LoRa点对点系统1 需求分析

1 引入为更进一步了解LoRa终端和Contiki系统，我们设计一个P2P（Point to Point）系统。虽然该系统简单，我们还是采用软件工程的方法来实现，借此展示一个嵌入式产品的开发过程。2 连接设备如下图所示，2个LoRa终端，分别通过USB转UART连接2台PC，终端之间通过LoRa无线通信。这样一来，PC#i发送的数据，PC#j能远程接收；反之，亦然。当然，这2个终端也可以连接到同一台PC，只是不能体现LoRa远距离通信的功能。3 通信时序这4个设备的一次通信时序如下图所示：#1：PC#i接收用户数据；#2：PC#i将用户数据封装成UART帧#i，并交付给LoRa终端#i；#3：LoRa终端#i抽取用户数据，封装成RF数据包#i，通过LoRa射频发送；#4：LoRa终端#j接收到RF数据包#i，抽取用户数据，封装成UART帧#i；#5：LoRa终端#j将UART帧#i交付给PC#j。#6：PC#j打印用户数据。了解详情

LoRa开发8： 下载源代码

1 源代码下载地址源代码可以从以下链接下载http://download.csdn.net/detail/jiangjunjie_2005/96571612 开发环境与工具硬件平台：锐米LoRa终端http://www.rimelink.com/pd.jsp?id=2测试套件：USB转串口 + LoRa终端转接板https://shop140974727.taobao.com/?spm=2013.1.1000126.d21.DL6hVR仿真器： ST LINK V2https://item.taobao.com/item.htm?spm=2013.1.20141002.4.Sj743Y&scm=1007.10009.31621.100200300000004&id=540446816750&pvid=8a31520e-d2bd-4a21-b940-aa421c82d92dIDE环境：IAR for STM8http://www.rimelink.com/nd.jsp?id=33&_np=105_3153 编译对应的进程void main(void){//process_start(&TxRandData, NULL);//process_start(&RxPrintSNRRSSI, NULL);process_start(&PingPong, NULL);}在源代码main.c中，屏蔽不需要的进程，仅允许编译一个进程，即可将LoRa终端设置成对应的系统。如上例所示，编译了PingPong进程。4 源代码结构main.c 基于C语言系统的入口函数main.h 系统的全局配置文件Application应用程序，以Contiki系统的protothread方式组织Contiki Contiki操作系统Driver 驱动：ST官方驱动库和MCU外设驱动文件Project IAR环境下所有工程文档RF SX1278射频芯片驱动代码了解详情

LoRa开发7：PingPong系统

1 引言前2章介绍了SX1278的发送和接收，在此基础上，我们设计一个有趣的PingPong系统，更好地理解LoRa终端的收发逻辑。该系统将LoRa终端自动定义成2种角色：master和slave。master主动发送ping数据帧，接收pong数据帧；slave如果接收到ping数据帧，回应pong数据帧。2 整体逻辑流程如上图所示，当LoRa终端上电后，在（2 * PingPongPeriod）周期内没有接收到ping数据帧，它就认为自己是master。Master节点每隔（1 * PingPongPeriod）周期主动发送ping数据帧，然后启动RF接收，可能接收到pong回应帧（正常通信），也可能接收超时（slave没有上电或通信失败）。同理，当LoRa终端上电后，在（2 * PingPongPeriod）周期内接收到ping数据帧，它就认为自己是slave。Slave节点启动RF接收，如果接收到ping数据帧，它将发送pong回应帧。一个节点从上电，判断自身角色，根据角色处理逻辑，如下流程图所示。3 代码剖析PROCESS_THREAD(PingPong, ev, data){#definePING “ping, this is MASTER ofrime node.”#definePONG “pong, this is SLAVE of rimenode.”#definePING_SIZE 34#definePONG_SIZE 33staticbool s_bIsMaster;staticuint16_t s_wPingPongPeriod;staticint32_t s_lTxCnt = 0;staticint32_t s_lRxCnt = 0;PROCESS_BEGIN();InitSetLoRa();s_wPingPongPeriod =SX1278GetTimeOnAir(4) + SX1278GetTimeOnAir(4) + 15; 1/*Determine MASTER or SLAVE by RX “ping”. */SX1278Receive(2 * s_wPingPongPeriod); 2PROCESS_YIELD(); /* Yield until receive or timeout. */ 3SX1278SetSleep(); /* MUST stop RxContinuous mode manually. */ 4if(GetCompareRxFrame(PING, PING_SIZE)) 5{s_bIsMaster = FALSE;}else{s_bIsMaster = TRUE;}if(s_bIsMaster) /* Is MASTER */{while (1){/* TX “ping” */++s_lTxCnt;SX1278Send(PING, PING_SIZE); 6PROCESS_YIELD_UNTIL( (RF_Tx_Done == s_tRFResult) ||(RF_Tx_Timeout ==s_tRFResult) ); 7/* RX “pong” */SX1278Receive(s_wPingPongPeriod); 8PROCESS_YIELD(); /* Yield until receive a frame or timeout. */SX1278SetSleep(); /* MUST stop RxContinuous mode manually. */if (GetCompareRxFrame(PONG, PONG_SIZE)) 9{++s_lRxCnt;RIME_DBG( RIME_DBG_ON,“TxCnt=%ld, Rx Cnt=%ld, SNR=%d, RSSI=%d.\r\n”,s_lTxCnt, s_lRxCnt, s_chPacketSnr,s_nPacketRssi ); 10}}}else /* Is SLAVE */{while (1){/* RX “ping” */SX1278Receive(0); 11PROCESS_YIELD(); /* Yield until receive a frame or rx error. */SX1278SetSleep(); /* MUST stop RxContinuous mode manually. */if (GetCompareRxFrame(PING, PING_SIZE)) 12{/* TX “pong” */++s_lTxCnt;SX1278Send(PONG, PONG_SIZE); 13PROCESS_YIELD_UNTIL( (RF_Tx_Done ==s_tRFResult) ||(RF_Tx_Timeout == s_tRFResult) ); 14++s_lRxCnt;RIME_DBG( RIME_DBG_ON,“Tx Cnt=%ld, RxCnt=%ld, SNR=%d, RSSI=%d.\r\n”,s_lTxCnt, s_lRxCnt,s_chPacketSnr, s_nPacketRssi );}}}PROCESS_END();}Line#1：计算PingPong通信空中时间，添加15ms做为收发准备时间；Line#2：启动接收功能，超时时长为2倍PingPong通信空中时间；Line#3：阻塞进程，直到接收数据帧或超时；Line#4：设置SX1278为休眠，否则它将处于持续接收状态（那怕超时亦如此）；Line#5：GetCompareRxFrame()复制数据帧到解析工作区，比较是否为ping帧；Master节点逻辑Line#6：master节点发送ping数据帧；Line#7：阻塞进程，直到发送ping数据帧完毕；Line#8：启动接收功能，超时时长为PingPong通信空中时间；Line#9：比较是否为pong回应帧；Line#10：打印发送和接收数据帧个数，SNR和RSSI值；Slave节点逻辑Line#11：启动持续接收功能，为0表明关闭超时功能；Line#12：比较是否为ping数据帧；Line#13：slave节点发送pong回应帧；Line#14：阻塞进程，直到发送pong回应帧完毕；了解详情

LoRa开发6：接收数据帧

1 引言接收LoRa数据帧比发送稍复杂一些，接收是一个异步动作—-不知道下一帧什么时候到来；因为干扰或信号微弱等，接收可能会出错；甚至，当多次接收错误后，RF可能会宕机—-再也无法接收任何数据帧。本章，我们继续基于Contiki和SX1278，开发接收数据帧的代码。2 整体逻辑流程接收数据帧的整体逻辑流程如下所示，特别注意的是，添加了处理异常的代码：如果RF接收错误（硬件自检payloadcrc16失败）或数据帧错误（用户CRC16失败），进程会重启动RF的接收，以防止陷入宕机（根据我们多年的经验，这种缺陷是可能发生的）。3 进程时序t0时刻：进程启动RF接收；t1时刻：SX1278接收到数据帧，中断服务程序poll进程；t2时刻：进程检验数据帧的CRC16，闪烁LED，打印计数、SNR和RSSI；4 代码剖析PROCESS_THREAD(RxPrintSNRRSSI, ev, data){/*ATTENTION: stack variables can NOT cross any “XX_YIELD()”. */bool bFrameOK; 1RF_FRAME_RAND_DATA *p_stFrameData;staticint32_t s_lRxRandCnt = 0;PROCESS_BEGIN(); 2InitSetLoRa(); 3SX1278Receive(0);/* Explain: 0 means RX forever */ 4while(1){PROCESS_YIELD(); /* Yield until receive aframe. */ 5bFrameOK = FALSE;if (RF_Rx_Done == s_tRFResult) 6{/* Check CRC16 of this received frame. */s_stParseRFBuf.bySize = GetRadioBuf(s_stParseRFBuf.a_byBuf,RF_FIFO_SIZE); 7p_stFrameData = (RF_FRAME_RAND_DATA *)s_stParseRFBuf.a_byBuf;if ( p_stFrameData->wCRC16 ==util_CRC16( p_stFrameData,GET_ST_FLD_OFFSET(RF_FRAME_RAND_DATA, wCRC16)) ) 8{bFrameOK = TRUE;chip_LEDToogle();++s_lRxRandCnt;RIME_DBG( RIME_DBG_ON,“Rx Rand Cnt=%ld, SNR=%d,RSSI=%d.\r\n”,s_lRxRandCnt, s_chPacketSnr, s_nPacketRssi ); 9}}/*EXPLAIN: Restore the RX of RF if Rx-Error or frame is NOT integrity.*/if(!bFrameOK) 10{SX1278SetSleep();SX1278Receive(0);}}PROCESS_END(); 11}Line#1：小心！在Contiki系统自动变量不能跨越阻塞语句，详细原因请链接：http://blog.csdn.net/jiangjunjie_2005/article/details/44725997Line#2：Contiki进程的第一条语句，详解请链接：http://blog.csdn.net/jiangjunjie_2005/article/details/44600365Line#3：初始化SX1278，详解请链接：http://blog.csdn.net/jiangjunjie_2005/article/details/52824184Line#4：启动RF接收，参数为0代表关闭超时定时器，即持续接收；Line#5：阻塞进程，等待RF中断唤醒；Line#6：判断RF是否接收一帧数据；Line#7：从RF缓冲区复制数据帧到解析工作区；Line#8：检测数据帧的CRC16是否正确；Line#9：打印接收次数、SNR和RSSI，RIME_DBG()的原理和使用，请链接：http://blog.csdn.net/jiangjunjie_2005/article/details/51869953Line#10：如果接收错误或数据帧CRC16错误，重启动RF接收，防止宕机；Line#11：Contiki进程的最后一条语句，详解请链接：http://blog.csdn.net/jiangjunjie_2005/article/details/44600365了解详情

LoRa开发5：发送随机数据

1 引言学习需要循序渐进，做开发也不例外。在LoRa终端开发中，最简单的代码是通过SX1278发送数据帧。因此，我们先从发送开始，了解初始化SX1278和建立Contiki进程的入门知识。2 整体逻辑流程发送数据帧的整体逻辑流程如下所示，很明显，进程是一个无限循环：生成随机数据帧-> 发送 -> 生成随机数据帧 ->…3 初始化SX1278初始化SX1278的代码清单如下，它主要完成射频参数的配置。static void InitSetLoRa(void){SX1278Init(&s_stRFEvents); 1SX1278SetFreq(RADIO_FREQ); 2SX1278SetPAOutput(PA_OUTPUT_PIN_BOOST); 3SX1278SetTxPower(20); 4SX1278SetPreambleLen(6); 5SX1278SetLowDatarateOptimize(FALSE); 6SX1278SetFixLen(FALSE); 7SX1278SetCrcOn(TRUE); 8SX1278SetRxContinuous(TRUE); 9SX1278SetBandwidth(RF_BW_500000); 10SX1278SetSpreadingFactor(RF_SF_7); 11SX1278SetCodingRate(RF_FEC_4_5); 12SX1278SetLoRaSettings(); 13SX1278SetTxTimeout(SX1278GetTimeOnAir(255) + 10); 14return;}Line#1：传递一个回调函数指针数组给SX1278驱动，这样一来，当射频中断发生时，可以让调用者执行必需的动作 （一般用于给进程发消息）。该原理的解释，请链接：http://blog.csdn.net/jiangjunjie_2005/article/details/52798757Line#2：设置频率为470MHz；Line#3：使用PA（Power Amplifier，功率放大器）引脚输出；Line#4：设置发射功率为最大值20dBm；Line#5：设置preamble（前导码，用于接收同步）长度为6，根据我们多年的测试经验，6是最小值，低于该值将会导致接收误码率上升；Line#6：关闭低速率优化功能：当symbol驻空时间超过16ms时，打开此选项可以提高LoRa链路健壮性。注意：发送和接收双方必须设置一致！Line#7：允许发射数据帧长度可变；Line#8：使能SX1278对接收数据帧payload进行CRC16校验；Line#9：使能持续接收；Line#10：设置BW为500kHz；Line#11：设置扩频因子为7，即1symbol（每bit用户payload），LoRa扩频到2^7=128 chip（实际发射信号）；Line#12：设置前向纠错码，每发送4symbol，添加1symbol纠错码；Line#13：将设置参数写入SX1278寄存器（批量操作提高效率）；Line#14：设置发送超时为最大值（使用MCU定时器避免SX1278发送宕机）；4 进程时序t0时刻：进程生成随机数据帧，并发送；t1时刻：SX1278启动发送；t2时刻：SX1278发送完毕，中断服务程序poll进程；t3时刻：进程打印发送次数，再次生成随机数据帧和发送；5 代码剖析PROCESS_THREAD(TxRandData, ev, data){/*ATTENTION: stack variables can NOT cross any “XX_YIELD()”. */RF_FRAME_RAND_DATA *p_stFrameData; 1staticint32_t s_lTxRandCnt = 0;PROCESS_BEGIN(); 2InitSetLoRa(); 3while(1) 4{/* Makethe frame of random data, TX it. */p_stFrameData= (RF_FRAME_RAND_DATA *)s_abyTxRFBuf;MakeRandData(p_stFrameData->a_byBuf,sizeof(p_stFrameData->a_byBuf)); 5p_stFrameData->wCRC16= util_CRC16( p_stFrameData,GET_ST_FLD_OFFSET(RF_FRAME_RAND_DATA, wCRC16)); 6SX1278Send(s_abyTxRFBuf, sizeof(RF_FRAME_RAND_DATA)); 7/* Block process until Tx Done or timeout. */PROCESS_YIELD_UNTIL( (RF_Tx_Done == s_tRFResult) ||(RF_Tx_Timeout == s_tRFResult) ); 8++s_lTxRandCnt;RIME_DBG(RIME_DBG_ON, “Tx Rand Cnt=%ld\r\n”, s_lTxRandCnt); 9}PROCESS_END(); 10}Line#1：小心！在Contiki系统自动变量不能跨越阻塞语句，详细原因请链接：http://blog.csdn.net/jiangjunjie_2005/article/details/44725997Line#2：Contiki进程的第一条语句，详解请链接：http://blog.csdn.net/jiangjunjie_2005/article/details/44600365Line#3：初始化SX1278；Line#4：一般而言，进程都是无限循环；Line#5：生成随机数据；Line#6：计算CRC16，宏GET_ST_FLD_OFFSET()用于取结构体中域的偏移；Line#7：发送随机数据帧；Line#8：阻塞进程，直到发送数据帧结束或超时；Line#9：打印总发送次数，RIME_DBG()的原理和使用，请链接：http://blog.csdn.net/jiangjunjie_2005/article/details/51869953Line#10：Contiki进程的最后一条语句，详解请链接：http://blog.csdn.net/jiangjunjie_2005/article/details/44600365了解详情

LoRa开发4：移植Contiki

1 LoRa终端需要OS吗？尽管工程师有很多理由拒绝在LoRa终端上使用OS（Operating System，操作系统）：“它很复杂”，“没必要”，“内存太小”，“有学习成本”，“要改变编程思维”，“可能不稳定”……然而，基于以下理由，我们强烈推荐移植一个小型OS降低复杂度LoRa终端的复杂度其实比我们想象的要高：它需要驱动SX1278，这需要处理很多事件，如接收数据超时，接收数据错误等；它需...了解详情

LoRa开发3：终端驱动设计

1 引言从表面看，终端驱动就是MCU通过读写SX1278的寄存器，实现射频收发功能。然而，一个优秀的驱动设计，至少满足以下设计目标；最具喜挑战的是，有些目标是相互抵触的。提供机制：区分策略和机制，驱动仅提供机制，由用户进程实现策略；接口简单：接口越简单，驱动越好使用，另外，更好实现“高内聚、低耦合”；提高效率：最大化硬件设备性能，是驱动的重要使命；节能内存：内存复用和指针传递等方法可以节省MCU宝贵的内存；...了解详情

LoRa开发2：终端硬件平台

1 硬件基本框图一般而言，LoRa终端主要部件包括：MCU，SX1278，TCXO，RF_SWITCH，它们的功能如下表

部件	功能
MC	驱动SX1278，实现无线网络协议，与用户系统交互等
SX127	完成LoRa无线信号的接收与发送
TCX	为SX1278高频电路提供精确时钟
RF_SWITC	为半双工的SX1278切换输入或输出状态

一个LoRa终端硬件框图如下所示在实际工程应用中，为更好地移植射频...了解详情

LoRa开发1：LoRa设计10问

引言近2年来，LoRa技术在国内受重视，从高校到企业，再到自主创业者，都在了解和研究。作为从事LoRa研发3年，推出2代LoRa网关的锐米通信，接触许多问询LoRa技术的客户。为此，我们解释一些LoRa技术的常见问题。1问：LoRa是什么？答：LoRa是Long Range（长距离）的简称，是一种长距离、低功耗无线通信技术。2009年法国公司Cycleo设计出一种优异的扩频通信算法，后来，该公司被美国semtech公司收购，后者于2013年推出LoRa芯片。目前，semtech公司是LoRa芯片唯一供应商。2问：LoRaWAN是什么？答：LoRaWAN是LoRa Wide Area Network（LoRa广域网）的简称，是基于LoRa技术的一种通信协议。它主要包括三个层次的通信实体：LoRa终端、LoRa网关和LoRa服务器。LoRaWAN是一个较庞大的体系结构，支持CLASS A / B / C三种终端，使用LoRa MAC协议为网关和终端提供防冲突通信和同步机制，有4种服务器角色，分别担任：网络连接、应用管理、接入控制和用户数据。它的层次关系如下：3问：LoRa有什么优点？答：最大的优点是长距离传输，采用扩频增益，它的传输距离约FSK的3倍；其次是低功耗，尽管它通信距离空旷能达到5km，仍保持良好的节能特性；再次，它工作在免费ISM频段，这为普通民众使用该无线网络打开了一道便捷之门，极大降低网络铺设成本。4问：LoRa有哪些缺点？答：第一个缺点，传输速率低，因为扩频调制后的通信带宽窄，一般只适合传感器网络；第二个缺点，硬件价格高，推出市场的时间不长，没有大规模应用，成本没有被摊薄；第三个缺点，LoRaWAN核心技术（通信协议和算法）需要缴纳会费才能获取，这提高了研发成本和难度。5问：LoRa与常见无线技术的区别？答：确实，我们身边的无线技术已经很多了：3G/4G、WiFi、蓝牙和ZigBee，为什么还需要LoRa这种无线技术呢？其实，每种无线技术都只能适应特定通信场景，需要配合使用才能构建高效率、低成本的网络。打个比方，现代化的军事组织，单兵武器都是配合使用，才能达到最佳火力配制。

无线技术

类比武器

距离...

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四个案例告诉你“定制树莓派”在企业级市场大有所为

树莓派自2012年推出以来，经过4年技术积淀以及社区运营，它在创客中间已经具备相当的名气了，去年仅英蓓特出货量就达到200多万片，这个对非消费类电路板块来说，是一个很不错的成绩了。近年来智能硬件概念的兴起，再加上国家层面大力推动“互联网+”、“智慧城市”，越来越多的传统企业参与其中，由此也诞生了很多新的创业公司以及新的业务，涌现出一批批刷新三观的应用。在这个讲究速度与激情的商业时代，比竞争对手先一...了解详情