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一、EC200U模块4G模块介绍

EC200U是移远推出的4G模块，技术参数如下：
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二、USB转串口驱动设置

（1）打开树莓派的串口

树莓派开启串口通信，需要在主菜单中找到首选项，并打开Raspberry Pi Configuration，然后在新窗口单击Interfaces，最后找到Serial Port选项，勾选Enable，启用串口。

（2）lsusb是否有EC200U模块

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（3）添加 VID 和 PID 信息

因为树莓派是自带option驱动的，只需要向sys/bus/usb-serial/drivers/option1/new_id这个文件添加 VID 和 PID 信息即可。

sudo modprobe option
sudo sh -c 'echo "2c7c 0901" > /sys/bus/usb-serial/drivers/option1/new_id'

当模块成功加载 USB 转串口 option 驱动后，Linux 会在/dev 目录下创建多个名称如 ttyUSB0、ttyUSB1、ttyUSB2 等的串口设备文件（Linux 系统下串口设备文件名称非固定，由系统自动分配可用的名称）。

查看设备，ttyUSB0~ttyUSB6为新增设备，如果没有的话多重启几次树莓派看看，我的偶尔设置了也没有，很奇怪。
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不过很在每次关机重启之后都得重新执行步骤（3），进行USB转串口驱动设置，所以最好写个shell脚本，让树莓派开机之后自动执行这个脚本，进行进行USB转串口驱动设置，这样就免得每次开机手动设置了。这个我脚本后面讲PPP拨号上网我再写。

三、USB网卡驱动上网

当模块成功加载 USB 转串口 option 驱动后，Linux 会在/dev 目录下创建多个名称如 ttyUSB0、ttyUSB1、ttyUSB2 等串口设备文件（Linux 系统下串口设备文件名称非固定，由系统自动分配可用的名称）。可使用串口工具，如 minicom 或 busybox microcom，来测试 AT 功能。

模块支持 MBIM/RNDIS/ECM 三种网卡功能，Linux 系统默认支持这些 USB 网卡功能，系统内置驱动模块，不需要对 Linux 系统的驱动文件做任何修改，驱动源码由 GNU Linux 组织维护。模块连接到 Linux Host，并成功加载 USB 对应的网卡驱动后，将会在 Host 生成一个网卡。部分驱动还会生成一个 cdc-wdm 字符设备用于命令交互。模块的网卡模式可由 AT 命令配置，如下表所示：
在这里插入图片描述

进入AT端口

busybox microcom -t 50000  -s 115200 /dev/ttyUSB0

使用 AT Port ，发送 AT 指令将模块配置为 ECM 状态：AT+QCFG=“usbnet”,1 执
行完后，模块重启，然后查询设置是否生效：AT+QCFG=“usbnet” 返回是 1 即可。

发送 AT 指令拨号上网即可实现 ECM 上网:
AT+qnetdevctl=1,1,1----拨号；
AT+qnetdevctl=0,1,1----断开拨号；

ifconfig查看网络
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使用4G模块网络ping百度，说明ok
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四、PPP协议

（1）PPP协议介绍

1.1什么是PPP协议

PPP协议（Point-to-Point Protocol），是网络协议中最为基础的的协议，工作域数据链路层，其提供了全双工操作，按照顺序传递数据包。PPP为基于各种主机、网桥和路由器的简单链接提供了一种共通的解决办法。
PPP协议包括三个部分：
1、数据帧封装方法
2、链路控制协议LCP：用于对封装格式选项的自动协商，建立和终止连接。堂测链路的错误和配置错误。
3、网络控制协议NCP：PPP协议规定每一种网络层协议都有相应的网络控制协议，并用他们来管理哥哥协议的不同需求。

1.2PPP建立通信

先进行LCP协商，协商过后开始进入验证阶段（包括PAP或CHAP认证），PAP为两次握手，口令为明文；CHAP为三次握手认证，口令为密文。认证成功进入网络阶段协商，协商成功贼链路建立成功，可以开始传输网络层数据报文。
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1.3 PPP协议栈

主要负责PPP层数据的封装、压缩与解压缩。还对普通数据包和PPP过程数据包进行分流，将普通数据包提交到更上层的TCP/IP协议栈，而将PPP过程的数据报放到/dev/ppp设备队列中，等待PPPD收取和处理。
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（2）Linux中PPP的实现

PPP协议工作再数据链路层，丧友IP协议等网络层，下有以太网、串口等物理层，发送数据的时候，TCP/IP数据包经过PPP打包之后经过串口发送，接收时，从串口上来的数据经过PPP捷豹后上报TCP/IP协议层，Linux中的PPP架构图如下：
在这里插入图片描述
PPPD是用户空间的后台服务进程（daemon），PPPD实现了所有鉴权、压缩/解压缩和加密/解密等扩展功能的控制协议。PPPD只是一个普通的用户进程，PPPD和内核中的PPP协议处理模块之间通过设备文件（/dev/ppp）进行通信。PPPD有一个辅助工具chat，用来与GSM模组建立会话。它向串口发送AT命令，建立与GSM模组的会话，以便让PPP协议可以以再串口上传输数据包。

设备文件/dev/ppp。通过read系统调用，pppd可以读取PPP协议处理模块的数据包，当然，PPP协议处理模块只会把应该由pppd处理的数据包发给pppd。通过write系统调用，pppd可以把要发送的数据包传递给PPP协议处理模块。通过ioctrl系统调用，pppd可以设置PPP协议的参数，可以建立/关闭连接。

五、自动开启USB驱动和PPP拨号上网

PPP 拨号相对于 USB 网卡上网方式，有如下缺点：
⚫ 使用方式更复杂
⚫ 相同网速下会消耗更高的 CPU
⚫ 数据传输达不到理论速率
因此，不推荐使用 PPP 拨号。不过我两种方式都尝试了一下，发现PPP拨号上网可以写个shell脚本开机自启动，而不像USB网卡驱动上网那样要进入AT环境发送AT指令才能开启网络。

（1）硬件准备

树莓派3B/4B
移远EC200U模块
模块天线
4G模块开发板 （MINIPCIE转USB）
SIM卡（本人用移动卡）

在这里插入图片描述

（2）软件准备

因为树莓派上已经支持了4G模块的驱动，插上之后能自动检测出来，需要准备的只有应用层的pppd程序，两种方式，网上下载源码到树莓派上编译安装，另一种 sudo apt-get install ppp都可，在安装好ppp相关驱动后，就可以开始写我们的拨号脚本了。

编写初始化脚本

sudo  nano /etc/ppp/peers/rasppp

# /etc/ppp/peers/rasppp

# Usage: sudo pppd call rasppp

# 连接调试时隐藏密码
hide-password

# 该手机不需要身份验证4
noauth

# 用于呼叫控制脚本
connect '/usr/sbin/chat -s -v -f /etc/ppp/peers/rasppp-chat-connect'

# 断开连接脚本
disconnect '/usr/sbin/chat -s -v -f /etc/ppp/peers/rasppp-chat-disconnect'

# 调试信息
debug

# 4G模块
/dev/ttyUSB0

# 串口波特率
115200

# 使用默认路由
defaultroute

# 不指定默认IP
noipdefault

# 不使用PPP压缩
novj
novjccomp
noccp
ipcp-accept-local
ipcp-accept-remote
local

# 最好锁定串行总线
lock
dump

# 保持pppd连接到终端
nodetach

# 用户名 密码
# user
# password
#移动，联通拨号不需要用户名密码，文末给出不同运营商的配置

# 硬件控制流
crtscts
remotename 3gppp
ipparam 3gppp

# 请求最多两个DNS服务器地址
usepeerdns


sudo  nano /etc/ppp/peers/rasppp-chat-connect

 连续15秒，收到以下字符，则退出执行
TIMEOUT 15
ABORT   "BUSY"
ABORT   "ERROR"
ABORT   "NO ANSWER"
ABORT   "NO CARRTER"
ABORT   "NO DIALTONE"

# 40秒内没有收到指定字符，则退出
# 例如 OK \rATZ,发送ATZ，希望收到的是OK
""AT
OK \rATZ

# 使用IPV4，建立连接，联通为3gnet,移动为cmnet，文末给出各运营商配置
OK \rAT+CGDCONT=1,"IP","cmnet"

# 拨号,*99#是联通的拨号号码，*98*1#是移动
OK-AT-OK ATDT*98*1#
CONNECT \d\c


sudo  nano /etc/ppp/peers/rasppp-chat-disconnect

ABORT "ERROR"
ABORT "NO DIALTONE"
SAY "\NSending break to the modem\n"
""\k"
""+++ATH"
SAY "\nGood bye !\n"

写好这三个文件之后我们直接在/etc/ppp/目录下行命令sudo pppd call rasppp就可以开始拨号了。拨号成功后，会返回两个DNS域名，如果拨号失败，要注意不同运营商的拨号方式是不一样的，比如电信需要填写用户名和密码，而移动和联通则不需要，拨号号码也不相同联通是 *99# ，电信是 #777，981#是移动，这些都需要注意.

初始化好之后我们可以运行ifoconfig命令查看多了一个ppp0的网卡，而且有对应的IP地址。
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再用ping命令测试一下，-I（大写i）指定使用某个网卡
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（3）自启动脚本

按照（2）的流程的话，就可以实现PPP拨号上网了，但是关机重新开机又得重新设置一遍，不得不说很费劲，作为码农，我们就是要解决重复性的工作来提高我们的效率。所以写个shell脚本实现开机自启动就好。

begin.sh

#! /bin/bash

sudo modprobe option
sudo sh -c 'echo "2c7c 0901" > /sys/bus/usb-serial/drivers/option1/new_id'

echo "配置usb驱动成功"


#运行步骤变量初始化
ec20_step=0

#超时计数初始化
over_time=0

#循环
while [ 1 ]
do
#第一步先检查驱动
	if [ $ec20_step -eq 0 ]; then
	#使用lsusb查看是否有EC200U驱动 grep查询结果是否包含Quectel
			result=$(lsusb | grep Quectel)
			if [[ $result =~ "2c7c:0901" ]]; then
					ec20_step=1
					echo "第一步完成"
			else
					ec20_step=0
			fi
			#延时2s
			sleep 2
			
#第二步 开始拨号
	elif [ $ec20_step -eq 1 ]; then
			cd  /etc/ppp/
            sudo pppd call rasppp
			ec20_step=2
			sleep 2
			echo "第二步完成"
#第三步 查询路由是否包含ppp0网卡，拨号成功则会包含有ppp0网卡
	elif [ $ec20_step -eq 2 ]; then
			result=$(route -n | grep ppp0)
			if [[ $result =~ "ppp0" ]]; then
					#若包含网卡，则添加默认路由
					#echo "raspberry" | 
                    sudo route add default dev ppp0
					ec20_step=3
					over_time=0
					echo "第三步完成"
			else
					#超时计数
					let over_time++
			fi
			#若一分钟都没有路由网卡则说明没有拨号成功
			if [ $over_time -eq 12 ]; then
					over_time=0
					#超时拨号则跳入重启步骤
					ec20_step=4
			fi

			sleep 5
			
#第四步 通过ping命令检查网络状态
	elif [ $ec20_step -eq 3 ]; then
			result=$(ping -I ppp0 -c 1 baidu.com)
			if [[ $result =~ "1 received" ]]; then
					over_time=0
					echo "第四步完成"
					exit 0
			else
					#
					let over_time++

			fi
			
			if [ $over_time -eq 6 ]; then
					over_time=0
					ec20_step=4
					#echo "raspberry" | sudo pkill wvdial
			fi
			sleep 5

#第五步重启模块
	elif [ $ec20_step -eq 4 ]; then
			echo -e "AT+CFUN=1,1\r\n" > /dev/ttyUSB0
			ec20_step=0
			#重启命令后延时稍微长一点
			sleep 15
	fi

done
exit 0

顺便解释一下上面shell的一些语法和关键字使用：

shell文件必须以#! /bin/bash开头
echo “字符串” 输出字符串显示到终端
let命令用于指定算数运算，例如let over_time++  ，over_time这个变量自加
$variable，表示获取变量variable的值
gt是>号，ge是>=号，lt是<号，le是<=号，eq是=号
[ $variable =~ "string" ] 判断变量variable 里面是否有字符串"string"

if判断语句格式:
if [ ] ; then
elif [ ]; then
fi

exit 0表示正常退出shell脚本

加入开机启动项
打开/etc/rc.local文件

//在文件exit 0前加入上面脚本的路径，保存，开机重启即可自动生效

bash /home/pi/project/4G/begin.sh

查看是否有ppp0网卡，有则成功了
在这里插入图片描述

参考博客：
https://blog.csdn.net/weixin_45121946/article/details/107284629
https://www.freesion.com/article/87731013240/#PPP%E5%8D%8F%E8%AE%AE
https://blog.csdn.net/persist_with/article/details/119009288
https://blog.csdn.net/qq_30112663/article/details/124228764

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