PowLu/TencentOS-tiny

Fork 0

Files

twowinter 2c3b2689c0 Fix link in doc

2020-01-09 17:35:33 +08:00

23 KiB

Raw Blame History

基于 TencentOS tiny 的 LoRaWAN 开发入门指南

1. ST P-NUCLEO-LRWAN3套件简介

1.1 开发套件简介

P-NUCLEO-LRWAN3是完整的套件，包括网关和节点，可用于评估LoRaWAN网络。使用该套件，用户可以轻松设置LPWAN网络，帮助用户学习LoRaWAN技术，了解如何在自己的应用程序中使用LoRaWAN技术。

LoRa网关套件由ST Nucleo-F746ZG底板和瑞兴恒方基于SX1301的LRWAN_GS模块组成。

ST Nucleo LoRa节点套件由LRWAN_NS1扩展板和ST Nucleo-L073底板组成。其中 LRWAN_NS1扩展板集成瑞兴恒方的RHF0M003 LoRaWAN模组，并集成了温湿度传感器HTS221、气压传感器LPS22HB、3轴磁力传感器LIS3MDL、6轴姿态传感器LSM6DS3共4个I2C传感器件。

开发套件实物图如下：

1.2 LoRaWAN节点硬件详解

1.2.1 NUCLEO-L073RZ 基于CORTEX-M0+的评估板

NUCLEO-L073RZ基于NUCLEO 64公版PCB设计，可以方便的更换ST的其它64PIN MCU。主要特性包括：

LQFP64 STM32-L073RZT6 MCU
20KB SRAM 192KB Flash 6KB data EEPROM
两种类型扩展接口：Arduino UNO扩展接口；STM32 MORPHO扩展接口
板载ST-LINK/V2-1调试/编程器
灵活的供电方式选择
板载3个LED灯，LD1、LD3指示工作状态，LD2为用户可编程LED灯
两个按钮，复位及用户可编程按钮
USB重枚举能力，支持VCP，MSD，DEBUG功能
大量IDE开发环境支持

扩展接口如下图所示：

1.2.2 LRWAN_NS1 扩展板硬件

1）扩展板接口兼容Arduino UNO接口，原理图如下：

2）扩展板上同一个I2C端口，挂载了4个I2C接口的传感器，分别是温湿度传感器HTS221、气压传感器LPS22HB、3轴磁力传感器LIS3MDL、6轴姿态传感器LSM6DS3，原理图如下：

3）LoRaWAN通信模组电路原理图

2. LoRaWAN节点软件开发环境准备

2.1 MDK软件介绍

MDK 即RealView MDK 或MDK-ARM（Microcontroller Development kit），是 ARM 公司收购Keil公司以后，基于uVision界面推出的针对ARM7、ARM9、Cortex-M0、Cortex-M1、Cortex-M2、Cortex-M3、Cortex-R4等ARM处理器的嵌入式软件开发工具。MDK-ARM 集成了业内最领先的技术，包括 uVision4 集成开发环境与 RealView 编译器RVCT。支持 ARM7、ARM9 和最新的Cortex-M3/M1/M0 核处理器，自动配置启动代码，集成 Flash 烧写模块，强大的 Simulation 设备模拟，性能分析等功能，与 ARM 之前的工具包 ADS 等相比，RealView 编译器的最新版本可将性能改善超过 20%。

Keil公司开发的ARM开发工具MDK，是用来开发基于ARM核的系列微控制器的嵌入式应用程序。它适合不同层次的开发者使用，包括专业的应用程序开发工程师和嵌入式软件开发的入门者。MDK包含了工业标准的Keil C编译器、宏汇编器、调试器、实时内核等组件，支持所有基于ARM的设备，能帮助工程师按照计划完成项目。

2.2 MDK安装

点击下面的地址下载MDK软件，软件版本最好是5.24及以上： https://www.keil.com/download/product/ 教程以5.24版本为例，双击MDK524应用程序文件，点击next>>。

打上 I agree前面的勾勾，即是同意一些安装协议。点击next>>。

选择安装路径，可以默认也可以安装在我们自己建立的文件夹下。点击next>>。

这里填写的是我们的一些信息，填写完整后，继续next>>。

然后等待安装完成即可。

安装完成，点击Finish。

然后会跳出来这个界面，这个我们后面再讲，先点OK，把弹框都叉掉。

激活MDK，导入License,激活MDK后便可使用了。

特别提示：一定要输入License激活MDK软件，请购买正版License。

2.3 Pack安装

安装完MDK后，我们需要安装开发套件中单片机型号对应的Pack。安装方式一：登录官网：http://www.keil.com/dd2/pack/
下载Keil.STM32L0xx_DFP.2.0.0.pack 后安装，如下图

安装方式二：MDK软件上在线安装打开软件，在导航栏打开Pack安装界面，然后选择ok选项。

进入在线安装界面，选着STM32L0XX Pack,点击Install进行安装。

至此，我们开发板的单片机程序开发环境已经搭建完毕，重启MDK软件就可以使用了。

2.4 ST-Link驱动安装

前面讲了开发板单片机程序的开发环境的搭建，但是为了将程序烧录到开发板中我们还需要使用仿真器。我们这套开发板选用ST公司的ST-Link V2仿真器进行开发板程序的烧写和仿真，下面介绍ST-Link驱动的安装及环境搭建。

在ST官网下载ST-Link驱动， https://www.st.com/content/st_com/zh/products/development-tools/software-development-tools/stm32-software-development-tools/stm32-utilities/stsw-link009.html

（驱动有2种： 32位电脑系统安装“dpinst_x86”、64位电脑系统安装“dpinst_amd64”）。

运行对应的驱动，安装ST-Link V2驱动程序。安装路径尽量保持默认路径。

安装完成后, 将ST-Link通过USB接口连入电脑。打开“设备管理器”。若看到如下图所示，表示驱动安装成功。

这里提醒 2 点: 1，各种 windows 版本设备名称和所在设备管理器栏目可能不一样，例如 WIN10 插上STLINK 后显示的是 STM32 STLINK。 2，如果设备名称旁边显示的是黄色的叹号，请直接点击设备名称，然后在弹出的界面点击更新设备驱动至此， ST-Link 驱动已经安装完成。接下来大家只需要在 MDK工程里面配置一下 ST-Link即可。

2.5 编程软件(MDK)配置

安装驱动成功后，打开MDK软件，配置程序烧写和仿真的环境。点击进入工程配置界面按纽，进入工程配置界面。

选择Debug选项，进入仿真器设置界面。

下拉仿真器选择列表，选着ST-Link Debugger并勾选右侧Use,点击Settings进入ST-Link V2仿真器配置界面。

开发板设计的程序烧录方式为SW，此处Unit选择ST-Link/V2,且Port选择SW,并确认右侧框内是否检测出SW设备，点击<确认>保存配置。

2.6 串口调试助手的安装与使用

工具下载： http://www.daxia.com/download/sscom.rar

安装方法：串口调试助手sscom5.13.1是免安装的，解压出压缩包即可直接使用。

根据PC和终端之间的连接，选择正确的串行端口。打开电脑的设备管理器，在端口列表可以看到PC与开发板连接的端口号。

我这里显示的是COM6，所以要在sscom工具中选择COM6，开发板程序波特率设置为115200，所以我在sscom串口工具中选择115200波特率。

3. TencentOS tiny 基础内核实验

3.1 打开 TencentOS tiny提供的 Hello_world 工程

TencentOS tiny官方开源仓下载源码，地址为： https://github.com/Tencent/TencentOS-tiny

进入 < TencentOS-tiny/board/NUCLEO_STM32L073RZ/KEIL/hello_world> 目录，打开TencentOS_tiny.uvprojx工程：

3.2 编译HelloWorld工程

打开工程后，我们在左侧的工程文件导航页面展开examples目录，可以看到helloworld.c源码，这里创建了两个TencentOS tiny的任务，交替运行打印任务。开发者安装下图指示，点击编译按钮即可编译工程，如图：

3.3 下载运行

首先需要配置下载环境

按下图所示配置下载参数

编译完成后点击如图所示”LOAD”按钮下载程序即可。

3.4 查看运行结果

连接好串口，在PC的串口助手中可以看到TencentOS tiny的两个任务交替运行，打印消息并完成任务计数，如下图所示：

更多TencentOS tiny基础内核的使用，请参考内核开发指南文档： TencentOS_tiny\doc\04.TencentOS_tiny_Development_Guide.md TencentOS_tiny\doc\05.TencentOS_tiny_SDK_documentation.md

4. 使用TencentOS tiny AT框架驱动LoRaWAN节点对接腾讯云IoT Explorer

本实验中假设一款 LoRa 温湿度传感器接入到物联网开发平台，通过物联网开发平台可以远程查看传感器的温度、湿度，并可远程配置传感器的上报周期。本文档主要指导您如何在物联网开发平台控制台接入 LoRa 温湿度传感器。

4.1 控制台操作 LoRa 节点

创建项目和产品

登录物联网开发平台控制台，选择【新建项目】。
在新建项目页面，填写项目基本信息。
- 项目名称：输入“LoRa温湿度传感器演示”或其他名称。
- 项目描述：按照实际需求填写项目描述。
项目新建成功后，即可新建产品。

新建产品

进入该项目的产品列表页面，单击【新建产品】。
在新建产品页面，填写产品基本信息。
- 产品名称输入“LoRa温湿度传感器”或其他产品名称。
- 产品类型选择“温湿度传感器”。
- 认证方式选择“密钥认证”。
- 通信方式选择“LoRaWAN”。

产品新建成功后，您可在产品列表页查看到“LoRa温湿度传感器”。

创建数据模板

选择“温湿度传感器”类型后，自定义产品功能。

配置 LoRaWAN 参数

在设备开发页面中，按需调整 LoRaWAN 参数配置。本示例中使用默认的 OTAA 配置。

设备数据解析

在设备开发页面中，按需调整设备数据解析。由于 LoRa 类资源有限设备不适合直接传输 JSON 格式数据，使用“设备数据解析”可以将设备原始数据转化为产品JSON数据。

设备数据协议

在本示例中，设备上行数据共4字节: 第1字节为温度，第2字节为相对湿度，第3、4字节表示上报周期(单位秒)；设备下行数据为2字节：上报周期(单位秒)。

数据解析脚本

在上行数据解析部分，javascript示例代码如下：

function RawToProtocol(fPort, bytes) {
    var data = {
        "method": "report",
        "clientToken" : new Date(),
        "params" : {}
    };
    data.params.temperature = bytes[0];
    data.params.humidity = bytes[1];
    data.params.period = bytes[2] | (bytes[3] << 8);
    return data;
}

在下行数据解析部分，javascript示例代码如下：

function ProtocolToRaw(obj) {
    var data = new Array();
    data[0] = 5;// fport=5
    data[1] = 0;// unconfirmed mode
    data[2] = obj.params.period & 0x00FF;
    data[3] = (obj.params.period >> 8) & 0x00FF;
    return data;
}

脚本模拟测试

这里也可以使用数据解析页面下方的模拟调试工具，如果开发更多的功能，这个模拟脚本将会提供很大帮助。

上行消息

设备原始数据为 0x113DB80B，我们将其转化为数组，即上行模拟数据为：[17,69,30,0]，填入设备上行数据的编辑框中。点击运行，即可在模拟调试界面右侧看到结果。

下行消息

模拟测试数据如下，将其填入设备下行数据的编辑框中：

{
  "params": {
    "period": 15
  }
}

创建测试设备

在设备调试页面中，单击【新建设备】，设备名为 dev001。

DevEUI 等信息可从LoRa节点开发板背面贴纸上获取。

4.2 控制台操作 LoRa 网关

登录物联网开发平台控制台，选择上面章节 “控制台操作 LoRa 节点” 中对应的项目。
在左侧工具列表中选择“服务中心”中的“LoRa网关管理”，并在“LoRa网关管理”页面中选择“新建网关”。

在新建网关页面，填写网关基本信息。
- 网关名称，本示例中填写 GW1。
- GwEUI，为网关唯一ID。本例中根据 ST NUCLEO LoRa GW 背部的 MAC 地址，将6字节mac地址的中间补足0xffff。
- 是否公开。选择“是”，表示社区开发者可在社区网络中看到该网关，并可通过这个网关进行LoRa节点接入。我们鼓励开发者们公开自己的网关，尽可能帮助到其他开发者。选择“否”，则只有用户自己才能看到该网关。

网关新建成功后，您可在网关列表页查看到“GW1”。

4.3 LoRa网关实物操作

硬件连接

整个系统搭建需要由LRWAN_GS_LF1网关（网关模组和 STM32F746 Nucleo核心板）、5V适配器和电脑组成。

先使用5V适配器通过USB线连接到 LRWAN_GS_LF1 网关的网关模组上的 Micro USB 接口，给整个网关供电。 Nucleo 核心板上的 Micro USB 口(非以太网口那边的 Micro USB 口)通过USB线连接到PC端，可以实现虚拟串口的功能。

网关开发板通过网线连接到上一级路由器的LAN口，从而可以实现DHCP的方式连接以太网。

串口准备

上一步硬件连接好之后，打开PC上的设备管理器，可以看到网关所对应的串口(请保证安装了 stlink 驱动)。

打开串口工具，做好相应配置后，打开串口。

端口号。本例中为 COM5。
波特率。本例中为 115200。

当您第一次使用该网关时，串口会打印以下默认配置信息：

    _/_/_/    _/_/_/    _/_/_/  _/_/_/  _/      _/    _/_/_/  _/    _/  _/_/_/
   _/    _/    _/    _/          _/    _/_/    _/  _/        _/    _/  _/     
  _/_/_/      _/      _/_/      _/    _/  _/  _/  _/  _/_/  _/_/_/_/  _/_/_/  
 _/    _/    _/          _/    _/    _/    _/_/  _/    _/  _/    _/  _/       
_/    _/  _/_/_/  _/_/_/    _/_/_/  _/      _/    _/_/_/  _/    _/  _/        

Powered by RisingHF & STMicroelectronics
-------------------------------------------------------------------------------
           VERSION: 2.1.7, Nov  6 2018
               LOG: OFF
           AT ECHO: ON
          BAUDRATE: 115200bps
           MACADDR: 00:80:E1:01:55:42
          ETHERNET: DHCP
              DNS1: 114.114.114.114
              DNS2: 8.8.8.8
        NTP SERVER: 1.ubuntu.pool.ntp.org
       EUI PADDING: {3, FF}, {4, FF}
        GATEWAY ID: 0080E1FFFF015542
           LORAWAN: Public
    LORAWAN SERVER: cn1.loriot.io
   UPLINK UDP PORT: 1780
 DOWNLINK UDP PORT: 1780
          CHANNEL0: 471500000, A, SF7/SF12, BW125KHz    (LORA_MULTI_SF)
          CHANNEL1: 471700000, A, SF7/SF12, BW125KHz    (LORA_MULTI_SF)
          CHANNEL2: 471900000, A, SF7/SF12, BW125KHz    (LORA_MULTI_SF)
          CHANNEL3: 472100000, A, SF7/SF12, BW125KHz    (LORA_MULTI_SF)
          CHANNEL4: 472300000, B, SF7/SF12, BW125KHz    (LORA_MULTI_SF)
          CHANNEL5: 472500000, B, SF7/SF12, BW125KHz    (LORA_MULTI_SF)
          CHANNEL6: 472700000, B, SF7/SF12, BW125KHz    (LORA_MULTI_SF)
          CHANNEL7: 472900000, B, SF7/SF12, BW125KHz    (LORA_MULTI_SF)
          CHANNEL8: OFF                                 (LORA_STANDARD)
          CHANNEL9: OFF                                 (FSK)
-------------------------------------------------------------------------------
Concentrator starting...
Concentrator Radio A type SX1255
Concentrator Radio B type SX1255
Concentrator started (2926ms)
ST LoRa GW V2
Ethernet starting...
Ethernet started
DHCP IP: 192.168.3.249
Downlink UDP Connected
Uplink UDP Connected

配置修改

请按照如下步骤完成相关配置： 1）按照上图完成硬件连接和系统搭建。
2）配置服务器地址。本示例中设置的是腾讯云物联网开发平台的LoRa服务器地址(接入域名：loragw.things.qcloud.com，接入端口：1700)。

AT+PKTFWD=loragw.things.qcloud.com,1700,1700

3）配置频率计划。
这里我们调整频点信息到 486.3 ~ 487.7 MHz，指令修改如下，需要逐条来发送：

AT+CH=0,486.3,A
AT+CH=1,486.5,A
AT+CH=2,486.7,A
AT+CH=3,486.9,A
AT+CH=4,487.1,B
AT+CH=5,487.3,B
AT+CH=6,487.5,B
AT+CH=7,487.7,B
AT+CH=8,OFF
AT+CH=9,OFF

4）其他指令。
a. 通过“AT+log=on”打开网关日志。
b. 通过“AT+EUI”查询网关的ID。

运行

通过 AT+Reset 即可复位网关，开始服务器连接。

从串口日志查看：

LORAWAN SERVER: loragw.things.qcloud.com

表明服务器地址修改成功。

Ethernet started
DHCP IP: 192.168.3.249
Downlink UDP Connected
Uplink UDP Connected

表明网关DHCP入网成功，网络连接正常。

4.4 LoRa节点实物操作

LoRa节点采用 ST NUCLEO LoRa Sensor 开发板。

编译及下载

Step 1. 打开 TencentOS tiny提供的 LoRaWAN例程

TencentOS tiny官方开源仓下载源码，地址为：https://github.com/Tencent/TencentOS-tiny

进入 <TencentOS-tiny\board\NUCLEO_STM32L073RZ\KEIL\lorawan> 目录，打开TencentOS_tiny.uvprojx工程：

Step 2. 示例工程代码简介

示例工程包含STM32L073 外设驱动、TencentOS tiny内核、AT框架、RHF76 LoRaWAN模组驱动、LoRaWAN 示例案例，如下图所示：

TencentOS tiny提供的LoRaWAN API函数在lora_module_wrapper.h 头文件中声明，用户调用rhf76_lora_init(HAL_UART_PORT_1);函数进行模组初始化，然后调用tos_lora_module_join入网，入网成功后即可使用tos_lora_module_send 函数向LoRaWAN网关和服务器发送数据了。

如果用户需要处理服务器下发的数据，调用tos_lora_module_recv_register(void* mcps_indication)函数注册一个回调，用于处理下行数据即可。

Step 3. 代码修改

首先修改 \examples\LoRaWAN\lora_demo.c

tos_lora_module_join_otaa("8cf957200000f806", "8cf957200000f8061b39aaaaad204a72");

这里填入节点相应的 DevEUI 和 AppKEY，可从LoRa节点开发板背面贴纸上获取。

接着修改 \devices\rhf76_lora\RHF76.h

#define RHF76_ATCMD_SET_CHANNEL                 "at+ch=num,0-7\r\n"

由于本示例中计划使用 80~87 信道，因此调整为：

#define RHF76_ATCMD_SET_CHANNEL                 "at+ch=num,80-87\r\n"

Step 4. 编译

点击 MDK 工具栏上的 “Rebuild All”，编译整个工程。

Step 5. 下载

点击 MDK 工具栏上的 “Download”，下载编译好的固件。

查看运行结果

节点下载好固件之后，会自动重启运行，从串口可以看到设备的运行日志。

当看到串口打印如下日志，即说明 LoRa 节点已经通过网关成功入网。

--->+JOIN: Network joined
--->+JOIN: NetID 000000 DevAddr 01:4E:F6:1D

4.5 查看设备状态

保持 LoRa 节点和 LoRa 网关为运行状态。
进入【控制台】>【产品开发】>【设备调试】，可查看到设备 "dev001" 。
单击【调试】，可进入设备详情页。

单击【设备属性】，可查询设备上报到开发平台的最新数据及历史数据。

设备属性的最新值：会显示设备上报的最新数据
设备属性的更新时间：显示数据的更新时间

单击【查看】，可查看某个属性的历史上报数据。

4.6 查看设备通信日志

单击【设备日志】，可查询该设备某段时间范围的所有上下行数据。

上行：上行指设备端上报到开发平台的数据。下行：下行指从开发平台下发到设备的数据。

4.7 在线调试

当 LoRa 节点成功连接到物联网开发平台后，您可在控制台【设备调试】列表，单击【调试】，进入在线调试。
将“上报周期”设置为15秒，单击【发送】。

查看 LoRa 节点的串口日志，可查看到成功接收到下发的数据。

由于本示例中 LoRa 节点是 LoRaWAN Class A 类设备，这类设备不会立即下发数据，需要在有数据上行后，服务器才会向该设备下行数据。

因此在 LoRa 节点上报数据之后，才能看到下发的周期调整命令。

LoRa 节点的串口会显示如下日志，表示成功下发了指令到设备端。

rhf76_incoming_data_process 4: 0F00
len: 2
data[0]: 15
data[1]: 0
report_period: 15

23 KiB Raw Blame History Unescape Escape