树莓派Zero_Cat1(百兆网络+4G Cat1+USB2.0-A)扩展板用户手册

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关键词：
树莓派  Raspberry Pi Zero Cat1 4G LTE USB2.0-A 扩展板 SMA

概述：
树莓派Zero(包括带和不带Wifi模组的Zero W以及Zero 2W)是一款具备极高性价比的嵌入式系统平台，尺寸小巧功耗较低性能尚可，适合很多轻量型应用场景。Zero系列虽然小巧，但预留了非常多的扩展接口，特别是板子反面引出了USB和电源的镀金测试点，我们可以借助这两组USB和电源测试点进行多种类型的外设扩展。本扩展板就是通过顶针将扩展板和Zero系列连接起来，通过USB扩展USB转百兆有线以太网和4G Cat1模组以及两路USB2.0-A主机接口。
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。

图解：

注意，部分版本顶针为4针，请在config.txt里面指定USB OTG工作模式为host：
dtoverlay=dwc2,dr_mode=host

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安装示意图和尺寸图：

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Zero_Cat1扩展板在树莓派系统下的使用演示：
硬件：
树莓派Zero 2W
Zero_Cat1扩展板

软件：
Raspberry Pi OS 64-bit
2023-10-10

1，执行lsusb：
可以看到系统识别到了USB HUB和4G模组。
注意，如果系统没有识别到USB HUB和4G模组请仔细观察顶针是否对准了镀金触点，并检查config.txt里面关于USB的配置，确保已经配置为host模式：
dtoverlay=dwc2,dr_mode=host

2，执行ifconfig -a
eth0为USB转出来的百兆以太网，eth1即为4G Cat1

3，执行ping包验证网络

注意，测试的时候有优先级，如果eth0已连接则优先走eth0。如有内外网特殊优先级需要请调整各网络的metric值以及DNS服务器设置。
测试采用2023-10-10发布的bookworm，eth0为4G，eth1为USB转百兆网卡

4，网速测试

USB转百兆有线受Zero 2W性能和USB Hub以及4G Cat1带宽占用影响并不能跑满，请知悉。
4G网络测速受网络信号和测试方法影响，速度请以实际为准。

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Zero_Cat1扩展板在Ubuntu系统下的使用演示：
硬件：
树莓派Zero 2W
Zero_Cat1扩展板

软件：
Ubuntu Server 22.04.03 64-bit
注意，Ubuntu Desktop需要2GB及以上内存，Zero 2W内存不够无法直接运行。

1，烧写Ubuntu Server系统并启动：注意1，烧写完毕后打开config.txt确认USB部分的配置，如果有两处配置都要确保有host尾缀，即USB OTG配置为host模式：
dtoverlay=dwc2,dr_mode=host
注意2，系统启动后会要求登陆，用户名和密码均为ubuntu，登陆后会要求修改密码。系统启动后并无网络可用，需要进行后续设置后才能使用。


2，执行ip addr查看网卡名称：
注意，系统默认并没有集成ifconfig工具，只有ip命令可用。



3，到netplan目录下找到网卡描述文件并添加USB转有线网卡和4G网卡两个设备：






4，添加完网卡我们再添加域名服务器：
sudo nano /etc/resolv.conf


默认只有127，我们添加一个基本的114.114.114.114，也可以添加两块网卡的路由器IP

5，网卡和域名服务器添加完毕后重启，建议重新上电。
重启后可用直接进行联网测试，建议安装ifconfig工具
sudo apt-get install net-tools
安装完毕用ifconfig查看网卡信息



6，执行ping包命令，可以支持ipv4，也可以支持ipv6(请以实际网络情况为准)


至此测试完毕



MCUZone 野芯科技如何在Ubuntu Server系统下启用第二路网络的操作演示 - 树莓派CM系列 Mcuzone 野芯科技

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Zero_Cat1扩展板在OpenWrt系统下的使用演示：
硬件：
树莓派Zero 2W
Zero_Cat1扩展板

软件：
OpenWrt

待更新...

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4G Cat1模组的高级使用：
1，打开ttyUSB串口：
sudo modprobe option
sudo sh -c 'echo 1782 4e00 > /sys/bus/usb-serial/drivers/option1/new_id'
不同系统对权限要求不一样，视情况加或者不加sudo。

执行以上两条命令后系统应该会多出ttyUSB0-2三个设备。
通过minicom打开AT命令串口：
sudo minicom -D /dev/ttyUSB0
如果没有minicom也可以用其它串口工具，网络连通的情况下也可以尝试下载，比如：
sudo apt-get install minicom
然后就可以开启minicom验证4G网络
注意，典型情况下会出现ttyUSB0-2三个端口，一般系统下AT口是ttyUSB0，如果不行，可以尝试其它端口如ttyUSB2。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。

输入AT后回车，看是否返回OK。
如果输入没有回显，可以输入ATE1回车，使能回显。

2，查看工作状态：查看SIM卡插入状态：
AT+CPIN?
如果返回ready说明卡已经识别，如果返回error说明卡有问题

AT+CSQ
需要返回值在20-31之间，20-25之间信号一般，26-31信号不错。20以下说明信号极差或者天线没接好。


3，修改IP段：
请联系我们并准备好购买记录

4，修改APN：
请联系我们并准备好购买记录

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注意事项：
1，扩展板不支持PD供电(如果PD电源头有USB-A口则也可以供电)，请使用普通5V电源进行供电；

2，如果USB无法操作请打开config.txt文件确认是否添加了host尾缀：



红圈这条为新增配置，指定USB为Host模式(系统为2023-10-10发布的64bit bookworm)；

3，扩展板具备USB转以太网和4G两路网络，请仔细区分，系统默认会使用编号小的eth设备。假设eth0为有线网络且连接了无法上网的内网，此时即便识别为eth1网卡的4G一切正常也无法接入公网。需要手动添加dns服务器和调整网络优先级；

4，部分版本系统下，拔掉有线网卡后黄灯可能仍会继续闪烁，重新上电可解决。如担心造成误导，可拆掉电阻关闭LED；

5，Zero只有一个USB OTG端口，通过顶针和扩展板连接起来之后这个USB OTG不能再外接任何USB设备，也不要用这个OTG端口来供电，更不能用来连接电脑。切记！！！

Mcuzone_Robin

更新记录：
2023-11-03更新Ubuntu Server系统下操作演示
2023-11-02更新bookworm系统下操作演示

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