，按下图设置好TTL串口：
注意：波特率使用115200
然后打开这个串口，登录Debian系统（用户名root，密码fa）。
执行ifconfig -a，查看网络参数如下：
可见eth1（4G CAT1模块）已经正确获得了ip地址。如果没有获取IP地址，请运行dhclient eth1。
ping IP和ping域名都能通，说明4G模块工作正常：
4.2 基于Ubuntu系统
NEO Core默认内置Ubuntu系统（位于eMMC上）。
按与Debian系统同样的方法设置好TTL串口，然后打开这个串口，默认系统是登录pi这个账号。
输入sudo su切换到root账号（密码输入pi）。
执行ifconfig -a，查看网络参数如下：
可见eth1（4G CAT1模块）已经正确获得了ip地址。如果没有获取IP地址，请运行dhclient eth1。
ping IP和ping域名都能通，说明4G模块工作正常：
五、 NEO Air配CAT1的操作
5.1 基于Debian系统
NEO Air的系统是烧写在eMMC中的。
本节所用系统为友善官方系统：h3-eflasher-debian-bookworm-core-4.14-armhf-20240818.img.gz
硬件连接是用USB转TTL串口模块将NEO Air与PC相连，如下图所示：
打开MobaXterm，按下图设置好TTL串口：
注意：波特率使用115200
然后打开这个串口，登录Debian系统（用户名root，密码fa）。
执行ifconfig -a，查看网络参数如下：
可见eth0（4G CAT1模块）已经正确获得了ip地址。如果没有获取IP地址，请运行dhclient eth0。
我们进行PING包操作：
ping IP能通，但ping域名报错，说明系统没有开启4G，需要设置DNS地址，方法如下：
修改resolv.conf文件：
sudo nano /etc/resolv.conf
添加下图红框中的通用DNS地址（如所示的114.114.114.114，或者其它的通用DNS地址）：
nameserver 114.114.114.114
保存并退出。此时再ping域名和ping IP，都正常：
不过，这种修改方式在系统重启后，resolv.conf文件内的DNS会被修改到默认地址，所以如果需要开机自动启动4G上网，还需要修改resolv.conf文件的权限，因为/etc/resolv.conf实际上是个软链接，所以需要重新生成resolv.conf文件才能修改权限，方法如下：
sudo mv /etc/resolv.conf /etc/resolv.conf.link
sudo nano /etc/resolv.conf
这样就重新建立了resolv.conf文件，在这个新建的文件中输入：
nameserver 114.114.114.114
保存退出，然后执行：
sudo chattr +i /etc/resolv.conf
做完上述步骤后，重启系统，resolv.conf文件的内容也不会变化了。
5.2 基于Ubuntu系统
按与Debian系统同样的方法设置好TTL串口，然后打开这个串口，登录Ubuntu系统，默认系统是登录pi这个账号。
输入sudo su切换到sudo账号（密码输入pi）。
执行ifconfig -a，查看网络参数如下：
可见enx2089846a96ab（4G CAT1模块）已经正确获得了ip地址（注：enx后面的数字是4G模组的mac地址，每个模组都不一样，请以实际为准）。如果没有获取IP地址，请运行dhclient enx2089846a96ab。
ping IP和ping域名都能通，说明4G模块工作正常：
六、4G模组相关操作
6.1 网络优先级的修改
友善的Debian系统和Ubuntu系统，基于NEO在4G网络和有线网络共存的情况下，默认优先通过4G网络上网；
基于NEO Air在4G网络和无线网络共存的情况下，默认也是优先通过4G网络上网。
如果要优先使用有线网络/无线网络上网的话，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/无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/无线网络的网关：
这样网络就默认走有线网络/无线网络了，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 192.168.10.1
或者重启系统即可。
其中192.168.10.1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/无线网络，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。
6.2 AT命令操作
适用于NEO/NEO Core/NEO Air
如果无法执行lsusb，请先安装usbutils：
sudo apt install usbutils
使用lsusb查看USB设备，红框处即为4G模组：
然后安装串口软件minicom：
apt install minicom
然后执行：
ls /dev
此时应该能看到dev设备下有ttyACM0-2三个设备：
通过minicom打开AT命令串口：
minicom -D /dev/ttyACM0
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。
7. APN设置
普通手机SIM卡，不需要任何设置，直接使用；有些物联网卡需要设置APN才能使用，以下是用户使用提供的参考，具体的APN代码需要SIM卡运营商提供。
移动卡：
AT+CPNETAPN=0,"cmnet","",""
电信卡：
AT+CPNETAPN=0,"ctnet","",""
6.3 修改4G模组的IP地址
适用于NEO/NEO Core/NEO Air
执行AT命令：
AT+ROUTEIP=<newip>
注意，只支持192.168.x.2这样格式的地址，设置完毕后需断电重启系统。
查询当前IP：AT+ROUTEIP?
测试IP是否生效：AT+ROUTEIP=?
七、总结
此处我们只是介绍基于CAT1的使用操作，不涉及到NanoPi开发板自身的操作及软件系统，关于NanoPi NEO/NEO Core/NEO Air开发板资料，请前往友善官网查阅：
https://wiki.friendlyelec.com/wiki/index.php/NanoPi_NEO/zh
https://wiki.friendlyelec.com/wiki/index.php/NanoPi_NEO_Core/zh
https://wiki.friendlyelec.com/wiki/index.php/NanoPi_NEO_Air/zh
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