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轻松实现远距离通信——P-NUCLEO-LRWAN1评测

P-NUCLEO LRWAN1 ST LoRa SemTech 低功耗远距通信

2017-06-05
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作者：SATURN
来源：21ic

[导读]
LoRa之风愈吹愈劲，ST也与SemTech合作推出了P-NUCLEO的LoRa套装、一个Discovery的LoRa板子以及一个拓展板。这次我们就先来给大家评测一下基础版的入门P-Nucleo-LRWAN1套装，一起来看看STM32+LoRa会有什么化学反应产生。

结点与网关交换信息的不同方式，又可以分为三类：

• Class A: 低功耗模式，必须实现

• Class B: 低延迟，可选实现

• Class C: 无延迟，可选实现，功耗较大

目前各种LoRa设备具体实现的方式不一，一般来说网关为了处理大量的数据连接，通常采用DC电源供电，根据结点实现的类型，定时或连续处理来自结点的信息。结点则根据实际情况，采取A/B/C类中的一种模式与网关交换信息。

LoRa网关在LoRaWAN中起着至关重要的作用，网关作为网络及结点的桥接设备，是必不可少的。只是现在对于个人用户来说，网关的费用还是太高了，如Contuit网关及相关的LoRa模块一起购买的话大约需要500美元。当然如果只是为了体验及测试，可以使用LoRa模块结合Linux系统来架设一个简单的LoRa网关。

此次的P-NUCLEO-LRWAN1评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模块提供了高达157dB的链路预算功能，让传输距离更远

• +20 dBm，100mW的RF输出

• 低到-137dBm的灵敏度

• 接收电流(RX current)低至10mA

• 同步字(Sync word)及起始字段(Preamble)识别与检测

• 内置温度及低电池检测功能

• I-CUBE-LRWAN软件SDK支持，该SDK已通过LoRaWAN Class A认证，保证了兼容性

在上电之前，先了解一下LoRa模块与STM32开发板的硬件连接细节，在具体的代码中，特别是使用LoRa模块与Arduino连接时，这些细节都在在代码中进行相应的修改才能保证硬件正常工作

模块与MCU之间通过SPI连接进行通信，DIO0~DIO3通过中断来实现不同的状态检测，RESET实现硬件复位，另外模板使用的电压规格为3V3，在与Arduino连接时要注意。SX1272 mbed shield支持mbed开发，各引脚之间的对应关系如下

I-CUBE-LRWAN为配套的硬件提供了全套解决方案，不过只是客户端也就是结点方面的代码，我们知道，要完整的体验LoRa，需要三个方面的要素：LoRa结点，网关，及Application。结点收集信息，通过LoRa RF发送给网关，网关再转发给Application，一些CrowdSource站点如TTN、Thingspeak也提供了在线Application服务，最终的结果可以在WEB上呈现给用户。I-CUBE-LRWAN提供了LoRa底层的代码库，如下

代码库的组织按功能进行了分组，如Mac文件夹包含了MAC层的相关协议，Phy则提供了物理层间的相关协议。要了解LoRa详细的信息，这些w代码提供了极好的参考。另外，SDK内也包含了相关的测试例程，如下

其中的End_Node提供了结点的演示，需要和网关配合使用，PingPong则提供了两个结点之间的点对点通信，需要两个LoRa结点协同完成，同时需要对二者的通信参数如SF、BW等做相同的设置。

使用MDK打开PingPong工程文件，编译并将代码写入到NUCLEO开发板，在串口中可以看到如下信息

由于只有一块开发板，看到串口输出的都是超时信息，因为没有Peer和它通信。

ST提供的SDK比较完善，兼容LoRaWAN规范V1.0.1，实现了A类及C类协议，支持ABP及OTAA设备激活。接下来的测试工作主要专注于LoRa本身，并与网关实现简单的通信。网关设备为Dragino LG01-P，这是深圳Dragino推出的一款低价网关，提供了硬件及部分网关实现代码，用户可以在此基础上实现自己的具体应用。