2019年07月29日 | STM32L0CubeMX之lora编程笔记

该笔记主要是记录使用STM32L0xx，MCU ，升特LORA无线扩频芯片，基于SPI的编程笔记，希望能帮助到这方面有所需要的人。

Sx1278LORA扩频模块基本参数：

工作频率 ：137- 525 MHz

扩散因子 ：6 – 12

带宽：7.8 - 500 kHz

有效比特率：018 - 37.5 kbps

灵敏度：-111 到 -148 dBm

工作电压：2.0－3.6V

发射功率：+20dBm(100mW)

通讯距离：10km-15km(500bps)（无遮挡）

数据接口：SPI

调制方式：LoRa/FSK/OOK

工作温度：-20－ 85°C

以上部分技术参数名词解释：

扩散因子：

LoRaTM 扩频调制是通过展现有效信息的每个位来进行通信的，这种扩频信息的发送速率需要参考符率，这种公称符率与芯片速率之间的比率就是扩散因子，展现了发送出去的符号总数每一位的信息

信号带宽：

增大信号的带宽，可以使数据的有效率提高，即能使传输时间减少，不过会使灵敏度变小。

调制方式：

LoRaTM调质解调器使用的是扩频调制技术和向前纠错技术，它的无线通信链路比传统基于 FSK 或 OOK 调制器有更远传播范围和更加健壮。

频率跳跃扩频技术（FHSS）：

FHSS方案的工作原理为：每个LoRaTM数据包的部分内容通过在微控制器MCU管理的频率查询表中选取的跳频信道进行发送。在预定的跳频周期结束之后，发射机和接收机切换到跳频预定义列表中的下一个信道，以便继续发送和接收数据包的下一部分内容。在任一信道内的驻留时间由FreqHoppingPeriod决定,他是符号长度的整数倍。

SX1276/77/78/79 基本区别：一张图说明：

主要工作模式功耗参考表：一张表说明：

LORA调制模式下的运行方式：

LORA 调制模式可以通过设置寄存器 RegOpMode 的 LongRangeMode位来进行选择：

LORA 调制解调器发送和接收工作流程：

数据发送流程：

在发送模式下，在需要发送数据时才开启RF,PLL,和 PA 模块，这样可以减小功耗；

注意事项：

1、 静态寄存器只有在休眠模式、待机模式和 FSTX 模式下才能被使用。

2、  LORA 调制的 FIFO 只有在待机模式下才能被写满。

3、  数据是在发送 TX 模式请求后才发送

4、  数据发送结束后，TxDone 中断发出，设备进入待机模式

5、  继之前的数据传输后，无线设备可以通过手动设置成休眠模式或是写入一些

数据到 FIFO 为下次发送做准备

6、  LoRaTM 发送数据在 FIFO 填充

数据接收流程：

注意事项：

LORA接收模式工作在两种不同的模式

1. 单个接收模式

在这种模式下，调制解调器会在一个给定的时间窗口检测数据包的序文，如果在最后一个时间窗口都没有找到一个序文，那么芯片本身就会产生一个RxTimenout 中断然后回到待机模式。

2.连续接收模式

在连续接收模式下，调制解调器会一直扫描信道而获取一个有效的序文数据包，调制解调器会一直检测和追踪信道上的序文，直到有效数据包被接收，然后继续等待下一个序文如果序文长度超过了寄存器RegPreambleMsb 和 RegPreambleLsb 中设置的预期值，那么这个序文数据包就会被抛弃，然后重新开始序文的搜索，然而，这种情况不会产生中断标志位。与单个接收模式不同，连续接收模式下，当产生超时中断时，设备不会进入待机模式。

CAD（channel activity detection）：

扩频技术的使用不能解决信道是否被其他lora 信号占用的问题，RSSI 也无法解决这个问题，为此，CAD 就是用于解决检测信道是是否有其他 LORA 信号问题工作模式。

数字 IO 管脚映射：

在 LORA 模式下有 6 个通用 IO 管脚，下表给出了这六个 IO 管脚的详细信息（跟寄存器RegDioMapping1 和寄存器 RegDioMapping2 的配置有很大关系）

STM32Cube软件配置：

SPI接口配置：

原理图中使用到的SPI接口为SPI1 J

配置为全双工主模式。在参数配置中，注意一下几点：

数字IO管脚配置：

输入模式

生成工程代码：

SPI的主要接口函数为：

1278编程：

1278复位步骤：

NRST = Low 低电平大于100uS， 然后NRST= High 高电平大于5mS 即可完成手动复位。

SPI接口说明：

SPI第一个数据字节为地址域，bit7 为读写控制位， “1” 表示写， “0” 表示读；bit（6-0）对应当前操作的寄存器地址。 在连续读写操作模式时， 寄存器会自动加“1” ，直到NSS脚被拉高；特别注意： FIFO操作时， 寄存器地址不会自动增加， 而是FIFO内的缓存地址。 寄存器的详细说明请参考芯片数据手册的“寄存器说明章节” 。

SPI接口C程序：

在sx1276-Hal.c和spi.c中定义

通讯接口函数使用HAL库中的：HAL_SPI_TransmitReceive()

uint8_t SpiInOut( uint8_t outData )

{

         uint8_tretemp;

         HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi1,&outData,&retemp,1,1000);

         returnretemp;

}

SPI通讯接口函数

void SX1276Write( uint8_t addr, uint8_tdata )

{

   SX1276WriteBuffer( addr, &data, 1 );

}

void SX1276Read( uint8_t addr, uint8_t*data )

{

   SX1276ReadBuffer( addr, data, 1 );

}

void SX1276WriteBuffer( uint8_t addr,uint8_t *buffer, uint8_t size )

{

   uint8_t i;

   //NSS = 0;

  HAL_GPIO_WritePin( RF_NSS_GPIO_Port, RF_NSS_Pin, GPIO_PIN_RESET );

  SpiInOut( addr | 0x80 );

          for( i = 0; i < size; i++ )

    {

       SpiInOut( buffer[i] );

    }

   //NSS = 1;

   HAL_GPIO_WritePin( RF_NSS_GPIO_Port, RF_NSS_Pin, GPIO_PIN_SET );

}

void SX1276ReadBuffer( uint8_t addr,uint8_t *buffer, uint8_t size )

{

   uint8_t i;

   //NSS = 0;

    HAL_GPIO_WritePin( RF_NSS_GPIO_Port, RF_NSS_Pin, GPIO_PIN_RESET );

   SpiInOut( addr & 0x7F );

   for( i = 0; i < size; i++ )

    {

       buffer[i] = SpiInOut( 0 );

    }

   //NSS = 1;

    HAL_GPIO_WritePin( RF_NSS_GPIO_Port, RF_NSS_Pin, GPIO_PIN_SET );

}

void SX1276WriteFifo( uint8_t *buffer,uint8_t size )

{

   SX1276WriteBuffer( 0, buffer, size );

}

void SX1276ReadFifo( uint8_t *buffer,uint8_t size )

{

   SX1276ReadBuffer( 0, buffer, size );

}

数字I/O接口函数：

中断函数

数字IO管脚功能配置

外部中断上升沿触发，下拉

1278扩频模块参数修改

在文件sx1276-LoRa.c中，由该结构体初始化模块参数

typedef struct sLoRaSettings

{

   uint32_t RFFrequency;

   int8_t Power;

   uint8_t SignalBw;                  // LORA [0: 7.8 kHz, 1: 10.4 kHz, 2: 15.6 kHz, 3: 20.8 kHz, 4: 31.2 kHz,

                                        // 5: 41.6 kHz, 6: 62.5 kHz, 7:125 kHz, 8: 250 kHz, 9: 500 kHz, other: Reserved] 

   uint8_t SpreadingFactor;           // LORA [6: 64, 7: 128, 8: 256, 9: 512, 10: 1024, 11: 2048, 12:4096  chips]

   uint8_t ErrorCoding;               // LORA [1: 4/5, 2: 4/6, 3: 4/7, 4: 4/8]

   bool CrcOn;                        // [0: OFF, 1: ON]

   bool ImplicitHeaderOn;             // [0: OFF, 1: ON]

   bool RxSingleOn;                   // [0: Continuous, 1 Single]

   bool FreqHopOn;                     // [0: OFF, 1: ON]

   uint8_t HopPeriod;                 // Hops every frequency hopping period symbols

   uint32_t TxPacketTimeout;

   uint32_t RxPacketTimeout;

   uint8_t PayloadLength;

}tLoRaSettings;

例：

tLoRaSettings LoRaSettings =

{

   433000000,        // RFFrequency

   20,               // Power

    9,                // SignalBw [0: 7.8kHz, 1: 10.4kHz, 2: 15.6 kHz, 3: 20.8 kHz, 4: 31.2 kHz,

                     // 5: 41.6 kHz, 6: 62.5 kHz, 7: 125 kHz, 8: 250 kHz, 9: 500 kHz, other:Reserved]

    7,                // SpreadingFactor [6: 64, 7:128, 8: 256, 9: 512, 10: 1024, 11: 2048, 12: 4096  chips]

   2,                // ErrorCoding[1: 4/5, 2: 4/6, 3: 4/7, 4: 4/8]

   true,             // CrcOn [0:OFF, 1: ON]

   false,             // ImplicitHeaderOn [0: OFF, 1: ON]

   1,                // RxSingleOn[0: Continuous, 1 Single]

   0,                // FreqHopOn [0:OFF, 1: ON]

   4,                // HopPeriodHops every frequency hopping period symbols

   300,              // TxPacketTimeout

   300,              //RxPacketTimeout

   128,               //PayloadLength (used for implicit header mode)

};