【从0到1搭建LoRa物联网】11、ASR6505 LoRaWAN通信

系列文章：
【从0到1搭建LoRa物联网】1、LoRa物联网的架构
【从0到1搭建LoRa物联网】2、终端设备开发方式
【从0到1搭建LoRa物联网】3、国产LoRa终端ASR6505软硬件
【从0到1搭建LoRa物联网】4、国产LoRa终端ASR6505普通GPIO
【从0到1搭建LoRa物联网】5、国产LoRa终端ASR6505驱动DHT11
【从0到1搭建LoRa物联网】6、国产LoRa终端ASR6505 I2C接口
【从0到1搭建LoRa物联网】7、国产LoRa终端ASR6505驱动段式LCD例程
【从0到1搭建LoRa物联网】8、国产LoRa终端ASR6505 PingPong通信
【从0到1搭建LoRa物联网】9、国产LoRa终端ASR6505 PingPong通信OLED显示
【从0到1搭建LoRa物联网】10、LoRa终端ASR6505 ADC采样

前言：在LoRaWAN网络中，终端设备直接与网关通讯，设备和设备之间不通讯。设备需要先入网，再上报数据。其中入网分为OTAA（空中激活）和ABP（手动激活）两种方式。

所谓OTAA：就是设备发送一条入网请求数据，服务器校验通过后，再分配短地址和秘钥下发给设备的过程，之后设备用分配的短地址以及秘钥加密数据上报到服务器。
ABP：就比较简单粗暴了，双方直接约定好短地址和秘钥，设备直接上传数据到服务器，没有了入网的过程。

1、入网参数

OTAA参数：DevEui（设备ID，8个字节）、AppEui（应用ID，8个字节）、AppKey（根秘钥，用于产生NwkSKey（网络会话密钥）和AppSKey（应用会话密钥））。

ABP参数：DevAddr（设备在网络中的短地址）、NwkSKey、AppSKey，这三个参数直接存储在设备中，必须和服务器保持一致。

2、入网过程

整个栈中以状态机的方式调度运行，下面以一个流程图展开：
可以看出：OTAA入网需要执行DEVICE_STATE_JOIN这个过程，入网之后上报数据；ABP是没有入网过程的，直接就上报数据了。最终在3个状态之间切换：

3、入网和Class A模式射频收发切换时序

终端的LoRa都是半双工的，即就是发的时候不接收的，接收的时候不发送，其余时间射频是在休眠的。为了终端能准确的接收到网关下发的数据，LoRaWAN里面针对终端设备什么时候接收做了详细的时间规定。

从图中可以看出，发送数据完成后，射频开始休眠，RECEIVE_DELAY1时间后，射频切换到接收状态（RX1），如果RX1还没有收到数据，那么射频再次休眠，等到RECEIVE_DELAY2时间后，射频再次切换到接收状态（RX2）。这就是一次完整的收发切换过程。这里RECEIVE_DELAY1和RECEIVE_DELAY2都是以发送数据完成开始计算的，一般情况下RECEIVE_DELAY2-RECEIVE_DELAY1=1S。

其中在入网阶段RECEIVE_DELAY1等于5s，RECEIVE_DELAY2等于6s。Class A发送数据阶段RECEIVE_DELAY1等于1s，RECEIVE_DELAY2等于2s。

4、Class C模式射频收发切换时序

可以看出，Class C模式下，接收窗口的打开发生了变化，发送完成后，紧接着打开窗口2、再打开窗口1、最后窗口2一直开着。即就是射频除过发送外，一直处于接收状态。从这里也可以看出，Class C要比Class A耗电。不管是ClassA和ClassC入网过程都是一样的。只有在入网后才区别Class A和Class C。

5、信道

LoRaWAN是工作在ISM频段的，各个地区的ISM频段不一样，比如中国470-510MHZ、美国902-908MHZ、欧洲863-870MHZ等，因此为了合理的利用频谱，LoRaWAN也对信道进行了划分。
可以看出在CN470-510频段，上行划分了96个信道，编号依次是0-95，从470.3MHZ开始以200KHZ的步长增长一直到489.3MHZ。下行划分了48个信道，编号依次是0-47，从500.3MHZ开始以200KHZ的步长增加一直到509.7MHZ。

6、代码实现

SDK中已经实现了完整的LoRaWAN协议栈，只需要根据实际情概况配置入网参数、信道等即可。另外发送数据和接收数据，SDK也提供了相应的函数，只需在相应的函数里面填充或者获取数据。

7、配置入网参数

static uint8_t DevEui[] = LORAWAN_DEVICE_EUI;
static uint8_t AppEui[] = LORAWAN_APPLICATION_EUI;
static uint8_t AppKey[] = LORAWAN_APPLICATION_KEY;#if( OVER_THE_AIR_ACTIVATION == 0 )static uint8_t NwkSKey[] = LORAWAN_NWKSKEY;
static uint8_t AppSKey[] = LORAWAN_NWKSKEY;
static uint32_t DevAddr = LORAWAN_DEVICE_ADDRESS;#endif

上面6个参数以及入网方式以宏定义的方式在Commissioning.h中定义，很容易修改。

8、信道、发射功率、速率等配置

这里我们定义了一个函数，在里面统一配置参数。

static void DeviceParamConfig( void )
{MibRequestConfirm_t mibReq;uint16_t channelsMaskTemp[6];channelsMaskTemp[0] = 0x0001;channelsMaskTemp[1] = 0x0000;channelsMaskTemp[2] = 0x0000;channelsMaskTemp[3] = 0x0000;channelsMaskTemp[4] = 0x0000;channelsMaskTemp[5] = 0x0000;//信道这里实际上是修改信道掩码，96个信道对应96个bit，配置相应的bit为1，则就使能对应的信道、mibReq.Type = MIB_CHANNELS_DEFAULT_MASK;mibReq.Param.ChannelsDefaultMask = channelsMaskTemp;LoRaMacMibSetRequestConfirm(&mibReq);mibReq.Type = MIB_CHANNELS_MASK;mibReq.Param.ChannelsMask = channelsMaskTemp;LoRaMacMibSetRequestConfirm(&mibReq);mibReq.Type =MIB_CHANNELS_DEFAULT_DATARATE;mibReq.Param.ChannelsDefaultDatarate = DR_2;//DR_2实际上是索引，实际对应的是SF10LoRaMacMibSetRequestConfirm(&mibReq);mibReq.Type =MIB_CHANNELS_DATARATE;mibReq.Param.ChannelsDatarate = DR_2;LoRaMacMibSetRequestConfirm(&mibReq);mibReq.Type =MIB_CHANNELS_TX_POWER;mibReq.Param.ChannelsTxPower=TX_POWER_1;//TX_POWER_1也是索引，对应的是最大功率减去4，最大功率在RegionCN470.h文件中也是以宏定义的方式定义LoRaMacMibSetRequestConfirm(&mibReq);
}

这里一定要注意，信道要和网关保持一致。SX130x系列网关一般是8个信道，单通道网关一般是1个信道，后面也会介绍一个单通道网关。

9、发送数据

这里也提供了一个函数，在里面赋值我们要发送的数据即可：

static void PrepareTxFrame( uint8_t port )
{AppDataSize = 4;AppData[0] = 0x00;AppData[1] = 0x01;AppData[2] = 0x02;AppData[3] = 0x03;//AppDataSize是要发送的数据长度，AppData是要发送的数据
}

10、接收数据

这里也提供了一个函数，在里面获取接收到的数据即可：

static void McpsIndication( McpsIndication_t *mcpsIndication )
{if( mcpsIndication->Status != LORAMAC_EVENT_INFO_STATUS_OK ){return;}printf( "receive data: rssi = %d, snr = %d, datarate = %d\r\n", mcpsIndication->Rssi, (int)mcpsIndication->Snr,(int)mcpsIndication->RxDatarate);switch( mcpsIndication->McpsIndication ){case MCPS_UNCONFIRMED:{break;}case MCPS_CONFIRMED:{break;}case MCPS_PROPRIETARY:{break;}case MCPS_MULTICAST:{break;}default:break;}if( mcpsIndication->FramePending == true ){OnTxNextPacketTimerEvent( );}if( mcpsIndication->RxData == true ){}if(mcpsIndication->BufferSize) {//把接收到的数据通过串口打印出来。printf("Received: ");for(i=0; i<mcpsIndication->BufferSize; i++) {printf("%x ", (void *)mcpsIndication->Buffer[i]);}printf("\r\n");}
}

把接收到的数据通过串口打印出来。

11、实验现象

需要提前在服务器上加入节点，并且配置节点的频点需和网关一致。

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