树莓派 4B部署测试nexmon_csi开源项目

vopo123

555人浏览 · 2026-04-09 18:18:56

vopo123 · 2026-04-09 18:18:56 发布

nexmon_csi 是基于 nexmon 固件修补框架，专为博通（Broadcom）Wi-Fi 芯片设计的 CSI (信道状态信息) 提取工具，可在树莓派 4B 上精准采集 Wi-Fi 信号的幅度与相位信息，广泛用于人体感知、定位、行为识别等研究。

一、项目核心资料

1. 官方仓库

主项目 (nexmon)：https://github.com/seemoo-lab/nexmon
CSI 扩展 (nexmon_csi)：https://github.com/seemoo-lab/nexmon_csi
树莓派优化版 (nexmonster)：https://github.com/nexmonster/nexmon_csi
预编译二进制 (免编译)：https://github.com/nexmonster/nexmon_csi_bin

2. 核心特性

支持芯片：树莓派 4B 内置 bcm43455c0 (7_45_189 固件)
协议：802.11a/g/n/ac，带宽最高 80MHz
数据流：支持 1×1 ~ 4×4 MIMO，逐帧提取 CSI
数据格式：原始复数 (幅度 + 相位)，通过 UDP 端口 5500 输出
用途：无线感知、手势识别、人体检测、被动定位、异常监测

3. 配套工具

nexutil：配置网卡、发送固件命令
makecsiparams：生成 CSI 采集参数 (信道、带宽、天线)
tcpdump：捕获 CSI 数据包 (pcap 格式)
nexcsi / CSIKit：Python 解码库，解析 pcap 并可视化

二、树莓派 4B 部署指南

1. 系统准备

推荐系统：Raspberry Pi OS (Legacy, Buster) —— Kernel 5.4 / 5.10(新内核 6.x 需用预编译版，兼容性较差)

下载对应版本镜像：https://downloads.raspberrypi.org/raspios_lite_armhf/images/raspios_lite_armhf-2022-01-28/

pi@raspberrypi:~ $ uname -a
Linux raspberrypi 5.10.92-v7l+ #1514 SMP Mon Jan 17 17:38:03 GMT 2022 armv7l GNU/Linux

开启 SSH，更新依赖：

sudo apt update && sudo apt upgrade -y
sudo apt install git build-essential libgmp3-dev libmpfr-dev libmpc-dev flex bison libssl-dev libncurses-dev tcpdump -y

2. 安装 Nexmon_csi

从Nexmon_csi_bin运行安装脚本。

curl -fsSL https://raw.githubusercontent.com/nexmonster/nexmon_csi_bin/main/install.sh | sudo bash

该脚本运行大约需要一分钟，运行完成后重启系统，然后进入使用部分。

三、CSI 数据采集与使用

1. 提取CSI

按照以下步骤开始提取CSI。

使用 mcp（makecsiparams）生成用于配置提取器的 base64 编码参数字符串。本示例在 WiFi 芯片的第一个核心上，针对 36 号信道以 80 兆赫兹带宽采集第一个空间流的 CSI。树莓派仅有一个核心和一根天线，因此无需修改 -C 和 -N 选项。

mcp -C 1 -N 1 -c 36/80

KuABEQAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA==

mcp</b> 支持其他多项功能，例如按 Mac 地址或帧控制字节筛选数据。运行 mcp -h 查看所有可用选项。

ifconfig wlan0 up
nexutil -Iwlan0 -s500 -b -l34 -vKuABEQAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA==
iw dev wlan0 interface add mon0 type monitor
ip link set mon0 up

通过在 5500 端口的套接字上监听 UDP 数据包来收集信道状态信息（CSI）。实现这一目标的一种方法是使用 tcpdump：tcpdump -i wlan0 dst port 5500。你可以按如下方式将 1000 个 CSI 样本存储在 pcap 文件中：tcpdump -i wlan0 dst port 5500 -vv -w output.pcap -c 1000。

注意：系统将无法使用内置的无线网卡连接到无线局域网，因此请使用以太网电缆。

2. CSI 探索器(CSI Explorer)

https://github.com/nexmonster/nexmon_csi/tree/feature/python/utils/python

一个用Python编写的快速简单的CSI解码器。

可以：

从生成的. pcap文件绘制CSI样本
阅读CSI示例以在您的Python程序中使用

使用步骤：

安装依赖项：pip install numpy matplotlib
打开config.py文件并选择您的WiFi芯片。默认为bcm43455c0（树莓派）
将您的pcap文件复制到pcapfiles文件夹。可以在配置文件中更改此文件夹。
运行CSI-Explorer：python3 csiexplorer.py

输入pcap的文件名。键入.pcap部分是可选的。键入一个索引以显示它的绘图。键入由-分隔的索引以播放动画（例如：10-20）。

3. 图表与终端数据解读

左侧可视化图表（Nexmon CSI Explorer）

图表

含义

数据特征分析

上方：幅度 (Amplitude) vs 子载波 (Subcarrier)

每个 Wi-Fi 子载波的信号强度

1. 能量集中在 -50 ~ 0

子载波区间，峰值约 1800，符合 802.11n/ac 的 OFDM 调制特征2. 0 子载波（直流分量）幅度归零，是标准 Wi-Fi 帧的设计3. 正负子载波对称，说明信号同步正常

下方：相位 (Phase) vs 子载波 (Subcarrier)

每个子载波的信号相位偏移

1. 相位在 -150 ~ 150

区间随机波动，是多径传播、环境噪声的正常表现2. 存在明显的线性趋势，是采样时钟偏移（SFO）导致的典型现象，可通过相位校准消除

右侧终端日志（原始 CSI 帧信息）

字段	含义	数值解读
Source Mac ID	发送端 Wi-Fi 网卡 MAC 地址	两个设备：`96:c3:c0:6c:60:7a` （RSSI -47dBm）、`76:18:ed:44:d2:e9` （RSSI -42dBm），说明同时捕获了两个 AP / 设备的 CSI 数据
Sequence	帧序列号	用于校验丢包，两个设备序列号连续（960、2909/2910），说明采集稳定无丢包
Core and Spatial Stream	空间流编号	`0x0000` 代表单空间流（1×1 MIMO），符合树莓派 BCM43455 网卡的硬件规格
RSSI	接收信号强度	`-47dBm` / `-42dBm` 属于强信号（正常范围：-30~-80dBm），说明收发端距离近、环境遮挡少
FCTL	帧控制字段长度	`64` 代表标准 802.11 数据帧，符合 CSI 采集的帧类型要求