在EM系列储能网关中玩转4G模块
在储能系统应用中，通过4g上云是非常基础和常见的应用需求，由于业务和场景的多样性，4g模块也多种多样，本文将详细介绍如何在em储能网关中玩转4g模块。
移植准备1. 硬件选择
本文以em系列中的em-500储能网关作为开发主体，如图1所示，em系列的产品带有pcie扩展槽及其他丰富的接口，pcie扩展槽里面预留usb接口，方便对pcie模块开发使用，使用时只需将4g模块插入pcie槽即可。
图1 em-500储能网关
2. 已适配的产品 目前在em-500已经适配的4g模块有：l610-cn、l610-eu、nl668、ec20、ec200u-cn、ec200a-cn、eg21-g、eg25-g、slm770a、bg95-m3、eg912u-gl。
3. 4g模块调试接口
当我们插入4g模块后会在/dev/生成若干个usb调试接口,设备名字一般为：/dev/ttyusbx(x=0,1,2….x)，如果没有则输入lsusb命令查看是否识别到usb设备，如图2调试接口所示，目前插入的4g模块的pid为2c7c,vid为0125，厂家为移远，调试接口有4个。图2 调试接口如果lsusb可以查看到设备时，/dev/没有相应的调试接口时，可以将4g模块的pid vid输入到new_id这节点，输入以下命令(以图2的pid vid为例)：
echo 2c7c 0125 ff > /sys/bus/usb-serial/drivers/option1/new_id
成功内核会输出类似以下log：
root@em500:~# echo 2c7c 0125 ff > /sys/bus/usb-serial/drivers/option1/new_id [ 213.905997] option 2-1 gsm modem (1-port) converter detected[ 213.906609] usb 2-1: gsm modem (1-port) converter now attached to ttyusb0[ 213.907126] option 2-1 gsm modem (1-port) converter detected[ 213.909049] usb 2-1: gsm modem (1-port) converter now attached to ttyusb1[ 213.909491] option 2-1 gsm modem (1-port) converter detected[ 213.919056] usb 2-1: gsm modem (1-port) converter now attached to ttyusb2[ 213.924366] option 2-1 gsm modem (1-port) converter detected[ 213.927619] usb 2-1: gsm modem (1-port) converter now attached to ttyusb3
然后在/dev/就可以看到调试接口了，得到调试接口就可以使用microcom或者cat\echo进行4g模块at指令调试，例如输入at指令查看模块固件版本，如下图3 调试演示所示：
图3 调试演示
拨号上网
1. 拨号方式及选择
目前4g拨号方式有ppp拨号、ecm拨号、gobinet拨号、qmi拨号等。在em系列使用的是ecm拨号，ecm拨号通过利用4g网络的高速性能、广阔覆盖范围、低延迟、高带宽支持和移动性等优点，为各种应用场景提供了可靠、快速、稳定的数据连接。这使得设备能够实现高效的数据传输和实时通信，满足不同行业和领域的需求，且不需要移植任何的工具，像ppp、gobinet、qmi这些拨号方式，不同的4g模块厂家都有不同的拨号工具，移植起来比较繁琐。
2. ecm拨号上网ecm上网很简单，只需要使用at指令即可完成，如下演示移远ec20模块在ecm模式下上网：首先切换ecm模式
cat /dev/ttyusb2 &echo -e at+qcfg=\usbnet\,1\r\n > /dev/ttyusb2
切换完成后需要对模块进行复位，输入以下命令：
echo 498 > /sys/class/gpio/exportecho out > /sys/class/gpio/gpio498/directionecho 1 > /sys/class/gpio/gpio498/valueecho 0 > /sys/class/gpio/gpio498/value
复位完成后ifconfig -a可以看到一个网卡，使用dhclient 获取ip后即可上网，如图4 网络通信所示。
图4 调试演示每种模块或者厂家切换到ecm 的at命令是不一样，目前已适配的4g模块的ecm切换命令如图5 ecm切换命令所示。
图5 ecm切换命令有些4g模块是不需要拨号的，当切换到ecm后，重启后则会自动拨号，有些4g模块则需要手动拨号，具体区分如图6 ecm拨号所示。
图6 ecm拨号
手动拨号时需要根据sim卡的运营商来进行切换，切换完后才能进行拨号，对应的at指令如下：
移动：echo -e at+cgdcont=1,\ip\,\cmnet\\r\n > /dev/ttyusb0电信：echo -e at+cgdcont=1,\ip\,\ctnet\\r\n > /dev/ttyusb0联通：echo -e at+cgdcont=1,\ip\,\3gnet\\r\n > /dev/ttyusb0
以下以ec200u-cn作为演示，如图 7 ec200u-cn拨号上网所示。
图7 ec200u-cn拨号上网
设置及问题排查
1. band 号设置
我国对应的band号如图8 band号分布所示：
图8 band号分部
同样是每家厂商对应设置band号是不一样的，以移远的模块(eg912u-gl)为例,输入以下指令可以查看现在开启的band号。
root@em-500:~# cat /dev/ttyusb0 &root@em-500:~# echo -e at+qcfg=\band\\r\n > /dev/ttyusb0+qcfg: band,0xf,0x2000001e20b0f18dfokroot@em-500:~#
其中0x2000001e20b0f18df为目前启用的band号，这里要把0x2000001e20b0f18df换算成二进制，1是打开，0是关闭，第0位是band1，第1位为band2,以此类推，现在eg912u-gl开启的band号有(列举一部分)：band1，band2，band3，band4，band5,band7,band8,band12等。输入以下命令可以设置band号，如下关掉band1-band8,设置时不需要带上0x。
root@em-500:~# echo -e at+qcfg=\band\,f,2000001e20b0f1800\r\n > /dev/ttyusb0okroot@em-500:~#
2. 网卡名称问题当切换到ecm后，会生成一些enxxxxxx之类的稀奇古怪的网卡名字，主要原因是被系统的rules给重名命了，如下内核打印可知，一般来说切换到ecm后网卡的名字为usbx(x=0,1,2…x)。
cdc_ether 2-1:1.0 enx024bb3b9ebe5: renamed from usb0
解决方法如下：
修改80-net-setup-link.rules内容，将name=”$env{id_net_name}” 里的id_net_name改成id_net_slot后，重启设备就可以了。
打开80-net-setup-link.rules，如下：
vi /lib/udev/rules.d/80-net-setup-link.rules
图9 修改网卡重命名
3. 网络不通排查当dhclient获取到ip后ping不到百度，提示以下错误：
ping: www.baidu.com: temporary failure in name resolution
可能是dns不对或是模块拨号失败导致ping不出去，具体原因可以先ping 114.114.114.114或者ping 8.8.8.8，如果不能ping通则修改dns，如下：
vi /etc/resolv.conf#注释和添加以下内容：#注释掉：#nameserver 127.0.0.53#options edns0#添加：nameserver 114.114.114.114nameserver 8.8.8.8
然后再ping 百度即可，如果改完还是ping 不通则输入往usb调试接口输入at+csq看下信号，信号太低也可能导致ping不出去，这种情况接上天线多ping几次就行，如图10 ping测试所示：
图10 ping测试如果网络还是不通可以使用以下at指令来排查网络不通的原因：
at+csq：查询信号质量。如果返回值较低，表示信号弱，如果为99代表无信号。at+cereg?：查询eps注册状态。类似于at+creg?，但适用于lte网络。at+cops?：查询可用运营商列表。如果返回值为空或不正确，表示可能存在运营商选择或配置问题。at+cgact?：查询pdp上下文激活状态。如果返回值为0，表示pdp上下文未激活，可能需要重新激活。at+cgpaddr：查询pdp地址。如果返回值为空，表示未获得有效的ip地址，可能是apn或其他数据连接设置问题。at+cgdcont?：查询pdp上下文配置。确保pdp上下文配置正确，包括apn设置等。at+cops=?：查询可用运营商列表。使用此指令可以获取可用的运营商列表，并选择合适的运营商进行注册。at+cimi：查询国际移动用户识别码（imsi）。imsi是sim卡的唯一标识号码，确保sim卡插入正确并且正常工作。at+cpin?：查询pin码状态。与之前提到的一样，用于检查sim卡的pin码状态。at+creg?：查询注册状态。如果返回值为0或2，表示未注册或正在尝试注册，可能是网络连接导致的问题。at+cgatt?：查询附着状态。如果返回值为0，表示未附着到网络，可能需要重新附着。at+cgreg?：查询gprs注册状态。如果返回值为0或2，表示未注册或正在尝试注册，可能是网络连接导致的问题。部分正常情况调试截图如图11 调试截图所示。
图11 调试截图
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图1 em-500储能网关
2. 已适配的产品 目前在em-500已经适配的4g模块有：l610-cn、l610-eu、nl668、ec20、ec200u-cn、ec200a-cn、eg21-g、eg25-g、slm770a、bg95-m3、eg912u-gl。
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当我们插入4g模块后会在/dev/生成若干个usb调试接口,设备名字一般为：/dev/ttyusbx(x=0,1,2….x)，如果没有则输入lsusb命令查看是否识别到usb设备，如图2调试接口所示，目前插入的4g模块的pid为2c7c,vid为0125，厂家为移远，调试接口有4个。图2 调试接口如果lsusb可以查看到设备时，/dev/没有相应的调试接口时，可以将4g模块的pid vid输入到new_id这节点，输入以下命令(以图2的pid vid为例)：
echo 2c7c 0125 ff > /sys/bus/usb-serial/drivers/option1/new_id
成功内核会输出类似以下log：
root@em500:~# echo 2c7c 0125 ff > /sys/bus/usb-serial/drivers/option1/new_id [ 213.905997] option 2-1 gsm modem (1-port) converter detected[ 213.906609] usb 2-1: gsm modem (1-port) converter now attached to ttyusb0[ 213.907126] option 2-1 gsm modem (1-port) converter detected[ 213.909049] usb 2-1: gsm modem (1-port) converter now attached to ttyusb1[ 213.909491] option 2-1 gsm modem (1-port) converter detected[ 213.919056] usb 2-1: gsm modem (1-port) converter now attached to ttyusb2[ 213.924366] option 2-1 gsm modem (1-port) converter detected[ 213.927619] usb 2-1: gsm modem (1-port) converter now attached to ttyusb3
然后在/dev/就可以看到调试接口了，得到调试接口就可以使用microcom或者cat\echo进行4g模块at指令调试，例如输入at指令查看模块固件版本，如下图3 调试演示所示：
图3 调试演示
拨号上网
1. 拨号方式及选择
目前4g拨号方式有ppp拨号、ecm拨号、gobinet拨号、qmi拨号等。在em系列使用的是ecm拨号，ecm拨号通过利用4g网络的高速性能、广阔覆盖范围、低延迟、高带宽支持和移动性等优点，为各种应用场景提供了可靠、快速、稳定的数据连接。这使得设备能够实现高效的数据传输和实时通信，满足不同行业和领域的需求，且不需要移植任何的工具，像ppp、gobinet、qmi这些拨号方式，不同的4g模块厂家都有不同的拨号工具，移植起来比较繁琐。
2. ecm拨号上网ecm上网很简单，只需要使用at指令即可完成，如下演示移远ec20模块在ecm模式下上网：首先切换ecm模式
cat /dev/ttyusb2 &echo -e at+qcfg=\usbnet\,1\r\n > /dev/ttyusb2
切换完成后需要对模块进行复位，输入以下命令：
echo 498 > /sys/class/gpio/exportecho out > /sys/class/gpio/gpio498/directionecho 1 > /sys/class/gpio/gpio498/valueecho 0 > /sys/class/gpio/gpio498/value
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图5 ecm切换命令有些4g模块是不需要拨号的，当切换到ecm后，重启后则会自动拨号，有些4g模块则需要手动拨号，具体区分如图6 ecm拨号所示。
图6 ecm拨号
手动拨号时需要根据sim卡的运营商来进行切换，切换完后才能进行拨号，对应的at指令如下：
移动：echo -e at+cgdcont=1,\ip\,\cmnet\\r\n > /dev/ttyusb0电信：echo -e at+cgdcont=1,\ip\,\ctnet\\r\n > /dev/ttyusb0联通：echo -e at+cgdcont=1,\ip\,\3gnet\\r\n > /dev/ttyusb0
以下以ec200u-cn作为演示，如图 7 ec200u-cn拨号上网所示。
图7 ec200u-cn拨号上网
设置及问题排查
1. band 号设置
我国对应的band号如图8 band号分布所示：
图8 band号分部
同样是每家厂商对应设置band号是不一样的，以移远的模块(eg912u-gl)为例,输入以下指令可以查看现在开启的band号。
root@em-500:~# cat /dev/ttyusb0 &root@em-500:~# echo -e at+qcfg=\band\\r\n > /dev/ttyusb0+qcfg: band,0xf,0x2000001e20b0f18dfokroot@em-500:~#
其中0x2000001e20b0f18df为目前启用的band号，这里要把0x2000001e20b0f18df换算成二进制，1是打开，0是关闭，第0位是band1，第1位为band2,以此类推，现在eg912u-gl开启的band号有(列举一部分)：band1，band2，band3，band4，band5,band7,band8,band12等。输入以下命令可以设置band号，如下关掉band1-band8,设置时不需要带上0x。
root@em-500:~# echo -e at+qcfg=\band\,f,2000001e20b0f1800\r\n > /dev/ttyusb0okroot@em-500:~#
2. 网卡名称问题当切换到ecm后，会生成一些enxxxxxx之类的稀奇古怪的网卡名字，主要原因是被系统的rules给重名命了，如下内核打印可知，一般来说切换到ecm后网卡的名字为usbx(x=0,1,2…x)。
cdc_ether 2-1:1.0 enx024bb3b9ebe5: renamed from usb0
解决方法如下：
修改80-net-setup-link.rules内容，将name=”$env{id_net_name}” 里的id_net_name改成id_net_slot后，重启设备就可以了。
打开80-net-setup-link.rules，如下：
vi /lib/udev/rules.d/80-net-setup-link.rules
图9 修改网卡重命名
3. 网络不通排查当dhclient获取到ip后ping不到百度，提示以下错误：
ping: www.baidu.com: temporary failure in name resolution
可能是dns不对或是模块拨号失败导致ping不出去，具体原因可以先ping 114.114.114.114或者ping 8.8.8.8，如果不能ping通则修改dns，如下：
vi /etc/resolv.conf#注释和添加以下内容：#注释掉：#nameserver 127.0.0.53#options edns0#添加：nameserver 114.114.114.114nameserver 8.8.8.8
然后再ping 百度即可，如果改完还是ping 不通则输入往usb调试接口输入at+csq看下信号，信号太低也可能导致ping不出去，这种情况接上天线多ping几次就行，如图10 ping测试所示：
图10 ping测试如果网络还是不通可以使用以下at指令来排查网络不通的原因：
at+csq：查询信号质量。如果返回值较低，表示信号弱，如果为99代表无信号。at+cereg?：查询eps注册状态。类似于at+creg?，但适用于lte网络。at+cops?：查询可用运营商列表。如果返回值为空或不正确，表示可能存在运营商选择或配置问题。at+cgact?：查询pdp上下文激活状态。如果返回值为0，表示pdp上下文未激活，可能需要重新激活。at+cgpaddr：查询pdp地址。如果返回值为空，表示未获得有效的ip地址，可能是apn或其他数据连接设置问题。at+cgdcont?：查询pdp上下文配置。确保pdp上下文配置正确，包括apn设置等。at+cops=?：查询可用运营商列表。使用此指令可以获取可用的运营商列表，并选择合适的运营商进行注册。at+cimi：查询国际移动用户识别码（imsi）。imsi是sim卡的唯一标识号码，确保sim卡插入正确并且正常工作。at+cpin?：查询pin码状态。与之前提到的一样，用于检查sim卡的pin码状态。at+creg?：查询注册状态。如果返回值为0或2，表示未注册或正在尝试注册，可能是网络连接导致的问题。at+cgatt?：查询附着状态。如果返回值为0，表示未附着到网络，可能需要重新附着。at+cgreg?：查询gprs注册状态。如果返回值为0或2，表示未注册或正在尝试注册，可能是网络连接导致的问题。部分正常情况调试截图如图11 调试截图所示。
图11 调试截图
高通：整个行业都能够用到毫米波 5G
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