3104 CM4 CAT1
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关键词
CM4 CAT1 4G LTE、树莓派OS、Ubuntu、OpenWrt、OrangePi、物联网、USB2.0 、免驱 、自动识别
一、简介
CM4_CAT1是一款基于树莓派CM4/CM5核心板尺寸设计的4G模块。CM4_CAT1通过USB口通讯，使用USB-C和1.25mm 4Pin双接口（二选一使用），USB-C接口适用于绝大多数应用场合，连接方式为外挂使用；1.25mm 4Pin接口可与我司绝大部分树莓派扩展板搭配适用。4G模块可直接架在CM4/CM5核心板上方，通过1.25mm 4Pin接口连接至扩展板。CM4_CAT1采用自弹式Nano SIM卡槽并预留eSIM位置，可选1代IPEX天线或者板载PCB天线（二选一使用）。
4G CAT1是针对10Mbps左右的中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在树莓派OS、Ubuntu和OpenWrt系统下均免驱，自动识别；4G全网通，支持联通、电信和移动。
CM4_CAT1支持树莓派所有系列版本，也支持香橙派，英伟达等开发板。
二、硬件资源
1. 一路USB2.0口，用于4G供电和通讯；采用两种封装接口：一种是USB-C接口，一种是1.25mm-4P接口，两种接口二选一使用；
2. 一路4G CAT1 LTE；
3. 一路1代IPEX天线座，可选板载天线（二选一使用）；
4. 两路SIM卡：一路为Nano SIM卡座，一路为eSIM芯片，封装5*6mm（需用户自行采购，自己焊接）；单卡单待；两路SIM二选一使用，默认使用Nano SIM；
5. 三盏LED：分别为STS，MODE，NET；
6. 尺寸：40*55mm，4个M2.5mm固定安装孔；
7. 线路板通过UL和RoHS认证，防火等级94V-0。
| 型号 | CAT1 | CAT1-EU |
| 频段 | LTE-TDD: B34/B38/B39/B40/B41
LTE-FDD: B1/B3/B5/B8 |
LTE-TDD: B38/B40/B41
LTE-FDD: B1/B3/B5/B7/B8/B20/B28(A/B) |
| 数据 | LTE-TDD: Max 8Mbps (DL)/Max 2Mbps (UL)
Max 6Mbps (DL)/Max 4Mbps (UL) | |
| LTE-FDD: Max 10Mbps (DL)/Max 5Mbps (UL) | ||
| 温度范围 | -40℃ ~ +85℃ | |
三、树莓派OS的使用
基于CM4_WiFi7扩展板的硬件，树莓派OS（Raspberry Pi OS with desktop），版本为2023-05-03-raspios-bullseye-arm64.img.xz。
树莓派OS下载地址：
https://www.raspberrypi.com/software/operating-systems/#raspberry-pi-os-64-bit
不同的树莓派系统版本，对于网络管理的策略有差异，基于64位系统版本，测试结果如下：
| 系统版本（64位） | 测试结果 |
| 2023-02-21-bullseye | 免驱免拨号，自动识别，即插即用，自动联网。 |
| 2023-05-03-bullseye | |
| 2023-12-05-bookworm | 免驱免拨号，自动识别，但是可能会碰到联网失败，系统需要安装DNS软件。 |
| 2024-07-04-bookworm | |
| 2024-11-19-bookworm | |
| 2025-05-13-bookworm | |
| 2025-10-01-trixie |
树莓派Zero一代系列的开发板，只支持32位操作系统，测试结果如下：
| 系统版本（32位） | 测试结果 |
| 2023-02-21-bullseye | 免驱免拨号，自动识别，即插即用，自动联网。 |
| 2023-05-03-bullseye | |
| 2023-12-05-bookworm | |
| 2024-07-04-bookworm | |
| 2024-11-19-bookworm | |
| 2025-05-13-bookworm | |
| 2025-10-01-trixie |
CM4_WiFi7扩展板的网口不接网线，给系统上电，打开树莓派OS的终端，输入命令ifconfig，如下图所示：
可见eth1为4G CAT1，已经获得了IP地址。
此时eth1为唯一获得IP的连接，因此系统是通过4G CAT1模组上网。
我们测试ping外网IP和域名，如：
ping 220.189.255.38
ping www.mcuzone.com
均成功，说明4G模块工作正常：
▶ 如果树莓派系统能ping通IP，但ping域名联网失败，报DNS的错误：
此时系统需要安装DNS切换软件udhcpc。
将CM4_WiFi7扩展板的网口连到上级路由器，然后在树莓派终端中执行：
sudo apt install udhcpc
安装完毕后，拔掉网线，执行：
sudo udhcpc -i eth1
执行完毕后我们再ping IP和域名，即可成功。
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。
四、Ubuntu系统的使用
Ubuntu系统（Ubuntu Desktop），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
Ubuntu系统没有ifconfig工具，所以系统启动后，先给CM4_WiFi7扩展板的网口接上网线，打开Ubuntu系统的终端，手动安装net-tools：
sudo apt install net-tools
拔掉网线，打开Ubuntu系统的终端，输入命令ifconfig，如下图所示：
名称为enx+Mac地址的网卡（图中为enx2089846a96ab）为4G CAT1，已经获得了IP地址。
我们测试ping外网IP和域名，如：
ping 220.189.255.38
ping www.mcuzone.com
显示只能ping通IP，ping域名报DNS的错误：
此时需要安装DNS切换软件udhcpc。操作如下：
将CM4_WiFi7扩展板的网口连到上级路由器，然后在Ubuntu终端中执行：
sudo apt install udhcpc
安装完毕后，拔掉网线，执行：
sudo udhcpc -i enx2089846a96ab
执行完毕后我们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。
五、4G模组的其它操作
本章操作以树莓派系统为例，操作步骤同样适用于Ubuntu系统。
5.1 网络优先级的修改
打开树莓派OS的终端，执行命令route，打开路由表，如下图所示：
eth1排第一位，因此此时是通过4G CAT1模组上网。
如果需要使用有线网络（即eth0）上网，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，如果需要改回走4G网络重启系统即可，或者执行命令：
sudo ip route del default && sudo route add -net default netmask 0.0.0.0 gw 192.168.10.1
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。
5.2 AT命令的使用
不管使用哪个操作系统，4G的AT命令使用方法都是一样的。
安装minicom工具：
sudo apt install minicom
在终端中执行命令：
lsusb
如果无法执行lsusb，请先安装usbutils：
sudo apt install usbutils
记下4G模块的ID值：19d1 0001
使用下列命令打开串口，其中echo后面的值就是上面记录的ID值：
sudo modprobe option
sudo sh -c 'echo 19d1 0001 > /sys/bus/usb-serial/drivers/option1/new_id'
执行以上两条命令后系统应该会在dev设备下有ttyACM0-2三个设备，输入ls /dev/ttyACM*可以查看：
在默认情况下，AT命令串口为ttyACM0。
通过minicom打开AT命令串口：
sudo minicom -D /dev/ttyACM0
（注意，ttyACM0-2三个端口，一般系统下AT口是ttyACM0，如果不行，可以尝试其它端口如ttyACM2。如果有多个USB转串口设备，则需要进一步的尝试直至找到正确的AT端口。）
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。
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","",""
5.3 修改4G模组的IP地址
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=?
六、OpenWrt系统的使用
测试的OpenWrt系统版本为：openwrt-bcm27xx-bcm2712-rpi-5-squashfs-sysupgrade-linux-6.12.35-USBlan-oled-20250709.img.gz。
CM4_WiFi7扩展板+CM4_CAT1可以配置为：CM4_WiFi7扩展板千兆网口为LAN（系统默认已设置），CM4_CAT1 4G模组设置为WAN（需手动配置）。
6.1 登录系统
将千兆网口连接至PC，系统启动后，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192.168.198.1：
打开网页浏览器输入192.168.198.1进入OpenWrt系统。默认用户名为root，默认密码为password：
点击“服务 - 终端”，登录终端，默认用户名root，密码为OpenWrt的“路由器密码”（默认无密码）：
执行ifconfig -a，结果如下：
其中eth1为CAT1 4G模组，但是没有看到IP地址，这是正常的，因为尚未设置。
6.2 设置4G模组为WAN
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模块配置成了WAN口。稍等片刻，我们就能看到4G模块获得了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。可以进行ping公网IP和域名；
此时连接LAN口的PC网卡的属性显示可以连接Internet：
因此PC可以上网，浏览器打开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。
七、香橙派的Debian OS使用
使用香橙派3 LTS搭配4G模块，系统为香橙派官方Debian系统，版本为：Orangepi3-lts_3.0.8_debian_bullseye_desktop_xfce_linux5.16.17.img
下载地址：
在系统终端中执行lsusb，可以看到4G模组：
香橙派3 LTS的网口接上级路由器，打开系统的终端，执行ip addr，如下图所示，我们可以看到4G模组（enx开头的网卡）已经获取了IP：
在系统终端中执行ip route，查看路由表，结果如下：
enx开头的网卡，即4G模组排第一位，因此此时是通过4G CAT1模组上网。
此时我们ping IP和域名，均成功，说明4G模块工作正常：
打开https://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。
关于4G模块的其它操作，请参阅第五章，操作步骤与树莓派OS相同。
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