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4G WWAN设备类型

news 2026/2/8 20:53:02

WWAN设备类型

USB dongle是设备接入互联网的重要方式之一，典型的通过USB接口与主设备连接，然后主设备通过4G/5G接入互联网，作为移动宽带设备，它有那些设备类型及暴露方式呢？

移动宽带设备类型：ModemManager能够与几乎所有类型的移动宽带调制解调器进行交互，只要该设备至少暴露一个控制端口。不支持没有控制端口的设备（例如，某些仅暴露网口的USB dongles）。
在系统中的暴露方式：对于支持的移动宽带设备，它们通过控制端口与ModemManager进行通信，使其能够管理和控制这些设备的功能。没有控制端口的设备无法被ModemManager支持。

USB devices

USB设备的类型以及它们在系统中的表现如下。

USB设备类型

USB设备是最常见的设备类型，有非常不同的形式因素。USB dongles可以连接到计算机的物理USB端口，但在嵌入式系统和笔记本电脑中，连接在miniPCIe或M.2插槽的模块也非常普遍。

在系统中的表现方式

USB总线中枚举的设备可以在系统中暴露多个端口，因此控制端口或数据端口的数量没有限制。USB调制解调器通常具有多个控制端口，例如允许在不同端口上并行运行不同操作；但也存在具有多个数据端口的调制解调器，例如允许单独连接到多个APN而无需复杂的多路复用设置。

USB设备类型端口

该类型设备预期的端口类型有：

串行端口（例如ttyUSB0、ttyACM0…）。
网络端口（例如wwan0、usb0、eth0…）。
QMI或MBIM控制端口（例如cdc-wdm0…）。
WWAN子系统QMI或MBIM控制端口（例如wwan0mbim0、wwan0qmi0）。

需要USB mode switch切换的设备

有些USB设备默认启动时以非调制解调器的USB布局出现，例如将自己暴露为USB磁盘。这在需要在Windows操作系统中安装特殊驱动程序的USB dongles（例如来自华为、中兴等厂商）中很常见；dongle提供了安装驱动程序的工具。在基于Linux的系统中，用户希望设备能够工作而无需安装任何额外的驱动程序，为实现这一点，有像usb-modeswitch这样的工具，能够在没有手动干预的情况下将设备自动切换到有效的调制解调器USB布局。

支持多个USB配置的设备

有些设备（例如许多富士康或华为模块）默认情况下暴露多个USB配置，每个配置提供不同的USB接口布局。例如，一个配置可以包括一个MBIM控制端口和一个网络接口，另一个配置可能包括一个AT端口和一个NCM网络接口，依此类推。内核默认会以最匹配通用布局的USB配置暴露设备。例如，如果设备在不同配置中同时暴露了MBIM和QMI布局，内核总是优先选择MBIM布局，因为它被认为比QMI更通用。然而，有时这还不够，因为具有NCM和MBIM布局的设备都是通用的，内核可能默认选择NCM而不是MBIM，而MBIM实际上通常更受欢迎。为了解决这些情况，usb-modeswitch工具允许自动选择MBIM配置，而不考虑USB设备中是否还有其他配置。

支持通过控制端口配置多种布局的设备

有些设备（例如许多Sierra Wireless模块）允许选择USB布局，例如在原本只有QMI和net端口布局的设备上添加其他AT端口，或者甚至完全从基于QMI的布局切换到基于MBIM的布局。

RS232 devices

由于简单性，RS232设备仍在某些配置中使用，但大多数情况下被支持通过USB连接暴露多个端口的USB调制解调器取代。

集成方式

RS232设备可以通过物理RS232连接或USB转RS232适配器集成到系统中，形成一个单一的串行端口，ModemManager用于控制和数据传输。

RS232 Modem设置要求

与USB调制解调器不同，RS232调制解调器需要事先与主机协商设置，如波特率、停止位等，配置错误可能导致通信失败。

预期端口类型

平台串行端口（例如ttyS0…）和USB串行端口（例如ttyUSB0…）。

PCI 设备

PCIe设备相较于大多数USB设备更复杂和先进，因为它们需要与主机系统更紧密地集成。这使得它们在进行连接时可以实现比USB 3.0和USB 2.0更高的数据吞吐量。

不同于USB设备，PCIe设备不会暴露多个可选的配置或布局。设备在固件中预先配置了内核驱动程序可以访问的通道列表。虽然可能支持一些可配置性，但与USB设备相比较不常见。

这些设备的形状与miniPCIe或M.2 USB调制解调器相同，但使用的是PCI总线而不是USB总线。以PCIe模式工作的设备无法作为USB设备工作，反之亦然。一些制造商允许通过软件（例如专有AT命令）更改PCIe/USB模式，而其他一些制造商则允许通过硬件（例如更改输入GPIO的电压级别）来更改模式。

PCIe设备已在Linux内核的上游集成，使用了在5.13版本内核中引入的WWAN子系统。该子系统还允许内核明确定义端口上预期使用的控制协议，因此在ModemManager中不需要自定义端口类型提示。

预期的端口类型：

网络端口（例如wwan0）
WWAN子系统的AT、QMI或MBIM控制端口（例如wwan0mbim0、wwan0qmi0、wwan0at0…）

Qualcomm SoCs

Qualcomm SoCs与通常的调制解调器管理情况有很大的不同，因为它没有连接到主机的外部设备，而是集成在主机系统中，因此需要不同的通信方式。

它支持通过QRTR总线中的节点和建立在rpmsg子系统之上的WWAN子系统中的字符设备进行调制解调器控制操作。具体使用哪种方法取决于SoC的功能；较旧的SoC仅支持rpmsg，其他SoC同时支持rpmsg和QRTR（但后者不用于调制解调器管理），而较新的SoC则完全支持QRTR（包括调制解调器管理）。

Qualcomm SoCs中的网络接口支持也有一些不同之处，因为需要将给定的数据连接明确绑定到特定的网络接口。在使用bam-dmux内核驱动程序的SoCs中，通常系统中已经有一定数量的网络接口，而在基于新版ipa驱动程序的设置中，则需要在建立连接时实例化新的虚拟网络接口。

预期的端口类型：

网络端口（例如rmnet_ipa0）
WWAN子系统的AT或QMI控制端口（例如wwan0qmi0、wwan0at0，在QC MSM8916中）
通过QRTR总线访问的QRTR节点（例如在QC 7cG3中）

这些控制端口不在/dev中暴露任何字符设备，只能通过AF_QIPCRTR套接字进行访问。

查看设备layout命令

USB设备

使用lsusb命令的树状视图可以快速检查USB总线上的设备，包括当前选择配置中可用的接口信息。

$ lsusb --tree

使用lsusb命令查询USB设备的详细信息，包括所有USB配置（即使当前仅选择其中一个）。

$ lsusb -v -d <vid:pid>

使用usb-devices命令提供有关实际管理设备各个端口的内核驱动程序的信息。

$ usb-devices

PCI设备

使用lspci命令类似于lsusb，但用于PCI设备。

$ lspci -t
$ lspci -v

QRTR兼容设备

对于通过QRTR子系统访问的高通设备，可以使用Bjorn Andersson的GitHub存储库中提供的多个命令行工具。

https://github.com/andersson/qrtr

$ qrtr-lookup

Udev设备遍历

运行udevadm来查看udev如何识别给定的端口，特别是在编写新的udev规则时非常方便。
使用sudo udevadm info -p /sys/class/<subsystem>/<name>命令查询特定设备的所有信息。
使用sudo udevadm info -a /sys/class/<subsystem>/<name>命令查询设备及其父级（如果有）的所有属性。

这些命令和工具可用于查看各种类型的设备布局，以帮助理解设备的特性和配置。