2013 C4S/CM4 4G Router
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关键词
树莓派、CM4核心板、CM5核心板、4G LTE、千兆以太网、USB2.0、软路由、RPiOS、Ubuntu OS、OpenWrt
一、简介
C4S扩展板是一款基于树莓派CM4核心板设计的4G LTE路由器，板载千兆以太网和USB口，可以运行OpenWrt系统，4G做WAN，千兆以太网做LAN。
扩展板通过USB Type-C口5V3A供电，同时引出一路标准HDMI接口。4G LTE在树莓派OS、Ubuntu OS和Openwt系统下均免驱，即插即用，自动识别。
此扩展板同时也支持树莓派CM5核心板的所有版本。
二、硬件资源
1. 一路原生千兆以太网接口，采用一体式变压器，电磁性能更好；
2. 三路USB2.0-A接口；
3. 一路4G CAT4 LTE；
4. 一路Nano SIM卡座；
5. 一路1代IPEX座，用于接4G天线；
6. 一路标准HDMI接口（分辨率可达4K）；
7. 一路TF卡座，仅用于不带eMMC版本的CM4核心板存放系统；
8. 一路BOOT插针，2.54mm-2Pin，用于带eMMC的核心板烧写系统；
9. 供电：5V3A，USB Type-C，此接口同时也是烧写接口；
10. 尺寸：68*70mm；
11. 全铝合金外壳；
12. 板材通过UL和RoHS认证。
| CAT4 4G | |
| BAND | LTE FDD：B1/3/5/8
LTE TDD：B34/38/39/40/41 |
三、烧写系统
本文档采用树莓派OS、Ubuntu系统和OpenWrt系统进行测试。
带eMMC的核心板，系统烧写在eMMC内；不带eMMC的核心板，系统烧写在TF卡内。
使用带eMMC的核心板，硬件操作如下：
将USB Type-C接口接电脑，BOOT跳线短路帽接上：
烧写方法请参阅：
烧写完成后，短路帽拔掉，重新上电，即可启动系统。
四、树莓派OS的操作
树莓派OS的版本为2025-05-13-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
4.1 测试USB接口
板载3个USB2.0-A接口，分别接了无线键鼠、U盘和USB读卡器，另外还有一路USB2.0转CAT4 4G。
在树莓派终端中执行lsusb及lsusb -t，显示如下：
Bus 001 Device 003：CAT4 4G；
Bus 001 Device 004：USB2.0-A接口（无线键鼠）；
Bus 001 Device 005：USB2.0-A接口（U盘）；
Bus 001 Device 006：USB2.0-A接口（USB读卡器）。
识别都正常。若USB接口无外接设备，则不会出现相应的设备编号。
Bus 01为为USB 2.0接口，480Mbps，工作模式也正常。
4.2 测试网络
4.2.1 测试千兆以太网
将千兆以太网接上级路由器，树莓派终端执行ifconfig -a，显示eth0即为千兆以太网，eth1则为CAT4 4G：
我们使用网速测试软件iperf3对千兆以太网进行测速。
Windows版iperf3下载：
http://www.mcuzone.com/down/Software.asp?ID=10000634
Linux下iperf3安装：
sudo apt-get install iperf3
Client模式为941Mbps左右：
Server模式为946Mbps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。
4.2.2 测试4G LTE
在终端中执行route，可见eth1排第一位，因此此时默认通过CAT4 4G上网：
我们ping IP和域名，均成功，说明CAT4 4G工作正常：
若需要操作4G的AT命令，请参阅以下链接：
五、Ubuntu OS的操作
Ubuntu系统的版本为ubuntu-25.04-preinstalled-desktop-arm64+raspi.img.xz。
Ubuntu系统下载地址：
https://ubuntu.com/download/raspberry-pi
5.1 测试USB接口
板载3个USB2.0-A接口，分别接了无线键鼠、U盘和USB读卡器，另外还有一路USB2.0转CAT4 4G。
在Ubuntu终端中执行lsusb，显示如下：
Bus 001 Device 003：CAT4 4G；
Bus 001 Device 004：USB2.0-A接口（无线键鼠）；
Bus 001 Device 005：USB2.0-A接口（U盘）；
Bus 001 Device 006：USB2.0-A接口（USB读卡器）。
识别都正常。若USB接口无外接设备，则不会出现相应的设备编号。
执行lsusb -t，显示如下：
Bus 001为为USB 2.0接口，480Mbps，工作模式也正常。
5.2 测试网络
5.2.1 测试千兆以太网
Ubuntu系统下需要安装net-tools软件，操作如下：
在Ubuntu终端中执行：
sudo apt install net-tools
然后将千兆以太网接上级路由器，终端执行ifconfig -a，显示eth0即为千兆以太网，以“enx”开头的网卡则为4G LTE：
我们使用网速测试软件iperf3对千兆以太网进行测速。
Windows版iperf3下载：
http://www.mcuzone.com/down/Software.asp?ID=10000634
Linux下iperf3安装：
sudo apt-get install iperf3
Client模式为941Mbps左右：
Server模式为946Mbps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。
5.2.2 测试4G LTE
在树莓派终端中执行route，可见enx000c29a39b6d排第一位，因此此时默认通过CAT4 4G上网：
我们ping IP和域名，均成功，说明CAT4 4G工作正常：
在Ubuntu系统下运行CAT4 4G的AT命令的方法，与在树莓派OS下一致。
六、OpenWrt系统的操作
OpenWrt系统为我司编译，版本为：openwrt-bcm27xx-bcm2711-rpi-4-squashfs-sysupgrade-linux-6.6.73-20250324-7925.img.gz
C4S扩展板可以配置为：千兆以太网为LAN，CAT4 4G设置为WAN。
6.1 登录系统
系统默认将扩展板的千兆以太网作为LAN。将千兆以太网连接至PC，在Windows设置中找到网络和Internet，在以太网中打开连接的网络查看默认网关的IP地址，这个地址就是OpenWrt系统的后台配置页面地址，如图所示，本文测试的地址为192.168.1.1：
打开网页浏览器输入192.168.1.1进入OpenWrt系统。默认用户名为root，默认密码为password：
6.2 设置4G模块为WAN
点击“服务 - 终端”，登录终端，默认用户名root，密码为password：
执行ifconfig -a，结果如下：
其中eth1为4G，但是没有看到IP地址，属正常情况。
进入“网络 - 接口”，点击“添加新接口...”：
按下图进行配置（“名称”可以自定义），然后点击“创建接口”：
点击“防火墙设置”，在“创建/分配防火墙区域”中，选择wan，然后点击“保存”：
自动返回上一页，点击“保存并应用”：
这样我们就把4G配置成了WAN口。稍等片刻，就能看到4G获得了IP地址：
然后我们回到终端，执行ifconfig -a，结果如下：
可以看到eth1已经获取了IP地址。
我们ping IP和域名，均成功，说明4G工作正常：
此时连接C4S扩展板的千兆以太网（LAN口）的PC网卡的属性显示可以连接Internet：
因此PC可以上网。到此，我们完成了软路由的设置。
七、CM5核心板的兼容性测试
▶ 树莓派OS及Ubuntu系统：
树莓派OS版本：2025-05-13-raspios-bookworm-arm64.img.xz
Ubuntu系统版本：ubuntu-25.10-preinstalled-desktop-arm64+raspi.img.xz
| 启动系统 | 支持CM5核心板的所有版本 | |||
| 外设名称 | HDMI输出 | USB2.0-A接口 | 4G LTE | 千兆以太网 |
| 是否兼容 | √ | √ | √ | √ |
| 注：√表示兼容，×表示不兼容 | ||||
注意：版本ubuntu-25.04-preinstalled-desktop-arm64+raspi.img.xz在CM5核心板上无法启动或者启动后打开软件报错。
▶ OpenWrt系统：
OpenWrt系统为我司编译，版本：openwrt-bcm27xx-bcm2712-rpi-5-squashfs-sysupgrade-lean-linux-6.12.43-qmodem-20250828.img.gz
| 启动 | 支持CM5核心板的所有版本 | |
| 外设名称 | 4G LTE | 千兆以太网 |
| 是否兼容 | √ | √ |
| 注：√表示兼容，×表示不兼容 | ||
注意：CM5的OpenWrt系统的config.txt文件中，把 dtoverlay=dwc2,dr_mode=peripheral改成 dtoverlay=dwc2,dr_mode=host，否则此扩展板的4G将无法识别。
▶ 测试时间：2025.10.20
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