2020年04月18日 | STM32应用-5-LORA模块测试

在一个物品定位项目中，需要用Lora实现物品定位功能。此项目没有选择NBIOT因为客户对于NB需要SIM卡，以及NB的成本并不满意，因此选择更低成本，且无需SIM卡的LORA方式。

硬件连接

其中，Lora模块的管脚连接方式如下： 

序号 引脚 引脚方向 备注

1 M0 输入（不可悬空）    和M1配合，决定模块的工作模式（极弱上拉，如不使用可接地）

2 M1 输入（不可悬空）    和M0配合，决定模块的工作模式（极弱上拉，如不使用可接地）

3 RXD 输入    TTL串口输入，连接到外部TXD引脚（可配置为漏极开路或上拉输入，详见手册）

4 TXD 输出    TTL串口输出，连接到外部RXD引脚（可配置为漏极开路或推挽输出，详见手册）

5 AUX 输出（可悬空）    指示模块工作状态，用户外部唤醒MCU，上电自检初始化期间输出低电平

6 VCC    模块电源正参考

7 GND    模块地线

8 固定孔    固定孔

9 固定孔    固定孔

10 固定孔    固定孔

采用杜邦线和USB-TTL模块，给LORA供电。需要注意的是，USB-TTL中, VCC和3V3用跳线帽相连接，确保VCC输出为3V3.

测试时，先采用模式0，进行测试。 

重新采用带有电源的USB TTL，才能够正确使用。

定点模式验证

透传模式无需赘述，接下来重点测试和验证定点模式 。定点模式设置中，1,2 BYTE为模块地址，地址范围为0~65535，其中65535为广播地址。

第3个BYTE为信道

第5个参数为传输模式，其中C4对应的是定点模式。

定点模式时，两个信道最好选择不同，避免同时发射时，相互干扰。

设备1：自身地址0001，发射地址0002 , 发射信道02， 发射内容aabbcc

设备2：自身地址0002, 发射地址0001, 发射信道01， 发射内容aabb3f

可以看到，设备1和设备2发生了定点通信。注意：收发信道通常不同，以避免收发发生冲突

定点模式之广播地址发送普通地址接受

模块1配置为地址1，信道1，模块2配置为地址2，信道2

模块1发送FFFF02AABB3F，也就是向信道2广播，这时，模块2能够接收到广播消息

定点模式之普通发送广播接收

模块1的地址修改为FFFF，信道为01， 模块2地址为0002，信道为2，模块2发送普通消息001101aabbcc，这时模块1由于为广播地址，因此可以接受数据。

模块配置如上。

模块2往任意地址发送，模块1由于位于广播地址，可以成功接受。

待机功耗

模式0下，待机功耗为14.5mA，不算低。如果用5000mAH电池，预计待机仅仅为13天。因此，应该不会长期工作在模式0下。

Lora模块功能调试

通过串口调试透传功能

1. 模式：J6, J7跳线帽不接，设定M1和M0为1，工作在读取参数模式；

2. 供电： 用STLINK供电3.3V;

3. 串口： USB串口分别连接LORA_RXD和LORA_TXD；

4. 读取参数测试：通过读取参数，验证模块是否工作正常；

模块读取参数正常

读取的默认参数为0x00 0x00 0x1a 0x17 0x44，对应描述如下：

BYT1, BYTE2: 0x00 0x00  模块默认地址；

BYTE3: 0x1A:模块串口为8N1模式，波特率9600， 空中速率2.4K

BYTE4: 0X17:频率设置

例如410+0x17(23) = 433MHz，表示通信频率为433MHz

BYTE5:0X44:配置位，具体配置如下：

5. 模块2上电，采用同样配置，读取参数，以便验证模块是否正常上电工作；

6. 模块1,2插上跳线帽，进入透传模式（备注：模式切换无需重启），然后通过串口，相互发送数据，这时，可以发现能够正常互传数据。

7. 再次进入配置模式，测试串口命令读取参数，为后续MCU开发进行测试准备

7.1 发送C1C1C1，模块返回C0 00 00 1A 17 44

C1命令用来读取参数

注意：这里不能选择发送新行，收发采用16进制方式； 

7.2 发送C0+5BYTE工作参数，其参数为：00 00 1A 18 44，注意，这里修改了频率信息

再次用C1命令进行查询，发现频率参数已经发生了变化。

如果把C0 00 00 1A 18 44修改为C2 00 00 1A 18 44，也就是命令字从C0修改为C2，则参数掉电不会保存(实测有效)

7.3读取版本信息(C3C3C3)，此功能也可用作设备上电测试。返回版本为C324414，其中C3为包头，324414为版本号

7.4模块复位（C4C4C4），此功能可用于模块复位。此命令下，模块并无返回值。 

定点模式

定点模式下，发送端可以指定接收端的地址，接收端接收到地址后，才会被唤醒。 在模式0或者模式1中，模块都可以工作在定点模式。下面首先测试模式0的定点模式，然后再测试模式1下的定点模式；

1. 通过串口，设置Lora模块2参数为C0 00 02 1A 02 C4，注意：C0表示参数设置掉电保存，0002表示模块地址，1A为默认参数，通常无需修改，02为信道，C4表示定点模式。对应参数含义如下：

2. 设置Lora模块1参数为地址 0001， 信道1，传输方式定点，其他不变；

3.  Lora模块1向Lora模块2发送数据，Lora模块2能够接收到数据，同样，Lora模块2向Lora模块1发送数据，Lora模块1能够接收到数据。

4.Lora模块1工作在唤醒模式，Lora模块2工作在省电模式，进一步测试，模块2能够接收到模块1发送的数据。（注意：在模式切换时，有时候会发生模式无法切换的情况，比如：模块2可能会接收不到数据，这时候，只需要将模块2重启，即可顺利接受。）

物品管理系统设计思路

1. Lora设备端，上电时，读取跳线帽的地址，并配置到Lora模块中；

2. Lora设备端MCU进入休眠状态(standby)，Lora进入模式2（省电模式）

3. Lora模块接收到信号后，通过AUX管脚，唤醒MCU 

4. MCU唤醒后，回传信号回到网关（模式0），网关再次确认发送；

5. MCU启动报警，并保持在工作状态；

6. 网关发送停止报警信号，MCU停止报警，并再次进入休眠状态；

由于Lora需要进行双向发送，因此Lora始终工作在模式0中；

网关的基本逻辑如下：

1. Lora网关接收到寻找命令后，发送Lora信号，唤醒对应设备(地址+信道)；

2. Lora网关接收到对应设备的信号后，确保对应设备在线；

3. Lora网关再次发送信号，激发设备报警；

4. 设备报警后，发送确认信号；

5. Lora网关接收到停止报警命令，则发送停止报警信号，并等待确认。

以上的设计逻辑中，全部信号采用确认方式，以增强系统的稳定性。

实际设计过程中，当然还需要做诸多修改。例如：如何改善发送，接受的逻辑，增强系统效率？如何定期发送唤醒信号，确保设备和网关之间的连接？如何合理切换不同的模式，以便降低功耗？这些设计细节，都需要在实际设计中，一一完成。