Primeiros passos com o Raspberry Pi 4G LTE HAT

Visão geral

O 4G Raspberry Pi HAT é um complemento poderoso e versátil projetado para integração perfeita com modelos Raspberry Pi, incluindo A+, B+, Pi 2, Pi 3, Pi 4, Pi 5 e Zero, bem como PCs. Equipado com um conector GPIO de 40 pinos, garante compatibilidade plug-and-play. O HAT apresenta o módulo LTE CAT4 Quectel EG25-GL, fornecendo comunicação 4G em alta velocidade, funcionalidade SMS e integração com plataformas em nuvem para aplicações de IoT e M2M. Além disso, oferece posicionamento GNSS preciso com tecnologia Qualcomm® IZat, tornando-o ideal para roteadores industriais, tablets robustos, transmissão de vídeo e sinalização digital. O HAT suporta comunicação por UART e USB, com ferramentas de software incluídas para fácil configuração e depuração via comandos AT.

Em seu núcleo, o módulo EG25-GL garante desempenho robusto com suporte a bandas de frequência globais, oferecendo conectividade confiável em redes LTE, UMTS/HSPA+ e GSM/GPRS/EDGE. Retrocompatível com 4G, 3G e 2G, ele suporta vários protocolos de comunicação, como MIMO, DFOTA e DTMF. Seu receptor GNSS multiconstelação garante posicionamento rápido e preciso.

Conteúdo da embalagem

O kit do 4G LTE HAT inclui tudo o que é necessário para instalação e operação:

• Parafusos e pinos metálicos Todo o hardware necessário para montar e fixar o HAT com segurança.
• Chave de fenda Uma ferramenta para instalação fácil.
• 2x Antena 4G Garante conectividade LTE confiável.
• Adaptador USB-A para USB-C Permite a conexão entre o HAT e a porta USB 3.0 do Raspberry Pi.
• Cabeçalho empilhável 2x20 pinos Fornece a altura necessária para o alinhamento adequado e espaço livre durante a instalação.
• Cabo de dados Type-C de 0,3 m Suporta tanto alimentação quanto transmissão de dados.

Preparação de hardware

Raspberry Pi 5	Antena GPS	Raspberry Pi 4G LTE CAT4 HAT
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Recursos

• Suporta bandas de frequência globais sem restrições regionais.
• Plug-and-play com Raspberry Pi, sem necessidade de instalação de driver.
• Inclui 2x antenas LTE e todos os acessórios de montagem necessários, sem necessidade de compras adicionais.
• Comunicação LTE CAT4 em alta velocidade, suportando Máx. 150 Mbps (DL) e Máx. 50 Mbps (UL).
• Suporta discagem, SMS, TCP, UDP, PPP, FTP, HTTP, NTP, PING, QMI, NITZ, SMTP, MQTT, CMUX, HTTPS, FTPS, SMTPS, SSL, MMS, FILE.
• Suporta GNSS: GPS, GLONASS, BDS, Galileo, QZSS.
• Permite comunicação 4G em alta velocidade com Raspberry Pi/PC via interface USB 2.0.
• Interface de alimentação USB-C adicional que suporta protocolo PD pode fornecer até 27 W de potência separadamente para o 4G hat e o Raspberry Pi, oferecendo maior capacidade de carga.
• LEDs de status PWR/NET integrados para fácil monitoramento do status da rede e operação do módulo.
• Botão RST PWR integrado para reinicialização manual rápida e controle ligar/desligar do módulo.
• Pinos RST/PWR/RX/TX conectados ao Raspberry Pi via GPIO de 40 pinos, permitindo controle de Reset, ligar/desligar do módulo e comunicação UART quando habilitados pelo DIP Switch.

Especificação

Especificações do módulo 4G EG25-GL

Atributo	Detalhes
Região/Operadora	Global
Dimensões (mm)	29.0 × 32.0 × 2.4
Peso (g)	Aprox. 4.9
Temperatura de operação	-35°C a +75°C
Temperatura estendida	-40°C a +85°C
Bandas de frequência
- LTE-FDD	B1/2/3/4/5/7/8/12/13/18/19/20/25/26/28/66
- LTE-TDD	B34/38/39/40/41
- WCDMA	B1/2/4/5/6/8/19
- TD-SCDMA	Não suportado
- GSM/EDGE	B2/3/5/8
GNSS	GPS/GLONASS/BDS/Galileo/QZSS
Recursos aprimorados
- DTMF	Suportado
- DFOTA	Suportado
- QMI/RmNet	Suportado
- QuecFile®	Suportado
- Detecção de cartão (U)SIM	Suportado
Taxas máximas de dados
- LTE-FDD (Mbps)	150 (DL)/50 (UL)
- LTE-TDD (Mbps)	130 (DL)/30 (UL)
- DC-HSPA+ (Mbps)	42 (DL)/5.76 (UL)
- WCDMA (kbps)	384 (DL)/384 (UL)
- EDGE (kbps)	296 (DL)/236.8 (UL)
- GPRS (kbps)	107 (DL)/85.6 (UL)
Protocolos suportados	TCP, UDP, PPP, FTP, HTTP, NTP, PING, QMI, NITZ, SMTP, MQTT, CMUX, HTTPS, FTPS, SMTPS, SSL, MMS, FILE
Características elétricas
- Faixa de tensão de alimentação	3.3–4.3 V, típico 3.8 V
- Consumo de energia (Desligado)	7 µA
- Consumo de energia (Sleep)	1.3 mA
- Consumo de energia (Idle)	15.7 mA

Visão geral de hardware

Conexão do 4G LTE HAT com o GPIO do Raspberry Pi

O 4G LTE HAT se conecta ao Raspberry Pi por meio de sua interface GPIO padrão de 40 pinos, permitindo integração perfeita. As principais conexões GPIO e suas funções são as seguintes:

• Alimentação (5V): O HAT recebe energia do Raspberry Pi através dos pinos de 5 V no cabeçalho GPIO. Após conectar o jumper do PowerMode Switch, o Raspberry Pi pode ser alimentado através desses pinos em sentido inverso

• Comunicação UART (RX/TX): Os pinos GPIO 8 (TXD) e 10 (RXD) do Raspberry Pi estão conectados ao HAT, servindo como a interface UART primária para comunicação com o módulo 4G. É importante observar que os DIP switches na PCB precisam ser ajustados. As configurações futuras serão discutidas em detalhes na seção de DIP switches mais adiante.

• Reset (RST): O pino GPIO 29 está conectado ao pino de reset do módulo 4G, permitindo que o Raspberry Pi reinicie o módulo 4G alternando o sinal (o padrão é baixo, alto aciona o reset). É importante notar que os DIP switches na placa precisam ser ajustados. As configurações futuras serão discutidas em detalhes na seção de DIP switches mais adiante.

• Power Control (PWR): O pino GPIO 31 se conecta ao pino de controle de energia do módulo 4G, permitindo que o Raspberry Pi ligue o módulo com um sinal alto ou o desligue com um sinal baixo. Essas conexões garantem que o Raspberry Pi possa alimentar, se comunicar e controlar o 4G LTE HAT de forma eficaz. É importante notar que os DIP switches na placa precisam ser ajustados. As configurações futuras serão discutidas em detalhes na seção de DIP switches mais adiante.

Fonte de Alimentação

O 4G LTE HAT suporta múltiplos modos de alimentação para garantir flexibilidade e compatibilidade:

1. Fonte de Alimentação de 5V pelo conector de 40 pinos do Raspberry Pi: O HAT pode obter energia diretamente dos pinos de 5V no cabeçalho GPIO de 40 pinos do Raspberry Pi. Este método é adequado para aplicações de pequena escala, mas pode ser insuficiente para maiores demandas de energia, exigindo testes de confiabilidade.

2. Fonte de Alimentação USB-A ou USB-C do Raspberry Pi: O HAT pode ser alimentado pela porta USB-A ou USB-C integrada do Raspberry Pi. Um adaptador incluído no kit simplifica essa configuração, permitindo uma conexão direta ao HAT.

Powered by Raspberry PI.

Powered by PC

3. Fonte de Alimentação USB-C Externa: Uma fonte de alimentação USB-C independente, que pode fornecer uma alimentação PD de 5–15 V e entregar até 27 W de potência, pode ser conectada ao HAT para aplicações de alta potência. Utilizando um fio jumper, o HAT também pode fornecer energia diretamente ao Raspberry Pi através do cabeçalho GPIO de 40 pinos. Essas opções fornecem flexibilidade para acomodar diferentes requisitos de aplicação e necessidades de energia. É importante notar que os DIP switches na placa precisam ser ajustados. As configurações futuras serão discutidas em detalhes na seção de DIP switches mais adiante.

Power the 4G HAT separately

Power both the 4G HAT and the Raspberry Pi.

Slot para Cartão SIM

O 4G LTE HAT inclui um slot para cartão SIM para o módulo CAT4, suportando cartões Nano SIM com tensão de 3 V ou 1,8 V. Para uma instalação adequada, o slot do cartão SIM deve estar alinhado verticalmente com a porta de rede do Raspberry Pi localizada abaixo dele. Isso garante uma conexão segura e desempenho ideal.

Conectividade da Antena

O 4G LTE HAT suporta três conexões de antena, cada uma utilizando conectores IPEX 1:

1. Conector de Antena LTE MAIN: Usado para conectividade LTE primária.
2. Conector de Antena LTE AUX: Fornece suporte LTE auxiliar para desempenho aprimorado.
3. Conector de Antena GPS/GNSS: Dedicado à funcionalidade GPS e GNSS, garantindo posicionamento preciso.

Essas opções de antena garantem conectividade robusta e confiável para aplicações LTE e baseadas em localização.

Indicadores LED

O 4G LTE HAT possui dois indicadores LED para monitoramento de status:

• LED PWR (Vermelho): Acende para indicar o status de alimentação do HAT.
• LED NET (Azul): Indica o status da conexão de rede. Pisca em intervalos específicos durante conexões ativas e transferência de dados, permanecendo apagado se nenhuma conexão estiver estabelecida.

Estados do Indicador de Rede e Status de Rede Correspondente

Indicador	Estado do Indicador	Status de Rede Correspondente
NET_STATUS	Piscando (200 ms ligado / 1800 ms desligado)	Registrado na rede 2G
	Piscando (1800 ms ligado / 200 ms desligado)	Registrado na rede 4G
	Sempre ligado	Transmissão de dados em andamento
	Desligado	Sem conexão de rede

Esses LEDs fornecem um retorno visual rápido sobre a alimentação e a atividade de rede do HAT.

Interfaces USB-C

O 4G LTE HAT inclui duas interfaces USB-C com funções distintas:

1. Interface USB-C 1

• Integrada ao módulo EC25, suporta funcionalidade USB 2.0.
• Permite comunicação por comandos AT, transmissão de dados, saída GNSS NMEA, depuração de software e atualizações de firmware.

2. Interface USB-C 2

• Usada para fornecer uma alimentação de alta potência de até 5–15 V ao LTE HAT.
• A fonte de alimentação pode ser alternada utilizando o DIP switch.
• Após conectar o PowerMode Switch Jumper, esta interface pode ser usada para alimentar diretamente o Raspberry Pi.

Essas interfaces garantem comunicação, depuração e fornecimento de energia eficientes para o HAT. Essas interfaces facilitam a comunicação e a depuração eficientes para o HAT, com a interface USB-C 2 dedicada exclusivamente ao fornecimento de energia.

Pads de Boot

• Fornecem acesso ao pino USB_BOOT do módulo LTE e ao VDD de 1,8 V.
• Curto-circuitar o pino USB_BOOT força o módulo LTE ao modo de boot, permitindo gravação de firmware via interface USB-C 1.

Botões RST/PWR

• Botão RST: Executa um reset com um clique no módulo LTE. O botão é montado horizontalmente e projetado para operação fácil.
• Botão PWR: No estado desligado, pressionar o botão liga o HAT. ○Enquanto estiver ligado, pressionar e manter o botão pressionado o desliga.

DIP Switches

• Chave de Auto-Inicialização ao Ligar:
  • 0 (Off): Desativada.
  • 1 (On): Habilita a ligação automática do LTE HAT após a alimentação ser aplicada.
• Chave de Alimentação Externa:
  • 0 (Off): Desativada.
  • 1 (On): Permite alimentação externa pela interface USB-C 2.
• Chave de Conexão RX:
  • 0 (Off): Desativada.
  • 1 (On): Habilita a comunicação com o UART-RX do Raspberry Pi.
• Chave de Conexão TX:
  • 0 (Off): Desativada.
  • 1 (On): Habilita a comunicação com o UART-TX do Raspberry Pi.
• Chave de Conexão RST:
  • 0 (Off): Desativada.
  • 1 (On): Permite que o Raspberry Pi controle os resets do módulo LTE via GPIO.
• Chave de Conexão PWR:
  • 0 (Off): Desativada.
  • 1 (On): Habilita o Raspberry Pi a controlar o estado de alimentação do módulo LTE via GPIO.

Layout

O 4G LTE HAT é projetado com alinhamento e posicionamento cuidadosos para integração perfeita com o Raspberry Pi 5:

• Conector USB-C 1: Após a instalação, fica alinhado verticalmente com a interface USB 3.0 do Raspberry Pi 5.
• Conector USB-C 2: Fica alinhado verticalmente com a porta de alimentação USB-C do Raspberry Pi 5.
• Slot para Cartão Nano SIM: Posicionado para se alinhar verticalmente com a porta Ethernet do Raspberry Pi 5.
• Luzes de Status (PWR/NET): Essas luzes estão alinhadas verticalmente com os LEDs de status do Raspberry Pi 5 para visibilidade clara.
• Conectores de Antena: Três conectores de antena igualmente espaçados estão localizados na parte traseira da placa para fácil fixação.
• Pads de Boot: Convenientemente localizados na borda externa da placa, permitindo que os usuários os curto-circuitem facilmente para operações de modo de boot.

Esse layout bem planejado garante compatibilidade, facilidade de uso e uma configuração organizada quando emparelhado com o Raspberry Pi 5.

Estrutura do HAT e Compatibilidade com o Raspberry Pi

O 4G LTE HAT é projetado para corresponder ao tamanho do Raspberry Pi, garantindo integração perfeita. Os principais recursos estruturais e de compatibilidade incluem:

• Alinhamento do GPIO de 40 Pinos: O HAT se conecta através do cabeçalho GPIO de 40 pinos e se alinha perfeitamente com o Raspberry Pi. Um conector de empilhamento é adicionado para manter a compatibilidade com o dissipador de calor oficial do Raspberry Pi.

• Suporte a Adaptador USB-A para USB-C: Após instalar o conector de empilhamento, a porta USB-C 1 é posicionada em uma altura apropriada, permitindo conexão direta com um adaptador USB-A para USB-C.

• Acesso ao Conector da Câmera: O layout da PCB reserva espaço ao redor do conector de câmera do Raspberry Pi 5, com furos fornecidos para permitir que o cabo da câmera passe facilmente.

• Furos de Fixação: O HAT inclui quatro furos de montagem que se alinham com os pontos de fixação do Raspberry Pi 5, garantindo uma fixação segura usando colunas de cobre e parafusos.

• Ajuste de Altura: O cabeçalho de empilhamento eleva o HAT a uma altura adequada acima do Raspberry Pi, proporcionando espaço para os componentes e garantindo que a porta USB-C 1 esteja acessível.

Essas considerações de design tornam o HAT totalmente compatível com o Raspberry Pi 5, mantendo a facilidade de instalação e funcionalidade.

Guia de Montagem

Preparação de Software

Para Windows

Passo 1: Instalar Drivers

Para usuários do Windows, baixe e instale o driver necessário para o seu módulo. Isso é obrigatório para a comunicação adequada com o módulo.

Passo 2: Conectar o Módulo Conecte o módulo ao seu PC usando o cabo USB. Certifique-se de que o cartão SIM esteja corretamente inserido no módulo.

Passo 3: Ligar o Módulo Pressione o botão de energia no módulo para ligá-lo.

Passo 4: Acessar as Portas de Comunicação Depois que o driver for instalado, você verá três portas COM separadas disponíveis para comunicação com o módulo.

Passo 5: Instalar Ferramenta GUI (QCOM v1.6)

Baixe e instale o QCOM v1.6, uma interface gráfica para interagir com o módulo. Abra a ferramenta para começar a enviar comandos AT.

Passo 6: Configurar e Testar a Porta COM

Abra a ferramenta GUI e selecione a porta COM apropriada para o módulo. Ajuste as configurações de comunicação conforme necessário (por exemplo, taxa de baud).

Na caixa de digitação de comando, digite o seguinte comando de teste:

AT

Passo 7: Verificar Saída

O módulo responderá com a seguinte saída se a configuração estiver bem-sucedida:

OK

Raspberry Pi

Passo 1: Instalar Drivers

• 1.1. Verificar Compatibilidade do Kernel Certifique-se de que o seu Raspberry Pi tenha o kernel mais recente instalado. Use o seguinte comando para verificar a versão do kernel:

uname -r

Para este guia, a versão do kernel é 6.6.xx (Bookworm). Instale o driver USB Quectel correspondente.

• 1.2. Atualizar e Instalar Ferramentas Necessárias Execute os seguintes comandos para atualizar o sistema e instalar as ferramentas necessárias:

sudo apt upgrade
sudo apt install git make gcc

• 1.3. Baixar e Instalar o Driver USB Quectel Clone o repositório do driver e compile o driver:

git clone https://github.com/QuecPython/Quectel_Linux_USB_Serial_Option_Driver.git
cd Quectel_Linux_USB_Serial_Option_Driver/src/v6.4.11
sudo make install

• 1.4. Conectar e Verificar

Conecte o módulo ao Raspberry Pi via USB. Pressione o botão de energia no módulo. Verifique se o módulo foi detectado corretamente:

lsusb

ls /dev/ttyUSB*

Para comandos AT, use /dev/ttyUSB2 como porta de comunicação.

Passo 2: Instalar Minicom

• 2.1. Instalar Minicom Instale a ferramenta Minicom para enviar comandos AT:

sudo apt install minicom

• 2.2. Configurar Minicom Execute o Minicom no modo de configuração:

sudo minicom -s

Configure ajustes como:

Port: /dev/ttyUSB2
Baud Rate: 9600
Parity: N

Passo 3: Testar com Comandos AT

• 3.1 Abrir o Minicom na porta configurada

sudo minicom -D /dev/ttyUSB2

Digite o seguinte comando para testar a comunicação:

AT

O módulo deverá responder com:

OK

Recursos

• [Página Web] LTE EG25-G

• [DOC ] Manual de Comandos AT V2.0

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