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  • 使用Arduino Nano驱动Lora模块

    使用Arduino Nano驱动Lora模块

    为什么选用Lora

    射频通信芯片有很多种,但是一般在同样功耗下,距离没有Lora远;同等范围下,没有Lora节能。
    Lora通信只适用于低速率,高延时的场合,与WiFi正好相反。

    • 考虑在野外,没有移动通信网络覆盖的环境下,收集传感器数据,适合使用。
    • 在设密度大,使用移动通信网络成本过高,使用Lora来统一收集数据,例如远程抄表。

    Lora作为物联网的一种通信技术选型,正好是移动通信网络,WiFi的补充。

    完整项目

    我使用一个Arduino Nano 来驱动Lora模块,另外加了一个BMP085(I2C接口)气压传感器,一个光敏电阻,一个按钮。

    使用PlantformIO平台开发。(比Arduino IDE好用很多)

    实现功能有:

    • 参考arduino-LoRa双向通行的自有简单协议;
    • 获取传感器的温度,气压数据,光亮度;
    • 获取供电电池电压;
    • 定时通过Lora发送数据,按键强制发送一条数据;
    • 使用链表缓存需要发送的内容,避免频繁发送时候影响数据接收;
    • 接收Lora数据:
      • 指令led点亮灯2秒;
      • 指令ping,返回pong;

    项目地址: https://github.com/formatkm/lora_node

    Lora模块

    • 串口模块
    • SPI接口模块

    一般串口模块连接相对简单,与其他无线模块AT指令不同(例如:蓝牙模块、GPRS模块),还需要对GPIO口连接控制引脚完成状态配置操作,我想这个是因为需要比达到比较快的切换速度。

    SPI口接口直接操作寄存器完成对芯片的操作和数据的发送接收。优点是可以自定义自己的通信协议,而且是要使用的是同种sx127X系列的芯片的模块都可以相互通信。

    串口模块内部实际是有一个单片机控制Lora芯片,实现的自己的一套通信协议,一般同一个厂家的模块才可以互相通信。

    基本概念

    • RSSI:信号强度指示,用来判定链接质量,数字越大通信效果越好。

    • SNR:信噪比,电平与噪声电平之比。数字越大通信效果越好。

    • Preamble
      前导码用于保持接收机与输入的数据流同步。作用是提醒接收芯片,即将发送的是有效信号。

    • Header
      可以通过操作模式,选择显示/隐式两种Header类型:在RegModemConfig1寄存器上,通过设定ImplicitHeaderModeOn选择

    • 显式报头模式
      LoRa默认都为显式Header模式,在这种模式下,Header会包含Payload的相关信息,包括:

    •   Payload长度(byte)
      
    •   前向纠错编码率
      
    •   是否使用CRC(16位)
      
    • 隐式报头模式
      在特定情况下,如果Payload长度、编码率以及CRC为固定值或已知,则可以通过隐式Header模式来缩短发送时间。。该情况下 ,需要手动设置无线链路两端的Payload长度、错误编码率以及CRC。。。

    • IQ signal:极性信号反转,用于标识上行,下行,避免多个节点间互相冲突,节点间不能互相通信

    接线

    按钮接到D3,使用中断引脚

    • SPI接口
    SCK  <----> D13
    MISO <----> D12
    MOSI <----> D11
    NSS  <----> D10
    REST <----> D09
    DIO0 <----> D02 (中断)
    
    • I2C
    SDA  <----> A4
    SCL  <----> A5
    
    • 其他
    LED  <----> D06
    KEY  <----> D03
    光敏  <----> A2
    

    驱动程序代码

    基于ArduinoSx1278驱动有(测试使用顺序):

    • LoRaLib (已不在维护,使用RadioLib替代)
    • RadioLib (支持多种无线芯片,更专业)
    • arduino-LoRa (简单好用,封装配置)

    最终选用的是arduino-LoRa,使用RadioLib 在实现双向通行上遇到问题(C++功力不够)。

    arduino-LoRa最大的好处就是简化了很多芯片参数的配置,如果业余选手要配置好参数能够实现两个模块通信是个艰巨的挑战,这也是串口Lora模块的优势,不用去关心复杂的通信参数配置。

    阅读arduino-LoRa代码,你会发现很多参数都有范围判断的默认值,如果设置超出范围也不会出错。

    要实现模块连通,SPI接线基本不会有问题。最重要的是NSSRESTDIO0这三个不能接错,对于Arduino板DIO0一定要接在有中断的引脚上

    DIO0也称IRQ引脚,在模块有数据接收,发送完毕后会有一个电平指示(高度单片机,要接受数据或者数据发送完毕),所以必须接到中断引脚,普通GPIO脚速度达不到。

    const int csPin = 7;          // 也就是NSS接口
    const int resetPin = 6;       // reset引脚 
    const int irqPin = 2;         // 必须是中断引脚,Arduino Nano只有2、3脚为中断
    

    初始化模块

    LoRa.setPins(csPin, resetPin, irqPin);// set NSS, reset, DIO0 pin
    
    if (!LoRa.begin(433E6)) {             // 初始化使用频率 433 MHz
        Serial.println("LoRa init failed. Check your connections.");
        while (true);                       // 失败后停止执行
    }
    

    测试

    使用arduino-LoRa的例子程序,如果接线正确,那么Arduino中烧入程序,会打赢出Sx1278的寄存器信息。

    https://github.com/sandeepmistry/arduino-LoRa/blob/master/examples/LoRaDumpRegisters/LoRaDumpRegisters.ino

    参考链接

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/format/p/12363861.html
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