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概述: 手把手搭建基于 M5Stack 设备的 LoRaWAN470 网关与节点

本教程将介绍如何通过 M5 BASIC 主机和 Module LoRa (433MHz) 实现 LoRaWAN470 网关和节点，并与 TTN 进行通信，我们把固件放在 Burner ，用户可以通过 Burner 进行参数设置

组装硬件

1.1 硬件准备

硬件清单：
BASIC 主机：3个(1个网关2个节点)
Module LoRa (433MHz)：3个(1个网关2个节点)
ENV-II Unit：2个

把433模块、ENV-II Unit 和 core 主机组装，其中两个作为LoRaWan的终端，一个作为LoRaWan的网关。

  • 组装完成后的效果图:
注意：Module LoRa (433MHz) 模块需要连接 DIO1 到 GPIO34

固件烧录和配置

2.1 网关

2.1.1 网关固件烧录和配置

  1. 打开 M5burner 应用程序，烧录网关固件
注意：第一次烧录会提示你进入 M5BurnerNVS 进行设置

这时我们点击按键B，就可以进入 BurnerNVS 设置程序

  1. 打开 M5Burner 进入 BurnerNVS 设置界面进行设置
必须设置的参数:
1. WIFI_SSID: WIFI SSID
2. WIFI_PASS: WIFI 密码
3. 其他的参数可以保持默认
4. 其他的参数可以保持默认：默认的频率是471.9MHz/SF7，默认的服务器是nam1.cloud.thethings.network，默认的时区是+8）
5. 完成设置后我们点击主机的B按键重启主机，至此网关固件配置完成

2.1.2 在 TTN 上注册网关

  1. 首先打开 TTN 的官网，注册账号
  2. 注意：图文可以查看我们的教程 TTN(The Things Network)
  3. 网关的默认服务器是nam1.cloud.thethings.network
  4. 必须设置的参数
  1. Gateway ID: human readable string
  2. Gateway EUI: 主机屏幕上的 "GW EUI" 项，基于MAC地址生成，保证全球唯一性
  1. Schedule downlink late: 勾选，用于 downlink 功能
  2. Frequency plan: 选择 China 470-510MHz, FSB11
  3. 其他参数可以保持默认，至此网关在TTN上注册成功。

2.2 终端

2.2.1 在 TTN 上创建节点

  1. 创建应用

  1. 在该应用下创建两个入网类型为 OTAA 的节点，得到各个设备的 DEVEUI, APPEUI 和 APPKEY

  2. 注意：图文可以查看我们的教程 TTN(The Things Network)

  1. 必须设置的参数

    1. Frequency plan: 选择 China 470-510MHz, FSB11

    2. LoRaWAN version: LoRaWAN Specification 1.0.2

    3. Regional Parameters version: 我们选择 revision B

  2. 其他的参数可以保持默认，至此节点在TTN上创建成功

2.2.2 节点固件烧录和配置

  • 打开 M5burner 应用程序，烧录节点固件
  • 点击 "info"->"burner setup" ，进入 BurnerNVS 设置程序
  • 打开 M5Burner 进入 BurnerNVS 设置界面进行设置
必须设置的参数:
1. APPEUI: 由 TTN 生成，可在TTN上查询
1. DEVEUI: 由 TTN 生成，可在TTN上查询
2. APPKEY: 由 TTN 生成，可在TTN上查询
3. 其他的参数可以保持默认
4. 注意：默认八个通道都是471.9MHz，拓频因子SF7，入网模式OTAA，发送间隔20s），至此节点固件配置完成

节点与 TTN 通信

  1. 我们使用了 CayeneLPP 库对信息进行封装，需要在TTN中把解码类型改为CayeneLPP才能看到节点上传的数据
  1. 通过上面的步骤配置完成后，节点会通过 ENV-II Unit 采集环境信息，并以20s的间隔上传到TTN上，与节点上显示的温湿度数据一致

我们可以在 TTN 的网站上把下发信息加入到 downlink 队列中，这样节点在下一次的 Uplink 上传后会收到一条 Downlink 信息，节点上显示的数据与设置的数据一致

界面与 BurnerNVS 参数详解

4.1 网关

4.1.1 网关界面

开始页面:

从上往下分别是：
1. 标题栏: LoRaWan470 GW
2. 状态灯: 正常工作时为绿色闪烁状态，黄色为初始化状态
3. GW EUI: 每个网关特有的 ID，由 MAC 地址生成
4. Freq: 侦听频率和拓频因子
5. Uplink: 网关上传 LoRa 数据包的数量
6. Downlink: 网关下发 LoRa 数据包的数量
7. Recently Node: 最近通信的节点地址和 RSSI
8. 按键：
1. info: 可以进入信息页面。
信息页面:

从上往下分别是：

  1. 标题栏: LoRaWan470 GW

  2. 状态灯: 正常工作时为绿色闪烁状态，黄色为初始化状态

  3. WiFi SSID: WiFi ID

  4. LoRaWAN Server: LoRaWAN 服务器地址

  5. Port：LoRaWAN 服务器端口

  6. NTP Server: NTP 服务器地址

  7. Timezone: 时区

  8. 按键：

    1. back：返回开始页面。

    2. burner setup: 进入 BurnerNVS 设置程序

4.1.2 网关 BurnerNVS 参数

  1. WIFI_SSID: WIFI SSID

  2. WIFI_PASS: WIFI password

  3. Frequency: 网关的侦听频率，需要遵守 LoRaWAN 协议，LoRaWAN 470 的频谱范围是 470MHz 到 510MHz，具体的设定需要查看 LoRaWAN 协议，网关和节点的频率必须相同

  4. SF: 拓频因子，范围是5-0，分别对应SF7到SF12，网关和节点的拓频因子必须相同

  5. TTN_SERVER: LoRaWAN 服务器的地址

  6. TTN_PORT: LoRaWAN 服务器的端口号

  7. NTP_SERVER: NTP 服务器的地址

  8. TIMEZONE: 时区

4.2 节点

4.2.1 节点界面

从上往下分别是：

  1. 标题栏: LoRaWan470 Node

  2. 状态灯: 正常工作时为绿色闪烁状态，黄色为初始化状态

  3. CH Nums: 通道和它对应的频率

  4. TX Interval: Uplink 的发送时间间隔

  5. ENV-II Unit: ENV-II Unit 的状态，绿色是正常工作状态，否则是红色，右边还会显示温度和湿度

  6. 按键：

    1. beep disable 说明喇叭处于关闭状态，按一下该按键会切换到 beep enable，这时如果收到 Downlink 消息，喇叭会响一声进行提示。

    2. info: 可以进入信息页面。

    3. uplink enable 说明 Uplink 处于使能状态，节点会以20s的间隔上传消息到TTN上，按一下该按键会切换到 uplink disable。

从上往下分别是：

  1. 标题栏: LoRaWan470 Node

  2. 状态灯: 正常工作时为绿色闪烁状态，黄色为初始化状态

  3. Spec Version: 这个是 LoRaWAN 协议的版本

  4. Mode：入网模式，现在是 OTAA

  5. DEVADDR：设备地址

  6. 按键：

    1. back：返回开始页面。

    2. burner setup: 进入 BurnerNVS 设置程序

4.2.2 节点 BurnerNVS 参数

  1. APPEUI & DEVEUI & APPKEY: OTAA 的入网参数，由 TTN 生成

  2. TX_INTERVAL: uplink 的时间间隔

  3. CHANNEL0 ~ CHANNEL8: 每个通道的频率，需要遵守 LoRaWAN 协议，LoRaWAN 470 的频谱范围是 470MHz 到 510MHz，具体的设定需要查看 LoRaWAN 协议，网关和节点的频率必须相同

  4. SF: 拓频因子，范围是5-0，分别对应SF7到SF12，网关和节点的拓频因子必须相同

  5. POWER: 发射功率，范围是0-20，值越大功率越大，默认是20

  6. ABP_ENABLE: ABP 入网模式使能。1为开启，0为关闭。如果是0即为 OTAA 入网模式，与 ABP 有关的设定无效。如果是1即为 ABP 入网模式，与 OTAA 有关的设定无效

  7. NWKSKEY & APPSKEY & DEVADDR: ABP 入网的参数，可以由 TTN 生成。

  8. ADR_ENABLE: ADR 使能。1为开启，0为关闭。

  9. APP_PORT: 设置应用端口，范围是1-255

  10. CONFIRM_MSG: 确认信息使能。1为开启，0为关闭。如果开启，每次 uplink 后都会收到一个 ACK。

其他应用

5.1 在运行中进入 BurnerNVS 程序

点击 "info" -> "burner setup"，

之后会进入到下面的页面，说明已经进入 Burner NVS 设置程序

这时我们可以打开 Burner 应用设置 BurnerNVS

5.2 节点连接其他网关

当我们需要连接其他网关时，只需要修改 CHANNEL0 - CHANNEL8 的频率

5.3 节点使用ABP模式入网

如果我们需要使用ABP模式进行入网，只需要打开 ABP_ENABLE 使能，

注意：需要在TTN ABP 节点管理页面下 General settings -> Network layer -> Advanced MAC settings，把 Rx1 delay 改为5s，并把 Resets frame counters 选项勾上
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