树莓派CM4_UART扩展板之4G模块扩展

关键词：树莓派 CM4 UART 扩展板 4G 国产 高通 免驱 免拨号 即插即用 IPv6 远程 ping包  Mcuzone  野芯科技

概述：CM4_UART扩展板内部预留了1.25T 4pin扩展接口，可扩展4G模块。我司有多款CM4尺寸的4G模组，可选国产方案或者高通方案，支持单天线或双天线，并可选配GPS。下面我们来看一下几款模块在CM4_UART扩展板上的使用情况。

硬件示意图：

外壳上有一个SMA天线固定孔，可以用来外接4G天线。由于外壳挡板开有信号溢出槽，所以即便采用低成本的FPC天线也可正常使用。

高通版本4G模组可即插即用免驱免拨号，识别为usb0网络设备，支持IPv6，并且可以被部分IPv6设备点对点访问：

手机以IPv6方式ping包测试：

4G模块上采用的是电信卡，手机端用电信卡无法ping通4G模块，但是走移动卡却可以ping通4G模块。

IPv6理论上有一个独立的公网IP地址，但是要想点对点能直接访问到还是会受到非常多的限制和不确定性，建议商用产品还是通过公网服务器进行数据中转。

另有国产方案4G模块，也是即插即用免驱免拨号。

设备识别为eth，有固定内网IP地址，默认未开启IPv6

国产方案4G模组默认情况先不支持IPv6，如有需要可以打开IPv6支持：

也可以用手机ping到该地址：

一样的现象，4G模组上插的电信卡，手机上用电信卡ping不到，换移动卡就可以ping通

总结：IPv6虽然已经普及的差不多了，但是要想全面实现点对点访问目前来看还是不可能。个人测试用可以，商用还是得通过公网服务器中转。

SPI = Serial Peripheral Interface，是串行外围设备接口，是一种高速，全双工，同步的通信总线。常规只占用四根线，节约了芯片管脚，PCB的布局省空间。现在越来越多的芯片集成了这种通信协议，常见的有EEPROM、FLASH、AD转换器等。

SPI总线定义两个及以上设备间的数据通信，提供时钟的设备为主设备Master，接收时钟的设备为从设备Slave。如下图：(注： 图片为引用 )

信号定义如下：

SCK : Serial Clock 串行时钟

MOSI : Master Output, Slave Input 主发从收信号

MISO : Master Input, Slave Output 主收从发信号

SS/CS : Slave Select 片选信号

通过设置控制寄存器SPICR1中的CPOL和CPHA位，将SPI可以分成四种传输模式。

CPOL，即Clock Polarity，决定时钟空闲时的电平为高或低。对于SPI数据传输格式没有显著影响。

1 = 时钟低电平时有效，空闲时为高

0 = 时钟高电平时有效，空闲时为低

CPHA，即Clock Phase，定义SPI数据传输的两种基本模式。

1 = 数据采样发生在时钟（SCK）偶数（2,4,6,...,16）边沿（包括上下边沿）

0 = 数据采样发生在时钟（SCK）奇数（1,3,5,...,15）边沿（包括上下边沿）

具体参考下面四个图：

如图所示目前树莓派4支持1个物理SPI接口，有2个CS片选信号，支持2个SPI设备。

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