OpenWRT on CM4
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前陣子使用Raspberry pi 4b製作了WIFI router，但因為沒有達到理想的網路速度，所以想研究看看。在過程中，看到了有PCIE interface的Raspberry pi cm4，有了PCIE就可以使用一些高速的PCIE網卡，於是買來試試看。

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## Environment:

* Host: Ubuntu 21.04 x64
* Raspberry pi CM4 4GB RAM, 32GB MMC
* Compute Module 4 IO Board
* EDUP Wi-Fi 6 PCIe Wireless LAN Card (Intel AX200) [Amazon website](https://www.amazon.co.jp/gp/product/B096XBXL2C/ref=ppx_yo_dt_b_asin_title_o00_s00?ie=UTF8&psc=1)
* ASUS AC51 USB Wireless LAN Card (MTK MT7602u)
* Micro USB cable (Burn OpenWRT to CM4 mmc)
* TTL to USB cable (Debug only)
* OpenWRT [Github](https://github.com/openwrt/openwrt)
* Usbboot [Github](https://github.com/raspberrypi/usbboot)

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* Intel AX200 並不支援AP on 5G Mode。於是透過ASUS AC51來當作AP Mode，Intel AX200當作STA Mode。
* Raspberry Pi 內建的網卡AP mode只有提供到802.11ac 40MHZ。
* 雖然使用AC51當作AP，會使速度變慢，但AC51也支援到802.11ac 80MHZ，速度並不差。
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[參考Compute_Module_4_IoT_Router_Board_Mini_SKU_DFR0767](https://wiki.dfrobot.com/Compute_Module_4_IoT_Router_Board_Mini_SKU_DFR0767)

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## Get OpenWRT

* 將OpenWRT下載到自己的Host裡

git clone https://github.com/openwrt/openwrt --depth=1

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## OpenWRT Patch

我在實作過程中，發現有兩個issue待解決。
1. Intel AX200 FW 並不包含在OpenWRT之中。
2. Raspberry pi CM4的 FW 設定檔案 -- brcmfmac43455-sdio.raspberrypi,4-compute-module.txt，沒有包括在OpenWRT之中。[參考解決方式](https://forum.openwrt.org/t/raspberry-pi-cm4-wifi-not-working/90280/3)

解決方式必須手動將這兩個commit加入OpenWRT Source Code:
[PATCH 1](https://github.com/openwrt/openwrt/pull/4689/commits/48fcd65c7bf0c3bc94f11f68c7708fa55131486e)
[PATCH 2](https://github.com/openwrt/openwrt/pull/4689/commits/e3c994f8d30803e92552f205c0777b9472d62a39)

:::info
可以檢查OpenWRT Commit，如果已經有merge進去，就不用手動加入。
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## Build OpenWRT

1. 編譯環境安裝:

sudo apt update
sudo apt install build-essential ccache ecj fastjar file g++ gawk \
gettext git java-propose-classpath libelf-dev libncurses5-dev \
libncursesw5-dev libssl-dev python python2.7-dev python3 unzip wget \
python3-distutils python3-setuptools rsync subversion swig time \
xsltproc zlib1g-dev cmake

2. 下載需要的package

./scripts/feeds update -a
./scripts/feeds install -a

3. 設定

make menuconfig


:::info
* 基本設定:

1. Target System = Broadcom BCM27xx
2. Subtarget = BCM2711 boards 64bit
3. Target Profile = Raspberry Pi 4b
4. Target Images = squashfs
5. Kernel modules-> Wireless Drivers:



6. Firmware:


7. LUCI -
– Collections -
= luci
= luci-ssl-openssl
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:::info
因為我本身還有設定其他功能，可以直接下載我的設定檔案，就不用自己設定了。將檔案移到OpenWRT跟目錄底下，並重新命名.config，就可以直接使用了。[Config檔案](https://drive.google.com/file/d/1irBeuz9xNeAg8e_SAU0NdO-rkyu6R44d/view?usp=sharing)
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4. 編譯:

make -j6 V=s

:::info
第一次編譯，會需要編譯Toolchain，所以需要幾個小時的時間
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## 將OpenWRT燒錄到CM4

### 安裝，編譯和執行usbboot工具
1. 下載官方模擬usb device工具(可以將CM4的MMC模擬成Disk裝置):

git clone --depth=1 https://github.com/raspberrypi/usbboot

2. 安裝依賴並編譯工具:

cd usbboot
sudo apt install libusb-1.0-0-dev
make

3. 執行工具:

sudo ./rpiboot

### 連接CM4到Host上
1. 在斷電的情況下，將IO Board J2，"Fit: jumper to disable eMMC boot"，用杜邦線或是使用跳線連接起來。


2. 在斷電的情況下，將J11 (Micro USB 孔連接電腦)

3. 插上電源，剛剛開起來的rpiboot會出現:


Waiting for BCM2835/6/7/2711...
Loading embedded: bootcode4.bin
Sending bootcode.bin
Successful read 4 bytes 
Waiting for BCM2835/6/7/2711...
Loading embedded: bootcode4.bin
Second stage boot server
Loading embedded: start4.elf
File read: start4.elf
Second stage boot server done

Host 會出現新磁碟機，就這是我們的目標裝置。
:::info
可以使用以下指令，查看目前系統的磁碟機

sudo fdisk -l

:::

### 燒錄IMG到CM4
1. 解壓縮剛剛編譯出來的映像檔案

gunzip -d bin/targets/bcm27xx/bcm2711/openwrt-bcm27xx-bcm2711-rpi-4-squashfs-sysupgrade.img.gz

2. 燒錄到CM4

sudo dd if=bin/targets/bcm27xx/bcm2711/openwrt-bcm27xx-bcm2711-rpi-4-squashfs-factory.img of={目標裝置} bs=1M
sync

### 正式開機
1. 將IO Board的UART透過TTL to USB cable連接Host

:::info
與Raspberry pi 4b pinout一樣，可參考Raspberry pi 4b pinout。
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2. 開啟終端程式

這裡透過screen操作console

sudo screen /dev/ttyUSB0 115200

範例(這一步還沒上電應該是不會出現東西):

3. 移除IO Board J2的跳線和Micro USB，並重新插入電源

4. 等到IO Board的LED燈號停止閃爍，就可以按下Enter按鍵，進入互動式介面了


### 設定USB HOST

預設CM4是不開啟USB Host，所以IO Board板載的USB Port是沒有作用的。因此我們手動寫入設定開啟USB Host。

1. 寫入設定到/boot/config.txt

將以下文字添加到最後一行

dtoverlay=dwc2,dr_mode=host

2. 重新啟動

reboot

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## 到這裡已經完成燒錄OpenWRT到CM4之中了

### 半完成品:


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## OpenWRT 網路設定

OpenWRT 網路設定可以參考官方網站，或是參考我之前的文章。

### 我之前的文章
[OpenWRT on Raspberry pi 4](https://hackmd.io/MctEFOFISZSSKkez7pbY8A)

### 官方文件
[Network config](https://openwrt.org/docs/guide-user/base-system/basic-networking)
[Wireless config](https://openwrt.org/docs/guide-user/network/wifi/basic)

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* 可以看到有三張無線網路卡(Wlan X)

* Raspberry CM4 內建網卡

* Intel AX200

* ASUS AC51

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## 網速測試資料:

### Iphone 12 pro -> 802.11ax Router(asus ax3000)


### Iphone 12 pro -> CM4 -> 802.11ax Router(asus ax3000)