nvidia agx orin驱动Quectel EM05-CE（4G）

最新推荐文章于 2025-07-29 19:41:00 发布

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分类专栏： Jetson AGX Orin 驱动开发实战指南文章标签：嵌入式硬件驱动开发

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Jetson AGX Orin 驱动开发实战指南专栏收录该内容

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一、说明

1.1 为什么使用4G模组

核心优势	具体说明	应用场景示例
高速数据传输	理论速率达150Mbps（下行），支持高清视频、大文件实时传输。	远程监控摄像头、车载娱乐系统、工业设备固件升级。
低延迟	平均延迟30-50ms，满足实时交互需求（如自动驾驶、远程控制）。	无人机直播、VR/AR设备、医疗机器人手术。
广泛覆盖	全球主流运营商支持，城市/郊区/高速公路信号稳定。	智能电表、共享单车锁、物流车辆追踪。
低功耗设计	支持PSM/eDRX模式，待机电流低至微安级，延长电池寿命。	智能水表、环境监测传感器、可穿戴设备。
成熟产业链	模组成本低至20−50，开发工具链完善，缩短产品上市周期。	智能POS机、零售终端、农业灌溉控制系统。
高可靠性	支持AES加密、网络认证，故障率低于新兴技术（如LoRa）。	金融支付终端、工业自动化控制、远程医疗设备。
兼容性	支持2G/3G回退，适配全球频段，无需更换硬件即可升级。	跨境物流设备、国际旅行路由器、出海产品。

1.2 4G模组和其他通信技术对比

比维度	4G模组	5G模组	Wi-Fi/蓝牙	LoRa/NB-IoT
速率	高速（150Mbps）	超高速（10Gbps）	中速（100Mbps）	低速（50Kbps）
延迟	30-50ms	1-10ms	10-100ms	100ms-1s
覆盖范围	广（全球）	局部（城市热点）	短（100米内）	超广（偏远地区）
功耗	中低（支持省电模式）	高	低	超低
成本	低（20−50）	高（$100+）	极低（5−10）	低（10−20）
适用场景	移动设备、实时监控、工业控制	自动驾驶、云游戏、8K视频	智能家居、室内定位	智能抄表、环境监测

1.3 Quectel EM05-CE 4G模组

EM05移远通信的一款带分集接收功能的 LTE/UMTS/HSPA+无线通信模块，支持 LTE-FDD、LTE-TDD、DC-HSDPA、HSPA+、HSDPA、HSUPA、WCDMA 和 CDMA 网络数据连接，可提供 GNSS 功能。EM05 模块有三种型号：EM05-CE、EM05-CML 和 EM05-E。EM05 模块支持的频段如下表所示。

性能指标如下：

项目	详情
基本信息	LTE 类别 4 模块，采用标准 M.2 外形尺寸（NGFF），专为 M2M 和 IoT 应用优化
网络制式	支持 LTE-FDD、LTE-TDD、DC-HSDPA、HSPA+、HSDPA、HSUPA、WCDMA、CDMA 1X/EVDO 和 GSM/GPRS/EDGE 等多种网络制式，其中 WCDMA 支持频段 B1/B8，CDMA 1X/EVDO 支持频段 BC0
数据传输速率	最大下行速率 150Mbps，最大上行速率 50Mbps
天线与连接	MIMO 技术，支持 Antenna DL MIMO 和 Rx-diversity，通常配备 3 根天线座
功能特性	支持 DFOTA（设备固件空中下载技术）和 DTMF（双音多频）等功能
协议与接口	内置丰富的互联网协议，集成多个工业标准接口，通过 AT 指令控制
操作系统支持	提供适用于 Windows XP、Windows Vista、Windows 7、Windows 8/8.1、Windows 10、Linux、Android 等操作系统的 USB 驱动程序
应用领域	工业路由器、工业 PDA、坚固耐用的平板电脑、视频监控、数字标牌、远程监控系统、手持移动设备、无线 POS 系统、智能计量系统等
封装形式	M.2（NGFF）封装，超薄、紧凑，便于嵌入到小尺寸产品中

二、电路图设计

2.1 核心模块与接口

M.2 接口：作为模块物理连接基础，定义引脚功能，实现模块与主板的数据、电源交互，图中围绕 M.2 展开各类信号走线。
Quectel EM05 - CE：4G 通信核心，处理无线数据收发、协议转换，依托 M.2 接口与外部电路协同，实现 4G 网络接入。

2.2 电源电路

VDD_3V3：为模块及周边电路提供 3.3V 电源，如给电容 C96、C97 供电，保障模块基础工作电压；经电阻（如 R211 等）分压、限流，为特定引脚或电路供电。
电容作用：C96（10uF）、C97（0.1uF ）等是滤波电容，前者滤除低频干扰，后者滤除高频噪声，稳定电源电压，确保模块供电纯净。

2.3 SIM 卡电路（USIM 相关）

信号定义：
- USIM_RST_N（复位）、USIM_CLK（时钟）、USIM_DAT（数据）：是 SIM 卡通信关键信号，与模块交互，实现身份认证、数据传输，类似标准 SIM 卡接口时序，保障模块识别、使用 SIM 卡联网。
- USIM_VDD（电源）：为 SIM 卡提供工作电压，通过电路控制供电，确保 SIM 卡上电、断电符合流程；USIM_DET（检测）：用于检测 SIM 卡是否插入，反馈状态给模块，辅助模块初始化 SIM 卡通信。
电阻与滤波：电阻（如 R220、R222 等）起限流、分压作用，保护 SIM 卡信号；部分电路可能有隐性滤波设计，保障 SIM 卡通信信号稳定，避免干扰导致认证失败。

2.4 数据通信接口

USB 接口：图中 USB 相关引脚（如 USB_DP、USB_DN ），是模块与主机（如工控板、电脑）的数据通道，用于传输 4G 网络数据（如上网流量）、模块配置指令（AT 指令交互），实现 “模块联网 - 主机数据收发” 功能。
PCIE 接口：PCIE 信号（如 PCIE_RX、PCIE_TX ），提供高速数据传输通道，满足大带宽需求（如高清视频回传、高速数据采集），拓展模块数据交互能力，适配不同应用场景对速率的要求。

2.5 控制与状态信号

WWAN LED#：模块状态指示灯控制信号，可通过该信号驱动外部 LED，显示模块工作状态（如联网、待机、故障），直观反馈模块运行情况。
Power_OFF#：模块关机控制信号，主机或外部电路可通过该信号控制模块上电、下电，实现节能或重启模块等操作，管理模块电源状态。

2.6 天线相关

ANT 引脚：图中天线接口（如 GND_ANT 、各类天线信号引脚），用于连接 4G 天线，接收、发射无线信号，保障模块与基站通信；通过合理的天线设计（阻抗匹配、布局），提升信号强度、稳定性，优化网络连接质量。

2.7 其他辅助电路

电阻（R 系列）：除上述功能，电阻还用于信号分压、限流，匹配电路阻抗，如 USB、PCIE 信号线路上的电阻，保障信号电平符合接口标准，避免信号过冲、欠压导致通信异常。
电容（C 系列）：除电源滤波，部分电容用于信号耦合、去耦，如数据信号线上的小容值电容，隔离直流、传递交流信号，同时滤除信号线上的噪声，保障数据传输准确。

三、驱动设计

第一步：添加VID 和PID

vim drivers/usb/serial/option.c
# 增加如下
static const struct usb_device_id option_ids[] = {
        { USB_DEVICE(0x2C7C, 0x0125)},

第二步：使用USBNet 驱动

vim drivers/usb/serial/option.c
# 增加如下
static int option_probe(struct usb_serial *serial,
                        const struct usb_device_id *id)
{                       
        struct usb_interface_descriptor *iface_desc =
                                &serial->interface->cur_altsetting->desc;
        unsigned long device_flags = id->driver_info;
        
        /* Never bind to the CD-Rom emulation interface */
        if (iface_desc->bInterfaceClass == USB_CLASS_MASS_STORAGE)
                return -ENODEV;
                
        /*      
         * Don't bind reserved interfaces (like network ones) which often have
         * the same class/subclass/protocol as the serial interfaces.  Look at
         * the Windows driver .INF files for reserved interface numbers.
         */
        if (iface_is_reserved(device_flags, iface_desc->bInterfaceNumber))
                return -ENODEV;
                
        /*      
         * Allow matching on bNumEndpoints for devices whose interface numbers
         * can change (e.g. Quectel EP06).
         */
        if (device_flags & NUMEP2 && iface_desc->bNumEndpoints != 2)
                return -ENODEV;
        // 新增
        if (serial->dev->descriptor.idVendor == cpu_to_le16(0x2C7C)) {
                __u16 idProduct = le16_to_cpu(serial->dev->descriptor.idProduct);
                struct usb_interface_descriptor *intf = &serial->interface->cur_altsetting->desc;
                if (intf->bInterfaceClass != 0xFF || intf->bInterfaceSubClass == 0x42) {
                        //ECM, RNDIS, NCM, MBIM, ACM, UAC, ADB
                        return -ENODEV;
                }       
                
        if ((idProduct&0xF000) == 0x0000) {
                //MDM interface 4 is QMI
                if (intf->bInterfaceNumber == 4 && intf->bNumEndpoints == 3
                        && intf->bInterfaceSubClass == 0xFF &&
                        intf->bInterfaceProtocol == 0xFF)
                        return -ENODEV;
                }       
        }       
        // 结束
        /* Store the device flags so we can use them during attach. */
        usb_set_serial_data(serial, (void *)device_flags);

        return 0;
}

第三步：修改内核配置

CONFIG_USB_SERIAL

CONFIG_USB_SERIAL_WWAN

CONFIG_USB_SERIAL_OPTION

确认是否打开，可以menuconfig搜索或者grep筛选配置文件

第四步：添加零包机制

vim drivers/usb/serial/usb_wwan.c

该代码可以不修改，默认代码中已经开启了零包机制。手册要改的地方：

内核源码已有内容：

第五步：添加Reset-resume 机制

vim drivers/usb/serial/option.c

该代码可以不修改，默认代码中已经开启了零包机制。手册要改的地方：

内核源码已有内容：

第六步： QMI_WWAN 驱动

（1）、内核配置：

CONFIG_USB_NET_DRIVERS

CONFIG_USB_USBNET

CONFIG_USB_NET_QMI_WWAN

CONFIG_USB_WDM 上述配置后，这个也就配置好了

（2）、

vim drivers/net/usb/Makefile

obj-${CONFIG_USB_NET_QMI_WWAN} += qmi_wwan_q.o #add by why.20231109

obj-$(CONFIG_USB_NET_QMI_WWAN) += qmi_wwan.o

（3）、交叉编译V1.6.1，为后来的5G模组做准备

export CROSS_COMPILE=/opt/nvidia/bin/aarch64-buildroot-linux-gnu-

make

第六步：验证

输出如下表示驱动成功

执行：dmesg  grep qmi
输出：
4.245366] usbcore: registered new interface driver qmi_wwan_q
4.251456] usbcore: registered new interface driver qmi_wwan
8.991415] qmi_wwan_q 1-4.4：1.4： cdc-wdm0: USB WDM device
8.998449] qmi_wwan_q 1-4.4：1.4： Quectel Android work on RawIP mode
9.005310] qmi_wwan_q 1-4.4：1.4：rx_urb_size =1520
9.010633] qmi_wan_q 1-4.4：1.4 wwan0: register 'qmi_wwan_q' at usb-3610000.xhci-4.4, WWAN/QMI device,fe:cc:f2:6e:42:15
root@baidu-desktop:/home/baidu#./quectel-CM
[11-08_16:40:11:173] QConnectManager_Linux_V1.6.1
[11-08_16:40:11:174] Find /sys/bus/usb/devices/1-4.4 idVendor=0x2c7c idProduct=0x125,bus=0x001, dev=0x003
[11-08_16:40: 11：174] Auto find qmichannel = /dev/cdc-wdm0
[11-08_16:40: 11： 174] Auto find usbnet_adapter = wwan0
[11-08_16:40:11:174] netcard driver = qmi_wwan_q, driver version = V1.2.0.23
[11-08_16:40: 11：174] Modem works in QMI mode
[11-08_16:40:11:182] cdc_wdm_fd=7
[11-08_16:40:11:289] Get clientWDS =7
[11-08_16:40:11:322] Get clientDMS = 1
[11-08_16:40:11:354] Get clientNAS = 2
[11-08_16:40:11:386] Get clientUIM = 1
[11-08_16:40:11:418] Get clientWDA =1
[11-08_16:40:11:450] requestBaseBandVersion EM05CEFCR06A04M1G_ND
[11-08_16:40:11:577] requestGetSIMStatus SIMStatus: SIM_READY
[11-08_16:40:11:611] requestGetProfile[1]///0/IPV4V6
[11-08_16:40:11:643] requestRegistrationState2 MCC: 460， MNC: 0， PS: Attached, DataCap: LTE
[11-08_16:40:11:673] requestQueryDataCal1 IPv4ConnectionStatus: DISCONNECTED
[11-08_16:40:11:673] ifconfig wwan0 0.0.0.0
[11-08_16:40:11:679] ifconfig wwan0 down
[11-08_16:40:12:090] requestSetupDataCall WdsConnectionIPv4Handle:0x87248e00
[11-08_16:40:12:219] ifconfig wwan0 up
[11-88_16:40:12:226] No default.script found, it should be in '/usr/share/udhcpc/' or '/etc//udhcpc' depend on your udhcpc version!
[11-08_16:40:12:226] busybox udhcpc -f -n -q -t 5 -i wwan0
sh: 1： busybox: not found
[11-08_16:40: 12： 229] ip -4 address flush dev wwan0
[11-08_16:40:12: 255] ip -4 address add 10.6.139.58/30 dev wwan0
[11-08_16:40: 12：257] ip -4 route add default via 10.6.139.57 dev wwan0

执行：ifconfig
输出：
wwan0: flags=193<UP,RUNNING,NOARP> mtu 1500
    inet 10.6.139.58 netmask 255.255.255.252
    inet6 fe80::fccc:f2ff:fe6e:4215 prefixlen 64 scopeid 0x20<1ink>
    ether fe:cc: f2: 6e:42:15 txqueuelen 1000(Ethernet)
    RX packets 16 bytes 1742 (1.7 KB)
    RX errors 0 dropped 0 overruns 0 frame 0
    TX packets 19 bytes 2210 (2.2 KB)
    TX errors 0 dropped 0 overruns 0 carrier 0 collisions 0

执行"ls dev/cdc-wdm0",显示存在。