1、目標(biāo)

通過(guò)本 LAT 實(shí)現(xiàn)一個(gè)從 LoRa 節(jié)點(diǎn)、LoRa 服務(wù)器、終端應(yīng)用之間的數(shù)據(jù)或者命令的相互傳輸?shù)倪^(guò)程。

2. 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

為了實(shí)現(xiàn)上面目標(biāo)，需要準(zhǔn)備一些必要的軟件和硬件。軟件的安裝、硬件的介紹和STM32CUBEMX 工具的使用，在本 LAT 中不做介紹。

3.. 服務(wù)器端賬號(hào)和網(wǎng)關(guān)注冊(cè)

這里只是簡(jiǎn)單描述，詳情請(qǐng)參考 UM2587，可以到 WWW.ST.COM 網(wǎng)站下載

3.1. 賬號(hào)注冊(cè)

首先，要在遠(yuǎn)程服務(wù)器上注冊(cè)自己的賬戶，本實(shí)驗(yàn)以 www.loriot.io 提供的免費(fèi)服務(wù)器為例，創(chuàng)建自己的賬戶, 見(jiàn)圖 2。請(qǐng)注意，在注冊(cè)時(shí)選擇正確的服務(wù)器網(wǎng)站。在本實(shí)驗(yàn)中，我們選擇了 Singapore 的服務(wù)器，網(wǎng)址是 ap1.loriot.io

3.2.配置網(wǎng)關(guān)

在成功正確的注冊(cè)完賬戶之后，我們需要在這個(gè)賬戶下注冊(cè)我們需要的網(wǎng)關(guān)。其中需要注意幾個(gè)方面：

?配置網(wǎng)關(guān)使用不同的頻段，在本實(shí)驗(yàn)中我們使用的是 CN470,如果網(wǎng)關(guān)地址不是的CN470 的話，需要使用下面 AT 指令對(duì)網(wǎng)關(guān)設(shè)備進(jìn)行修改：

AT+CH=CN470PREQUEL

AT+CH=0,471.5,A

AT+CH=1,471.7,A

AT+CH=2,472.9,A

AT+CH=3,472.1,A

AT+CH=4,472.3,B

AT+CH=5,472.5,B

AT+CH=6,472.7,B

AT+CH=7,472.9,B

AT+CH=8,OFF

AT+CH=9,OFF

?調(diào)整 LoRaWAN 服務(wù)器, MAC 地址, 網(wǎng)關(guān)的 EUI。在做實(shí)驗(yàn)之前需要確認(rèn)網(wǎng)關(guān)鏈接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和你注冊(cè)這個(gè)網(wǎng)關(guān)的服務(wù)器一致。本實(shí)驗(yàn)中使用的是 Singapore，而缺省的是 EU1,所以要使用下面 AT 指令進(jìn)行修改。

AT+PKTFWD=ap1.loriot.io,1780,1780

3.3.注冊(cè)網(wǎng)關(guān)和設(shè)備

? 注冊(cè)網(wǎng)關(guān)， 登錄注冊(cè)的賬戶后，可以看到下圖的 LORIOT 的 Dashboard。選擇“Register a new gateway”進(jìn)行網(wǎng)關(guān)注冊(cè)，一般我們選擇基礎(chǔ)平臺(tái)為“PacketForwarder STM”，然后從我們網(wǎng)關(guān)設(shè)備的串口 log 拷貝 MAC 地址。

? 注冊(cè)設(shè)備，請(qǐng)注意這點(diǎn)需要用到后面的一些參數(shù)（device EUI, Join EUI, Applicationkey），所以剛開(kāi)始實(shí)驗(yàn)可以先跳過(guò)這里。請(qǐng)選擇[Loriot Dashboard]>[Application]>[SampleApp]>[Enroll Device]。然后按照步驟注冊(cè)。

? 在注冊(cè)完成后，[Loriot Dashboard]>[Application]>[SampleApp]>[output]拷貝外部應(yīng)用訪問(wèn)服務(wù)器的連接，后面的 cubemx 需要用到。

下面兩個(gè)范例分別為參考地為相鄰層 L2 和參考地為兩側(cè)共面加參考層 L2 的仿真結(jié)果，仿真的阻抗為

單端 50ohm。從結(jié)果可以看出增加兩側(cè)共面為參考層可以減小阻抗線的寬度。

下面的范例圖 8 為采用 L3 參考層為參考地時(shí)的仿真結(jié)果，與圖 7 相比，結(jié)果顯示由于參考地距離射

頻走線更遠(yuǎn)，在保持共面地間距不變的情況下需要更寬的走線來(lái)達(dá)到同樣的 50ohm 阻抗。如果覺(jué)得阻

抗線的寬度不理想可以適當(dāng)調(diào)整阻抗線與兩側(cè) GND 之間的間距。

圖 9 為差分 100ohm 阻抗線設(shè)置范例，可通過(guò)差分線之間的間距，差分線寬度，差分線與兩側(cè) GND

間距以及參考平面來(lái)調(diào)整阻抗。

4.設(shè)備搭建

在創(chuàng)建工程之前，下載最新的 STM32CUBEWL 軟件包、X-CUBE-MEMS1和 STM32CUBEMX 并安裝。

4.1. 創(chuàng)建工程

? 首先，打開(kāi) STM32CUBEMX，選擇從“Start my project from Example”生成工程，然后搜索 Keyword “LoRaWAN_End_Node”.

? 然后，雙擊選中的工程。并且選擇一個(gè)保存實(shí)驗(yàn)工程的路徑。這個(gè)時(shí)候，我們就可以看到一個(gè)基本的 STM32CUBEMX 工程。

? 也可以直接從 STM32WL 的 Library 路徑下面，在下面路徑下，復(fù)制并粘貼工程文件STM32Cube_FW_WL_V x.x.xProjectsNUCLEO

WL55JCApplicationsLoRaWANLoRaWAN_End_Node , 然后重命名為LoRaWAN_End_Node_Sensor,最后打開(kāi)工程文件里面的 STM32CUEMX 工程文件。

? 接著對(duì)工程做一些簡(jiǎn)單的修改：

1. 配置頻段，缺省的頻段是歐洲頻段，本實(shí)驗(yàn)使用的中國(guó)頻段 CN470.見(jiàn)圖 4.

2. 增加 sensor 的配置。

a) 選擇正確的 sensor 型號(hào)驅(qū)動(dòng)軟件，使用溫度、濕度和壓力。見(jiàn)圖 5。

b) 使能訪問(wèn) sensor 板的 I2C2 外設(shè)，根據(jù) NUCLEO-WL55JC2 原理圖，

配置對(duì)應(yīng)的 I2C 總線 GPIO 為 PA11 和 PA12,見(jiàn)圖 6。

c) 使能 senor 板，并且選擇正確的 i2c 驅(qū)動(dòng)見(jiàn)圖 7.

d) 生成代碼。見(jiàn)圖 8

3. 代碼修改

(i) 添加宏定義，在 IAR 的“Option 設(shè)置->C/C++ Compiler->Preprocessor”的 “Define symbols”中添加 X_NUCLEO_IKS01A3”，見(jiàn)圖 9。

(ii) 找到 sys_sensors.h 使能 Sensor, 見(jiàn)圖 10.#define SENSOR_ENABLED 1

(iii) 在“l(fā)ora_app.c”的“SendTxData”函數(shù)中，修改 Lora 提取的上傳數(shù)據(jù)，見(jiàn)圖 11.

(iv) 為了更加容易加入網(wǎng)絡(luò)，將CN470_FIRST_RX1_CHANNEL 改為“( (uint32_t) 470300000 )”。

(v) 將 BSP_BUTTON_SWx_IT_PRIORITY 改為 15。

(vi)將由于有 sensor 讀取，所以關(guān)掉低功耗模式。

#define LOW_POWER_DISABLE 1

(vii)最后編譯運(yùn)行,可以從串口 log 看到下面的運(yùn)行信息，如圖 12，然后拷貝設(shè)

備信息（device EUI, Join EUI, Application key）繼續(xù)完成 3.3 對(duì)設(shè)備的注冊(cè)。

5.創(chuàng)建 STM32CubeMonitor 工程

通過(guò)創(chuàng)建一個(gè) STM32CubeMonitor 工程，來(lái)顯示 sensor 的數(shù)據(jù)，從而達(dá)到終端數(shù)據(jù)的利用展示。

5.1. 創(chuàng)建一個(gè)新的 STM32CubeMonitor 工程。

1. 打開(kāi) STM32CubeMonitor, 單擊圖 12 的“+”圖標(biāo)，創(chuàng)建一個(gè) flow。

2. 雙擊默認(rèn) basic flow, 然后單擊“Delete”按鈕，見(jiàn)圖 13。

3. 修改 新 flow 的名字為自己想要的名字，這里改為STM32WL_Sensor_Dashboard，見(jiàn)圖 14。

4. 創(chuàng)建與 flow 關(guān)聯(lián)的 Dashboard, 見(jiàn)圖 15。

5. 創(chuàng)建關(guān)聯(lián)的 group 并且修改，將鼠標(biāo)放置在新建 tab 上，選擇“+tab”添加 group ，并且通過(guò)選擇“edit”編輯需要的名字，這里設(shè)為

“STM32WL_Sensor_Dashboard”，見(jiàn)圖 16。

6. 用與步驟 5 相同的方式，修改 group 為“STM32WL_Sensor”

5.2. 添加需要的控件。

1. 從控件面板中拖拽需要的控件到 flow 中，從而實(shí)現(xiàn)需要顯示的功能。這里需要用到 2個(gè) TEXT 控件來(lái)顯示文本信息；3 個(gè) gauge 來(lái)顯示 sensor 數(shù)據(jù)；兩個(gè) function 控件來(lái)，轉(zhuǎn)換 json 格式，一個(gè) comment 來(lái)提示輸入；一個(gè) websocket 輸入和一個(gè)websocket 輸出；一個(gè) led 來(lái)顯示板子 LED 燈狀態(tài)，一個(gè) switch 來(lái)個(gè)控制板子的LED 燈的顯示。見(jiàn)圖 17。

2. 逐個(gè)雙擊 flow 上的每個(gè)控件打開(kāi)其屬性窗口，接著對(duì)逐個(gè)的參數(shù)進(jìn)行修改，并將它關(guān)聯(lián)到“STM32WL_Sensor”group。

? 修改“comment”控件，修改名字為“Remind”在文本框內(nèi)添加一些提醒內(nèi)容，如“Edit the "Loriot Uplink" node with your LORIOT WebSocketToken；you will find your LORIOT WebSocket Token under Application ->SampleApp -> Output.”

? 修改其中一個(gè)“TEXT”控件，修改 Label 為“STM32WL_Sensor_Dashboard”；修改 Name 為 “Title”；選擇 group 為“STM32WL_Sensor”；size 設(shè)置 6x2，最后我們還再統(tǒng)一調(diào)整。在 layout 根據(jù)需要選擇顯示時(shí)的字體排列。

? 修改另外一個(gè)“TEXT”控件，修改 Label 為“LED”；修改 Name 為 “LED Status”；選擇 group 為“STM32WL_Sensor”；size 設(shè)置 1x1，在 layout 根據(jù)需要選擇顯示時(shí)的字體排列。

? 修改“Websocket in”控件，選擇 Type 為“connect on”；修改 Name 為“Loriot uplink”；添加 path 為前面提到的從服務(wù)器獲取的 link（見(jiàn) 3.3），

這個(gè)例程中用到為“wss://ap1.loriot.io/app?token=vnoGCAAAAA1hcDEubG9yaW90LmlvXyeT

wWbRSI-MCBQC04gzTg==”

? 修改“Websocket out ”控件，選擇 Type 為“Connect to”；修改 name 為“Loriot DownLink”，path 它會(huì)自動(dòng)填充 websocket in 的路徑。

? 修改 “LED”控件，修改 Name 為 “LED”；選擇 group 為“STM32WL_Sensor”；size 設(shè)置 1x1;在“Colors for value of msg.payload”下，單擊“X”刪掉一個(gè)選項(xiàng)，并且點(diǎn)擊下拉箭頭將類型選為“number”，同時(shí)將 number 設(shè)為“1”，然后選擇一個(gè)你喜歡的顏色，意思是當(dāng)收到數(shù)字為“1”時(shí)，顯示紅色。如圖 18.

? 修改 “json”控件，修改 Name 為 “json”，其它的默認(rèn)就可以了。

? 修改一個(gè) function 控件，修改名字為“Decode Sensor Parameter ”,這里我們需要寫(xiě)一個(gè)函數(shù)來(lái)提取 sensor 數(shù)據(jù)，在“ON message”選項(xiàng)添加函數(shù)如圖 19：

if (msg.payload.cmd ==="tx") return ;

var LedState = {payload: parseInt("0x" + msg.payload.data.substring(0, 2))};

var Pressure = {payload: parseInt("0x" + msg.payload.data.substring(2, 6))};

var Temperature = {payload: parseInt("0x" + msg.payload.data.substring(6, 8))};

var Humidity = {payload: parseInt("0x" + msg.payload.data.substring(8, 12))};

return [ LedState,Pressure, Temperature, Humidity];

同時(shí)在“Setup”選項(xiàng)中設(shè)置輸出個(gè)數(shù)為 4；

? 修改“Switch”控件，修改 Label 為“LED ON/OFF”；修改 Name 為 “LED Switch”；選擇 group 為“STM32WL_Sensor”；size 設(shè)置為 3x1; 添加一個(gè)topic 域?yàn)椤?/span>MessageTx_LED”，如圖 20.

? 修改另一個(gè)“function”控件，修改名字為“Encode LED Parameter ”,這里需要一個(gè)函數(shù)來(lái)提取 sensor 數(shù)據(jù)，在“ON message”選項(xiàng)添加函數(shù)如圖 21，請(qǐng)注意這里用了 Device EUI, 這里需要從節(jié)點(diǎn)設(shè)備的信息 log 中獲取。

? 修改“Gauge”控件，現(xiàn)在任意一個(gè)“Gauge”控件，雙擊設(shè)置屬性，選擇group為“STM32WL_Sensor”，size設(shè)置為4x3，Label為“Pressure”， range的 min 為“900”，max 為“1100”，如圖 22.

? 同理修改其它“Gauge”控件，選擇一個(gè)“Gauge”控件，雙擊設(shè)置屬性，選擇group 為“STM32WL_Sensor”，size 設(shè)置為 4x3，Label 為“Temperature”，range 的 min 為“0”，max 為“50”。

?修改“Gauge”控件，將最后一個(gè)“Gauge”控件，雙擊設(shè)置屬性，選擇group為“STM32WL_Sensor”，size設(shè)置為 4x3，Label為“Humidity”， range的 min 為“0”，max 為“100 “.

3. 修改完控件之后，我們需要將其所有的控件關(guān)聯(lián)在一起。將一個(gè)控件的節(jié)點(diǎn)拖拽到另外一個(gè)需要關(guān)聯(lián)的控件即可，如圖 23。這里要特別注意的是 decoder 的輸出函數(shù)的輸出值的順序必須跟你需要顯示的值一致，這里是按照“LedState,Pressure,Temperature, Humidity”順序，所以必須是 led 控件連接到最上面一個(gè)輸出口。

4. 按照之前 5.1.5 的方式再次選擇 Dashboard-》layout 對(duì)顯示界面進(jìn)行布局。如圖 24。

圖中右側(cè)寬度是總的顯示寬度，長(zhǎng)度自動(dòng)根據(jù)顯示而設(shè)定的。單擊控件上的鎖定圖標(biāo)，從而鎖定顯示，然后拖拽而改變大小，按住鼠標(biāo)左鍵移動(dòng)位置。在在適當(dāng)調(diào)整之后，點(diǎn)擊 STM32CubeMonitor 右上角的“DEPLOY”部署工程,然后點(diǎn)擊“DASHBOARD”,顯示效果，如果不滿意，可以再次用前面的方式對(duì)界面多次布局，直到滿意為止。如圖 25。

5. 將網(wǎng)關(guān)通電確保接入外部網(wǎng)絡(luò)（Internet），然后 sensor 節(jié)點(diǎn)通電，確保節(jié)點(diǎn)加入LoRa 網(wǎng)絡(luò)，可以通過(guò)節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)的串口數(shù)據(jù)確認(rèn)是否正確，在網(wǎng)關(guān)和節(jié)點(diǎn)工作正常后，點(diǎn)擊“DASHBOARD”按鈕，我們就可以看到圖 26 的效果。

文檔中所用到的工具及版本

? STM32CUBEMX 版本 6.3

? STM32CUBEMonitor 版本 1.3

? IAR 編譯器 版本 9.0

? X-CUBE-MEMS1 版本 9.0