i.MX8 Linuxで動かすu-blox Wi-Fi モジュール実践評価ガイド ―ドライバー導入・iperf3スループット・labtoolとスペクトルアナライザによるRF評価―

u-bloxモジュールのファームウェアはlib/firmwareにある！

lib/firmwareディレクトリには、u-bloxモジュールJODY-W3用のWi-FiとBluetoothファームウェアが格納されています。
これらはmodprobeコマンドでu-bloxモジュールに読み込まれます。
ファームウェアは、通常動作用のWi-Fi＋Bluetooth用とRF試験ツール用に分かれています。
さらに、Wi-Fi用、Bluetooth用、Wi-Fi/Bluetooth combo用に分かれています。

u-bloxモジュール ドライバーはlib/modules/＜カーネルバージョン名＞にある！

/lib/modules/＜カーネルバージョン名＞ディレクトリには、JODY-W3用のWi-Fi/Bluetoothドライバーが配置されています。
modprobeコマンドでロードし、システムに組み込みます。

u-bloxモジュールのツールとユーティリティは/opt/jody-w3に！

/opt/jody-w3ディレクトリには、JODY-W3モジュールの評価・制御に必要なツールとユーティリティが配置されています。
構成は大きく、RF試験ツールパッケージ、Wi-Fiユーティリティ群の2つに分かれます。
RF試験ツールパッケージにはmfgbridgeやlabtoolが含まれ、RF測定や各種テストに使用します。

Wi-Fiユーティリティ群にはmlanutl、uaputl、wifidirectutlが含まれ、クライアントモード、APモード、Wi-Fi Directなどの機能を制御できます。

インストールしたアプリケーションやツールは/usr/に！

/usr/ディレクトリは、Linuxシステムでユーザー向けアプリケーション、ツール、設定ファイルを格納する標準ディレクトリです。
JODY‑W3利用時には、ネットワーク関連ツールや無線LAN制御ユーティリティ、コマンドラインツールが/usr/ディレクトリに配置されます。
/usr/bin/には、一般ユーザー向けのコマンドやアプリケーション（例：iperf3）が配置されます。
/usr/sbin/ディレクトリには、システム管理者向けのネットワーク管理ツールやサービス（例：NetworkManager、hostapd、wpa_supplicant）が配置されます。

modprobeでWi-Fiドライバーをロードし、dmesgでデバイス認識ログを確認する

コマンド例の前に、i.MX８評価ボードのSSH接続によるデバッグ環境を以下に示します。

同デバッグ環境構築までの詳細な手順はネクスティ エレクトロニクスの関連技術コラムの下記手順をご参照ください。

• i.MX8評価ボードのデバッグ方法：USBシリアル接続とイーサネットSSHの活用術

以下の手順は、i.MX8評価ボード起動後にSSHログインした状態からの解説です。
modprobe jody-w3-pcieuart実行後、dmesgでカーネルログを確認すると、WLANドライバー（mlan_jody-w3-pcieuart.ko）が正常にロードされたことを確認できます。

さらに、指定したファームウェア（pcieuart9098_combo_v1.bin）が正しく読み込まれていることもログで確認できます。

nmtuiでWi-Fiアクセスポイントに接続する手順

nmtuiを使用して、MX8評価ボードでJODY-W3をWi-Fiアクセスポイントに接続する手順を解説します。

１．nmtuiの起動

modprobeによるドライバーロードを完了させてから nmtui コマンドを実行し、nmtui（NetworkManager Text User Interface）を起動します。

root@imx8qxpc0mek:~# modprobe jody-w3-pcieuart
root@imx8qxpc0mek:~# nmtui                                                                                         

２．Activate a connection」を選択

メニュー画面で「Activate a connection」を選択し、Enterを押します。

３．SSIDの選択

近傍のWi-FiアクセスポイントのSSID一覧が表示されるので、ターゲットのSSIDを選択しActivateを実行します。

４. パスワードの入力

アクセスポイントのセキュリティが有効な場合、パスワードを入力し、OKを押します。

５．接続状態の確認

SSIDの左側に「*」マークが表示されれば接続成功です。「Back」を選択してメインメニューに戻ります。

６．接続情報の確認（オプション）

「Edit a connection」を選択し、現在接続中のSSIDを選択して「Edit」を実行すると、詳細な接続情報（IPアドレス、セキュリティ設定など）を確認できます。

７．nmtuiの終了

「OK」でデフォルト画面に戻り、「Quit」を押してnmtuiを終了して通常のターミナル画面に戻ります。

８. IPアドレスの確認

ターミナルで ifconfig mlan0を実行し、Wi-FiインターフェースのIPアドレスが正しく割り当てられているか確認します。

root@imx8qxpc0mek:~# ifconfig mlan0
mlan0     Link encap:Ethernet  HWaddr 60:09:C3:85:56:01
          inet addr:192.168.10.151  Bcast:192.168.10.255  Mask:255.255.255.0
          inet6 addr: fe80::14e0:ed9c:b476:6e2c/64 Scope:Link
          inet6 addr: 240f:39:211f:1:6170:c9af:8148:c5cc/64 Scope:Global
          UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  Metric:1
          RX packets:123 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:99 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:1000
          RX bytes:14788 (14.4 KiB)  TX bytes:11600 (11.3 KiB)                                                                                        

９．ネットワーク疎通確認

ping 8.8.8.8を実行し、インターネットへの接続が正常に行えるか確認します。

root@imx8qxpc0mek:~# ping 8.8.8.8
PING 8.8.8.8 (8.8.8.8): 56 data bytes
64 bytes from 8.8.8.8: seq=0 ttl=115 time=7.661 ms
64 bytes from 8.8.8.8: seq=1 ttl=115 time=7.113 ms
64 bytes from 8.8.8.8: seq=2 ttl=115 time=9.815 ms
64 bytes from 8.8.8.8: seq=3 ttl=115 time=8.474 ms
64 bytes from 8.8.8.8: seq=4 ttl=115 time=11.360 ms

nmtui以外でWi-Fi接続に利用できる代表ツール

nmtuiは対話型UIのため初心者にも扱いやすいですが、細かな制御や自動化をしたい場合、GUIが使えない環境では他のツールが有効です。ここでは代表的な2つのツールを紹介します。

１. wpa_supplicant

用途：
Wi-Fiクライアント（STA/Clientモード）としてアクセスポイントに接続

特徴：
設定ファイルによる詳細な制御が可能。スクリプトや自動化にも適している。

設定方法：
/etc/wpa_supplicant.confにSSIDやパスワードなどを記述

network={ 
ssid="YourSSID" 
psk="YourPassword" 
}

コマンド例：

sudo wpa_supplicant -B -i wlan0 -c /etc/wpa_supplicant.conf
sudo dhclient wlan0

２．hostapd

用途：
Wi-Fiアクセスポイント（APモード）として動作

特徴：
複数クライアントの管理や暗号化方式の詳細設定が可能

設定方法：

interface=wlan0
 ssid=MyAccessPoint
 hw_mode=g 
channel=6 
wpa=2 wpa_passphrase=YourPassword

コマンド例：

isudo hostapd /etc/hostapd.conf

インストール方法

i.MX評価ボード側：

local.confのIMAGE_INSTALL:appendにiperf3を追加。

IMAGE_INSTALL:append = " iperf3 "

対向PC（例：Ubuntu ）側：

iperf3とnet-toolsをインストール。

sudo apt install iperf3 net-tools

対向PC（例：Windows ）側：

公式サイトからiperf3.exeをダウンロードし、PATHを設定。

基本コマンドと実行手順（サーバー／クライアント）

サーバー側（受信待機）

測定対象となるPCや評価ボードのいずれかでサーバーモードを起動します。

iperf3 -s

クライアント側（送信開始）

もう一方の端末から、サーバーのIPアドレスを指定して接続・測定を開始します。

iperf3 -c <サーバーのIPアドレス>

例

iperf3 -c 192.168.10.151                                       

NXP製RF試験ツール「MFG パッケージ/labtool」とは？

MFG パッケージ／labtoolは、JODY-W3のRF出力をPCから直接制御・測定できるキットです。設計初期のアンテナ特性確認から、電波認証試験（出力・周波数・変調評価）量産工程の検査まで、一貫した操作で対応できます。
PC側のlabtoolが評価コマンドを発行し、i.MX8側のmfgbridgeがドライバー／FWへ橋渡しすることで、RF出力を制御・可視化します。

labtoolでできること

• 設計初期のRF性能確認：基板やモジュールの無線性能を量産前に評価
• 電波認証試験：技適（日本）、FCC（米国）、CE（欧州）など、各国認証に必要な出力・周波数・変調特性を測定
• 工程検査：量産工程や出荷前検査でのRF特性確認
• トラブルシューティング：設計段階での不具合解析や最終調整

パッケージ内一覧

MFGパッケージ（Manufacturing Package）は、JODY-W3評価・RF試験のために必要な各種ツールやファームウェア、ドキュメントが体系的にまとめられたパッケージです。
JODY-W3のMFGパッケージの主なディレクトリ構成と内容は以下の通りです。

RF評価システム構成とソフトウェアアーキテクチャー

DUT（i.MX8＋JODY-W3）、PC（labtool）、スペクトルアナライザの3つを、コマンド伝送用のLAN、無線出力用のRF同軸ケーブルで接続します。

データフロー：

• コマンド伝送：labtool→LAN→mfgbridge
• 無線モジュール制御：mfgbridge→ドライバー／FW
• 出力波形測定：RF出力→スペクトルアナライザ

ソフトウェア構成と役割

• labtool（PC側）：RF試験コマンド発行、パラメータ設定、結果取得
• mfgbridge（評価ボード側）：labtoolとカーネルドライバー間の通信仲介
• ドライバー（評価ボード側）：無線モジュールの制御、FWロード
• ファームウェア(モジュール側)：無線モジュールの動作ロジック、RF出力制御

RF評価システム構成

RF試験用ドライバー／FWをmodprobeでロードする

RF試験ツールを使うには、i.MX8評価ボード上で試験用ドライバーとファームウェアを正しくロードする必要があります。
通常用が/etc/modprobe.d/jody-w3-driver-pcieuart.conf、試験用が/etc/modprobe.d/jody-w3 mfg.confで、両者でパラメータfw_nameの指定先が異なります。

設定ファイルの役割

RF試験用の設定ファイルは/etc/modprobe.d/jody-w3-mfg.confで、ドライバーロード順やファームウェアパスを定義します。

ここでは、この設定ファイルjody-w3-mfg.confをベースに、modprobeコマンドによるドライバーとファームウェアのロードの仕組みを解説します。

options jody-w3-mfg fw_name=nxp/jody-w3-mfg/pcieuart9098_combo.bin
options jody-w3-mfg cal_data_cfg=none
#options jody-w3-mfg cfg80211_wext=3
options jody-w3-mfg drv_mode=1
options jody-w3-mfg mfg_mode=1

install jody-w3-mfg \
        /sbin/modprobe -i mlan_jody-w3-pcieuart; \
        /sbin/modprobe -i moal_jody-w3-pcieuart $CMDLINE_OPTS; \
        /sbin/modprobe -i hci_uart

remove jody-w3-mfg \
        /sbin/rmmod moal mlan hci_uart ftdi_sio

options jody-w3-sdio-mfg fw_name=nxp/jody-w3-mfg/sdiouart9098_combo.bin
options jody-w3-sdio-mfg cal_data_cfg=none
#options jody-w3-sdio-mfg cfg80211_wext=0xf
options jody-w3-sdio-mfg drv_mode=1
options jody-w3-sdio-mfg mfg_mode=1

install jody-w3-sdio-mfg \
        /sbin/modprobe -i mlan_jody-w3-sdiouart; \
        /sbin/modprobe -i moal_jody-w3-sdiouart $CMDLINE_OPTS; \
        /sbin/modprobe -i hci_uart
remove jody-w3-sdio-mfg \
        /sbin/rmmod moal mlan hci_uart

設定ファイルでinstall jody-w3-mfgを定義すると、modprobe jody-w3-mfg実行時にmlanからmoalの順にWi-Fi PCIEドライバーがロードされます（ロード元：/lib/modules//）。
Wi-Fi PCIEドライバーは、起動時に設定ファイルで指定されたファームウェア（例：fw_name=/lib/firmware/nxp/jody-w3-mfg/pcieuart9098_combo.bin）を読み込み、無線モジュールにロードします。
このように、設定ファイルでWi-Fi PCIEドライバーとファームウェアのパスを指定し、modprobeコマンドを実行するだけで、RF試験用カーネルモジュールとファームウェアが自動的に正しい順序でロードされます。

MFGパッケージのlabtoolとスペクトルアナライザを用いたRF測定実践ガイド

u-blox JODY-W3のRF特性を測定手順

NXP製MFGパッケージのlabtoolとスペクトルアナライザを使い、u-blox JODY-W3のRF特性を測定する手順とポイントを、現場で役立つ形で解説します。

測定準備

１．ハードウェアセットアップ

必要なハードウェア：

• MX8評価ボード：u-blox JODY-W3搭載、測定対象（DUT）
• Windows PC：MFGパッケージlabtoolインストール済み、評価ボードへコマンド伝送
• スペクトルアナライザ：RF信号の出力波形を測定
• LANケーブル：評価ボードとWindows PCを接続
• RF同軸ケーブル・アンテナ・コネクタ：評価ボードのRF出力をスペクトルアナライザに接続

RF測定の必要機材

実際のRF測定の様子

２．ソフトウェア・パッケージの準備

① デバッグPC側のMFGパッケージの配置

Windows PCに、MFGパッケージを展開・配置し、Labtool_Windowsフォルダを使用します。例ではCドライブ直下に展開しました。

② 評価ボード側のファームウェア・ドライバー

評価ボード側にて以下を確認：

• /lib/firmware/nxp/jody-w3-mfg/配下に試験用FW(combo/bin)があるか
• /etc/modprobe.d/jody-w3-mfg.confのパラメータfw_nameが試験用FWを指定しているか。

詳細なビルド手順は、ネクスティ エレクトロニクスの関連技術コラムu-blox モジュールのソフトウェアリソース配置を参照してください。

RF試験アプリ labtool実行前の準備フロー

※この手順は電源投入時に毎回必要です。

１．i.MX8評価ボードを起動し、SSHでログイン

詳細な手順はネクスティ エレクトロニクスの関連技術コラムi.MX8評価ボードのデバッグ方法：USBシリアル接続とイーサネットSSHの活用術を参照してください。

２．modprobeでRF試験用ドライバーをロード

Windows PCのTeraterm上でSSHによりログイン後、modprobeコマンドを実行する。
エラー表示されずプロンプトが戻って来ればOKです。

３．ブリッジアプリケーションmfgbridgeの実行

① cdコマンドによりディレクトリ（opt/jody-w3/mfg-tools）に移動する。

② lsコマンドにより配下に「mfgbridge」が存在していることを確認。

③ 同ディレクトリのプロンプトにて「./mfgbridge」を実行する。

④ 応答ログにネットワーク通信の初期化メッセージが表示されればOKです。

これでi.MX8ボード側はWindows PCとのブリッジ準備完了

４．Windows PCでlabtool_Windowsフォルダを開く

Windows PCでMFGパッケージ内のLabtool_Windowsを開きます。

５．labtool設定ファイル(SetUp.ini)を開く

SetUp.iniファイルをテキストエディターで開く

６．SetUp.iniのIPアドレスを編集

SetUp.iniファイルのDutIpAddress＝＜IPアドレス＞のIPアドレス部分に、i.MX8評価ボードにDHCPで割り振られたイーサネットのIPアドレス値を上書きします。
IPアドレス値の参照方法はネクスティエレクトロニクス関連コラムi.MX8評価ボードのデバッグ方法：USBシリアル接続とイーサネットSSHの活用術を参照してください。

７．labtoolの実行

Labtool_Windows内のDutApiMimoApApp.exeをダブルクリックします。

labtoolアプリケーションのプロンプト画面が立ち上がります。

Name:           Dut labtool
Version:        2.0.0.92
Date:           May 27 2024 (00:38:23)

Note:

1. =========WiFi tool=============
2. =========BT   tool=============

- Enter CMD 99 to Exit

Enter option: 

８．labtoolのWi-Fiコマンド入力の起動確認

Enter optionにてWi-Fiの1を選びENTERします。
DUTのi.MX8評価ボードとHostのWindows PCのIPアドレスが表示され、W90xx (802.11a/g/b/n/ac/ax) TEST MENUが表示されればコマンド入力準備が成功です。

RF試験アプリケーション　labtoolの概要とWi-Fiコマンド仕様

NXP社のRF試験アプリケーションlabtoolの基本機能とWi-Fiコマンド仕様を、ユーザーガイドに基づいて整理します。
labtoolユーザーガイドの入手にはNXP社とのライセンス契約が必要になります。
詳細はネクスティエレクトロニクスまでお問い合わせください。
labtoolのWi-Fiコマンド入力準備ができたら、Enter optionにlabtoolのコマンド入力を実行して、Wi-Fiの送信波形をスペクトルアナライザに表示させます。

labtoolコマンド仕様

メニュー方式：labtoolはコマンドラインインターフェース（CLI）で動作し、メニュー選択式で各種RF試験モードやパラメータを指定できます。

コマンド構造：コマンドは「機能選択」→「パラメータ入力」→「Enter」という流れで構成されており、例えば「周波数設定」「帯域幅設定」「送信パワー設定」などを順に入力します。

Wi-Fiコマンド：Wi-FiのRF試験や認証試験は、以下のようなコマンドの組み合わせで実施します。

コマンド６について

ここでは、コマンド６を例に、コマンド機能についてJODY-W3の内部回路のしくみを交えて解説します。
labtoolのコマンド6（Set Radio Mode Index）は、Radio0およびRadio1の動作バンドやアンテナ構成を指定するコマンドです。

コマンド書式

Radio0とRadio1とは

labtoolで扱う「Radio0」と「Radio1」は、JODY-W3モジュール内部に搭載された2つの無線回路を指します。

• Radio0：5GHz帯のWi-Fi通信を担当
• Radio1：2.4GHz帯のWi-Fi通信を担当

下図はJODY-W3の内部ブロック図です。

JODY-W3の内部ブロック図

Radioモードインデックスとは

JODY-W3が備えるRadio0/Radio1は、帯域（2.4GHz/5GHz）とアンテナパス（Path A/B/A+B）を独立して設定できます。２系統を同時に異なるRadioモードで動作させることも可能です。
以下はJODY‑W3の代表的なRadioモード（ファームウェアRev.Xを前提）です。未記載のコマンドは製品/FW構成に依存します。

Path（アンテナパス）とは

JODY-W3などの無線モジュール内部には、アンテナ端子へ至る複数のアンテナパスが存在します。JODY-W3では、Radio０/Radio１の各系統にPath AとPath Bが用意されています。

Radioモード表での意味：

• Path A：RF出力としてPath Aのみを使用
• Path B：RF出力としてPath Bのみを使用
• Path A+B：RF出力としてPath AとPath Bを同時に使用（アンテナ２本の実装により2x2 MIMO動作が可能）

コマンド６の使用イメージ

例１：5GHz帯で2x2 MIMO送信を行う場合

6 1 0

例２：2.4GHz帯で1x1送信（Path A）を行う場合

6 11 0

例３：2.4GHz帯で2x2 MIMO送信を行う場合

6 ９ 0

labtoolとスペクトルアナライザでRF測定を実践

ここでは、NXP社88Q9098用labtoolユーザーガイドのコマンドリファレンスに基づき、labtoolとスペクトルアナライザを用いたWi-Fi RF出力波形の測定例を紹介します。実際にlabtoolを使用してスペアナによるWi-FiのRF出力波形取得を、NXP社の88Q9098用のlabtoolユーザーガイド内のコマンドリファレンスに沿って、測定例を紹介します。

802.11n 2.4GHz出力20MHz帯域幅 送信パワー8dBm MCS7 2×2モードのコマンド事例：

ユーザーガイドのコマンドシーケンス例１

上記マニュアル記載のコマンドを順番に実行したログ

--------------------------------------------------------
                W90xx (802.11a/g/b/n/ac/ax) TEST MENU
--------------------------------------------------------
Enter option: 6 0 9
DutIf_SetRadioMode_W909X: 0x00000000
Enter option: 112 1 0
 Radio0 Mode = 0, Radio1 Mode = 9
DutIf_SetChannelBw: 0x00000000
Enter option: 12 1 1
 Radio0 Mode = 0, Radio1 Mode = 9
 DutIf_SetRfChannel: 0x00000000
 RF Channel: 1 (2412.0 MHz)
Enter option: 35 1 1 22 8
 DutIf_AdjustPcktSifs_W909X: 0x00000000 DeviceId=1
        Power Level: 8.0000 dBm
Enter option:

スペクトルアナライザの出力波形（Path A: ANT0端子）

スペクトルアナライザの出力波形（Path B: ANT１端子）

スペクトル波形は、指定したコマンドに従い、中心周波数2.421GHzおよび帯域幅20MHzで正しく出力されています。
なお、パワーレベル8dBmの設定値は帯域幅全体での積分値であり、スペクトルアナライザで表示されるピークレベルとは一致しません。そのため、今回使用したスペクトルアナライザでは、積分値とピーク値の直接的な換算は行っていません。

802.11ax 5GHz出力80MHz帯域幅 送信パワー8dBm MCS7 2×2モードのコマンド事例：

ユーザーガイドのコマンドシーケンス例２

上記マニュアル記載のコマンドを順番に実行したログ

--------------------------------------------------------
                W90xx (802.11a/g/b/n/ac/ax) TEST MENU
--------------------------------------------------------
Enter option: 6 1 0
DutIf_SetRadioMode_W909X: 0x00000000
Enter option: 112 0 4
 Radio0 Mode = 1, Radio1 Mode = 0
DutIf_SetChannelBw: 0x00000000
Enter option: 12 0 36 48
 Radio0 Mode = 1, Radio1 Mode = 0
 DutIf_SetRfChannel: 0x00000000
 RF Channel: 36 (5180.0 MHz) offset 1
Enter option: 225 0 1 2111 8
 DutIf_AdjustPcktSifs11ax_W909X: 0x00000000 DeviceId=0
        Power Level: 8.0000 dBm
Enter option:

スペクトルアナライザの出力波形（Path A: ANT0端子）

スペクトルアナライザの出力波形（Path B: ANT１端子）

スペクトル波形は、指定したコマンドに従い、チャネル36（中心周波数5.18GHz）からチャネル48（中心周波数5.24GHz）まで、全帯域幅80MHzにわたり正しく出力されています。
このように、複数チャネルを束ねた広帯域（80MHz）の信号が、設定通りの周波数範囲で観測できることを確認しています。
なお、パワーレベル8dBmの設定値は、帯域幅全体にわたる積分値（トータルパワー）を示しています。一方、スペクトルアナライザで表示されるのは通常ピークレベル（単一周波数での最大値）であり、両者は一致しません。そのため、今回使用したスペクトルアナライザでは、積分値とピーク値の直接的な換算は行っていません。

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