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輕松實現(xiàn)遠距離通信——P-NUCLEO-LRWAN1評測

P-NUCLEO LRWAN1 ST LoRa SemTech 低功耗遠距通信

2017-06-05
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作者：SATURN
來源：21ic

[導(dǎo)讀]
LoRa之風(fēng)愈吹愈勁，ST也與SemTech合作推出了P-NUCLEO的LoRa套裝、一個Discovery的LoRa板子以及一個拓展板。這次我們就先來給大家評測一下基礎(chǔ)版的入門P-Nucleo-LRWAN1套裝，一起來看看STM32+LoRa會有什么化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生。

結(jié)點與網(wǎng)關(guān)交換信息的不同方式，又可以分為三類：

• Class A: 低功耗模式，必須實現(xiàn)

• Class B: 低延遲，可選實現(xiàn)

• Class C: 無延遲，可選實現(xiàn)，功耗較大

目前各種LoRa設(shè)備具體實現(xiàn)的方式不一，一般來說網(wǎng)關(guān)為了處理大量的數(shù)據(jù)連接，通常采用DC電源供電，根據(jù)結(jié)點實現(xiàn)的類型，定時或連續(xù)處理來自結(jié)點的信息。結(jié)點則根據(jù)實際情況，采取A/B/C類中的一種模式與網(wǎng)關(guān)交換信息。

LoRa網(wǎng)關(guān)在LoRaWAN中起著至關(guān)重要的作用，網(wǎng)關(guān)作為網(wǎng)絡(luò)及結(jié)點的橋接設(shè)備，是必不可少的。只是現(xiàn)在對于個人用戶來說，網(wǎng)關(guān)的費用還是太高了，如Contuit網(wǎng)關(guān)及相關(guān)的LoRa模塊一起購買的話大約需要500美元。當(dāng)然如果只是為了體驗及測試，可以使用LoRa模塊結(jié)合Linux系統(tǒng)來架設(shè)一個簡單的LoRa網(wǎng)關(guān)。

此次的P-NUCLEO-LRWAN1評估套件提供的主要特性如下

• 超低功耗特性，由STM32 L073提供，STM32 L0系列MCU最主要的特性就是低功耗

• LoRa模塊提供了高達157dB的鏈路預(yù)算功能，讓傳輸距離更遠

• +20 dBm，100mW的RF輸出

• 低到-137dBm的靈敏度

• 接收電流(RX current)低至10mA

• 同步字(Sync word)及起始字段(Preamble)識別與檢測

• 內(nèi)置溫度及低電池檢測功能

• I-CUBE-LRWAN軟件SDK支持，該SDK已通過LoRaWAN Class A認(rèn)證，保證了兼容性

在上電之前，先了解一下LoRa模塊與STM32開發(fā)板的硬件連接細(xì)節(jié)，在具體的代碼中，特別是使用LoRa模塊與Arduino連接時，這些細(xì)節(jié)都在在代碼中進行相應(yīng)的修改才能保證硬件正常工作

模塊與MCU之間通過SPI連接進行通信，DIO0~DIO3通過中斷來實現(xiàn)不同的狀態(tài)檢測，RESET實現(xiàn)硬件復(fù)位，另外模板使用的電壓規(guī)格為3V3，在與Arduino連接時要注意。SX1272 mbed shield支持mbed開發(fā)，各引腳之間的對應(yīng)關(guān)系如下

I-CUBE-LRWAN為配套的硬件提供了全套解決方案，不過只是客戶端也就是結(jié)點方面的代碼，我們知道，要完整的體驗LoRa，需要三個方面的要素：LoRa結(jié)點，網(wǎng)關(guān)，及Application。結(jié)點收集信息，通過LoRa RF發(fā)送給網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)再轉(zhuǎn)發(fā)給Application，一些CrowdSource站點如TTN、Thingspeak也提供了在線Application服務(wù)，最終的結(jié)果可以在WEB上呈現(xiàn)給用戶。I-CUBE-LRWAN提供了LoRa底層的代碼庫，如下

代碼庫的組織按功能進行了分組，如Mac文件夾包含了MAC層的相關(guān)協(xié)議，Phy則提供了物理層間的相關(guān)協(xié)議。要了解LoRa詳細(xì)的信息，這些w代碼提供了極好的參考。另外，SDK內(nèi)也包含了相關(guān)的測試?yán)�，如�?/p>

其中的End_Node提供了結(jié)點的演示，需要和網(wǎng)關(guān)配合使用，PingPong則提供了兩個結(jié)點之間的點對點通信，需要兩個LoRa結(jié)點協(xié)同完成，同時需要對二者的通信參數(shù)如SF、BW等做相同的設(shè)置。

使用MDK打開PingPong工程文件，編譯并將代碼寫入到NUCLEO開發(fā)板，在串口中可以看到如下信息

由于只有一塊開發(fā)板，看到串口輸出的都是超時信息，因為沒有Peer和它通信。

ST提供的SDK比較完善，兼容LoRaWAN規(guī)范V1.0.1，實現(xiàn)了A類及C類協(xié)議，支持ABP及OTAA設(shè)備激活。接下來的測試工作主要專注于LoRa本身，并與網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)簡單的通信。網(wǎng)關(guān)設(shè)備為Dragino LG01-P，這是深圳Dragino推出的一款低價網(wǎng)關(guān)，提供了硬件及部分網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)代碼，用戶可以在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)自己的具體應(yīng)用。