如何利用Lora實現(xiàn)迷你氣象站的設(shè)計

本文介紹的是一個基于 Lora 的迷你氣象站，通過 TTN 和 Cayenne LPP 測量溫度、濕度、壓力和風(fēng)向。

使用此B-L072Z-LRWAN1板與 STM 的 Mems-Sensor Arduino Shield X-NUCLEO-IKS01A1或X-NUCLEO-IKS01A2結(jié)合使用，您可以將無線物聯(lián)網(wǎng)與溫度、壓力、濕度和磁傳感器等簡單傳感器相結(jié)合。該項目使用The Things Network和 Cayenne LPP對演示固件進(jìn)行了改編，以構(gòu)建 WindVane 氣象站。

除了 3D 打印機(jī)、PCB 演示板和完整的工具集之外，還有一個額外的要求是一些金屬結(jié)構(gòu)硬件，以使其輕松旋轉(zhuǎn)：一個 28/15 毫米的軸承粘在 20 厘米長的桿（M8 桿）上。

一些顯示 20 公里以上范圍的簡單 Lora 模塊測試：LinkedIn。

1.設(shè)置STM工具和固件

訪問 STM 網(wǎng)站并下載LoraWan和STM 開放式開發(fā)環(huán)境SW4STM32（基于 Eclipse）。

安裝 SW4STM32 （Eclipse）并可選安裝 LoraWan 軟件（STM32CubeExpansion_LRWAN_V1.1.0）到一個新的工作區(qū)目錄（不要更改目錄結(jié)構(gòu)的命名）。

從該項目下載新的 End_Node 固件，并在工作空間中添加 LoraWan 項目目錄。（Zip 文件包含完整的項目目錄）：

《workspace》\STM32CubeExpansion_LRWAN_VANE1.1.0\Projects\Multi\Applications\LoRa\End_Node\。。.

《workspace》\STM32CubeExpansion_LRWAN_VANE2.1.0\Projects\Multi\Applications\LoRa\End_Node\。。.

啟動.project文件。位置：。。\End_Node\SW4STM32\B-L072Z-LRWAN1\mlm32l07x01\.project。查看 Eclipse 中的代碼

下一步設(shè)置 Lora 網(wǎng)絡(luò)信息（通過 TTN）。

2. 獲取你的 Lora-Board 的設(shè)備 EUI

B-L072Z-LRWAN1配備了 Murata 模塊，其中包含 Semtech Lora Radio 和 SMT32L0 MCU。此無線電有一個唯一的設(shè)備標(biāo)識符，稱為［設(shè)備 EUI］。該板出廠時配備了固件，可通過虛擬 Com 端口顯示設(shè)備 EUI。因此，通過 USB 連接您的 Loraboard 并打開像 Putty 或 TeraTerminal 這樣的終端（115200 波特率，8 位 1 停止位，noparity，F(xiàn)lowctrl XonXoff）。

如果您沒有找到正確的 COM 端口，請檢查系統(tǒng)上的設(shè)備管理器并查找 ST-link Virtual Comport。你會看到這樣的東西：

復(fù)制并保存DevEui十六進(jìn)制代碼，您在 TTN 需要它。AppEui 和 AppKey 也將通過 TTN 獲取。

3. 設(shè)置你的 TTN 應(yīng)用程序和設(shè)備

前往TTN并打開或設(shè)置您的帳戶。轉(zhuǎn)到您的控制臺并啟動一個使用OTAA（無線激活）的新應(yīng)用程序。TTN 將發(fā)出一個Application EUI，復(fù)制此十六進(jìn)制代碼。在您的應(yīng)用程序中創(chuàng)建一個新設(shè)備。這需要上一節(jié)的 DevEui。TTN 還將生成一個名為Application Key的安全密鑰，因此也復(fù)制它。它在您的設(shè)備概覽中顯示如下內(nèi)容：

您可以點擊眼睛圖標(biāo)使 App Key 可見。同時還可以使用 ‘《》’ 更改十六進(jìn)制代碼樣式 - 將其復(fù)制到 C 代碼中。

4. 定制你的 Lora 應(yīng)用程序 C 代碼：Comissioning.h

現(xiàn)在要使設(shè)備中的固件對 TTN 應(yīng)用程序唯一，您需要調(diào)整 OTAA lora ID 的設(shè)置。轉(zhuǎn)到comissioning.h包含文件，并使用上一節(jié)中的 TTN 數(shù)據(jù)更改LORAWAN_APPLICATION_EUI和LORAWAN_APPLICATION_KEY的十六進(jìn)制代碼。LORAWAN_DEVICE_EUI由軟件讀取，無需更改。

保存文件并編譯整個項目。進(jìn)入Debug目錄，將.bin文件復(fù)制到臨時驅(qū)動器（插入Lora板時ST-link會自動生成外置驅(qū)動器，將.bin文件復(fù)制到這里）。板上的 ST-link 控制器將刷寫 STM32L0 MCU 并重啟板子。

備注：使用 IKS01A2 版本的 Mems-shield，但這需要一些軟件庫適應(yīng)，因為它在屏蔽上使用不同的壓力傳感器。從物理上講，它適合相同的外殼/外殼。

5. Lora WindVane 應(yīng)用程序運行

閃爍后B-L072Z-LRWAN1板復(fù)位并開始運行。您可以通過按下黑色重置按鈕來重置電路板手冊。

打開終端連接并觀察控制臺。固件將在開始校準(zhǔn)時首先聲明。這是用于磁傳感器計算將操作值轉(zhuǎn)換為正確方向角所需的最大值-最小值。校準(zhǔn)期間，BlueLED 閃爍 10 秒。將電路板放在平坦的位置（XY 平面），然后朝南北方向轉(zhuǎn)動一下，稍等片刻。10 秒后，它被校準(zhǔn)，控制臺顯示 OTAA 活動并給出狀態(tài)。

如果您離TTN網(wǎng)關(guān)足夠近，則該板將加入，并且您的信息每 10 秒發(fā)送一次。這 10 秒用于測試，在實際情況下，您應(yīng)該將main.c中的APP_TX_DUTYCYCLE更改為 15 分鐘左右的值（值以毫秒為單位設(shè)置）。終端監(jiān)視器會在屏幕上轉(zhuǎn)儲一些數(shù)據(jù)的計算值 - 僅用于驗證目的。

如果不想看到這些數(shù)據(jù)，可以設(shè)置定義的編譯器變量：VERBOSE_ENABLED 。

6. TTN 控制臺 - Cayenne LPP 格式

將板子加入 TTN 網(wǎng)絡(luò)后，你可以在 TTN 控制臺中看到設(shè)備數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)部分）。數(shù)據(jù)以一系列字節(jié)的突發(fā)形式出現(xiàn)。此信息以Cayenne LPP 格式設(shè)置：［channel］［type］［data］。在 Main.c 中，你可以找到LoraTxData（）實現(xiàn)這一點的函數(shù)。

現(xiàn)在你可以在 TTN 中將載荷格式預(yù)設(shè)為 Cayenne LPP，TTN 會顯示轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。它看起來像這樣：

有效載荷被翻譯成可識別的字段。

關(guān)于此應(yīng)用的一些說明：風(fēng)向不是常見的 LPP 類型，因此風(fēng)角通過模擬輸入 5（LPP 通道 5）傳遞。其他信息：

Analog_in_5 是風(fēng)向角（0 是北，90 東，180 南等）

Analog_in_3 是以 % 為單位的電池狀態(tài)

Digital_out_6 是藍(lán)色 LED 的狀態(tài)（開/關(guān)）

gps_4是固定坐標(biāo)，可以在代碼中修改。

有效載荷字段的其他名稱同名

備注：LPP 信道與 TTN 信道無關(guān)，用于與 TTN 網(wǎng)關(guān)進(jìn)行上行和下行通信；可以通過 TTN-Application Channel 2： 01h 或 00h 向 Lora Board 發(fā)送下行鏈路信息，以打開或關(guān)閉藍(lán)色 LED。

7. Cayenne 應(yīng)用程序和控制臺

要將此信息從 TTN 推送到您的Cayenne 控制臺，必須將 TTN 中的“集成”設(shè)置為“Cayenne”，并在您的Cayenne項目中使用設(shè)備 EUI ：

創(chuàng)建一個項目

選擇“LoRa” -》 The Things Network -》 Cayenne LPP 作為設(shè)備：