# IoT Pi Pro LoRaWAN 设备开发

本章将介绍如何使用 MS-RTOS 的 LoRaWAN 组件在 IoT Pi Pro 上开发一个能接入到 EdgerOS 的 LoRa 温度监测设备。它通过 LoRaWAN 协议将数据传输到 EdgerOS，用户可以使用该设备远程监测温度。

# 硬件准备

# SX1278 模块

SX1278 是 Semtech 公司在 2013 年推出的一款远距离、低功耗、高性能的物联网无线收发器，具备特殊的 LoRa 调制方式，在一定程度上增加了通信距离。

本实验使用的是翼辉信息的 IoT Pi Pro 开发板和安信可科技 AI-Thinker 的 SX1278 模块（型号为 Ra-02）：

# 连接 SX1278 模块到 IoT Pi Pro

使用杜邦线将 SX1278 模块的引脚与 IoT Pi Pro 对应的引脚连接，SX1278 模块的引脚与 IoT Pi Pro 引脚的对应关系如下表所示：

需要在 SX1278 模块的 I-PEX 接口接入弹簧天线，实物连接如下图所示：

# 软件准备

# IoT Pi Pro 开发环境搭建

参考《IoT Pi Pro 快速入门》，完成以下步骤：

• 完成 MS-RTOS 开发工具下载和安装

• 在 MS-RTOS 云开发平台上完成 msrtos_base_sdk 配置和下载，配置 MS-RTOS 时，需要手动勾选 libmsdriver、esp_at_net、fatfs、littlevgl、st_touchgfx、cjson、mbedtls、libsddc 这几个组件，如下图所示：

  

• 在 IoT studio 上完成 msrtos_base_sdk 工程导入和编译

• 在 IoT studio 上完成 bspstm32h7xx 工程的下载、导入和编译

• 在 IoT studio 上完成 bootstm32h7xx 工程的下载、导入和编译，如下图所示：

  

# 开发应用

# 获取 LoRaWAN 组件

进入 msrtos_base_sdk 根目录，使用 git 工具从 MS-RTOS github 社区open in new window 下载 LoRaWAN 组件，命令如下：

git clone https://github.com/ms-rtos/lorawan.git

下载完成后右键 msrtos_base_sdk 工程选择 Refresh 菜单项刷新工程，刷新完成后将出现 lorawan 组件，如下图所示：

在 msrtos_base_sdk 根目录下的 Makefile 中添加 lorawan，如下图所示：

# 配置入网参数

msrtos_base_sdk\lorawan\src\ms_lora_config.h 文件为 lorawan 组件的配置头文件，相关配置如下所示：

#define ACTIVE_REGION                 LORAMAC_REGION_CN470

#define LORA_CFG_DEV_EUI              {0x47, 0x36, 0x54, 0x9f, 0x00, 0x31, 0x00, 0x05}
#define LORA_CFG_JOIN_EUI             {0x52, 0x69, 0x73, 0x69, 0x6e, 0x67, 0x48, 0x46}
#define LORA_CFG_APP_KEY              {0x2b, 0x7e, 0x15, 0x16, 0x28, 0xae, 0xd2, 0xa6,\
                                       0xab, 0xf7, 0x15, 0x88, 0x09, 0xcf, 0x4f, 0x3c}
#define LORA_CFG_SE_PIN               {0xFF, 0x00, 0x00, 0xE5}
#define LORA_CFG_CHAN_MASK            {MS_BIT(0), 0, 0, 0, 0, 0}

通过修改配置宏的值来修改相应的入网和工作参数，配置宏的解析如下表所示：

除了使用配置宏 ACTIVE_REGION 配置区域外，还需要分别在 msrtos_base_sdk\lorawan\iblorawan.mk 和 msrtos_base_sdk\lorawan\classa_test.mk 文件中添加预定义宏 REGION_CN470，如下图所示：

# 配置端口号

在 msrtos_base_sdk\lorawan\src\classa_test.c 文件中修改宏 LORAWAN_APP_PORT 的值来设置应用端口号，参考程序如下：

/*!
 * LoRaWAN application port
 */
#define LORAWAN_APP_PORT                            2

# 配置消息类型

上报消息时，如果需要接收者应答就把 msrtos_base_sdk\lorawan\src\classa_test.c 文件中的宏 LORAWAN_CONFIRMED_MSG_ON 设置为 true， 如果不需要接收者应答则把 LORAWAN_CONFIRMED_MSG_ON 设置为 false。设置为无需应答消息的参考程序如下：

/*!
 * LoRaWAN confirmed messages
 */
#define LORAWAN_CONFIRMED_MSG_ON                    false

LoRaWAN 的消息类型及描述如下表所示：

# 上传温度值

在 msrtos_base_sdk\lorawan\src\classa_test.c 文件中定义变量 temperatureValue，用于保存温度传感器的值，代码如下：

/*!
 *  temperature value
 */
static float temperatureValue = 25.52;

在 msrtos_base_sdk\lorawan\src\classa_test.c 文件的函数 PrepareTxFrame 中，填充需要发送数据内容和数据长度，将要上传的温度值 temperatureValue 填充到应用数据缓冲区 AppDataBuffer 中，数据长度设置到应用数据大小变量 AppDataSize 中，参考代码如下所示：

/*!
 * \brief   Prepares the payload of the frame
 */
static void PrepareTxFrame( uint8_t port )
{
    switch( port )
    {
    case 2:
        {
            /*
             * 把温度值填充到应用数据缓冲区
             */
            AppDataSizeBackup = AppDataSize = sizeof(temperatureValue);
            memcpy1(AppDataBuffer, (uint8_t *)&temperatureValue, AppDataSize);
        }
        break;
    case 224:
        if( ComplianceTest.LinkCheck == true )
        {
            ComplianceTest.LinkCheck = false;
            AppDataSize = 3;
            AppDataBuffer[0] = 5;
            AppDataBuffer[1] = ComplianceTest.DemodMargin;
            AppDataBuffer[2] = ComplianceTest.NbGateways;
            ComplianceTest.State = 1;
        }
        else
        {
            switch( ComplianceTest.State )
            {
            case 4:
                ComplianceTest.State = 1;
                break;
            case 1:
                AppDataSize = 2;
                AppDataBuffer[0] = ComplianceTest.DownLinkCounter >> 8;
                AppDataBuffer[1] = ComplianceTest.DownLinkCounter;
                break;
            }
        }
        break;
    default:
        break;
    }
}

# 配置消息上传周期

在 msrtos_base_sdk\lorawan\src\classa_test.c 文件中修改宏 APP_TX_DUTYCYCLE 的值来设置消息的上传周期，参考代码如下：

/*!
 * Defines the application data transmission duty cycle. 5s, value in [ms].
 */
#define APP_TX_DUTYCYCLE                            5000

# 编译 LoRaWAN 组件

选中 msrtos_base_sdk 工程，点击编译按钮，将编译 msrtos_base_sdk 工程的组件，编译完成后，会在 lorawan/Debug 目录生成 classa_test.bin 文件，该文件就是 LoRaWAN CLASSA 模式的应用程序镜像，如下图所示：

# 烧写镜像

使用 MS-RTOS AutoTester 烧写镜像，请参考《IoT Pi Pro 快速入门》完成 bootstm32h7xx.bin 和 bspiotpipro.bin 及 classa_test.bin 镜像烧写，注意不同的镜像需要烧写到不同的地址，如下表所示：

# 验证功能

验证前，先在手机的爱智 App 上开启 EdgerOS 的 LoRa 服务，参考《LoRaWAN 协议介绍》完成以下步骤：

1. 完成 EdgerOS LoRa 服务配置，通道 1 的信道需要与程序中的 LORA_CFG_CHAN_MASK 一致（如 0 号信道），如下图所示：

   

2. 完成 LoRaWAN 设备二维码生成，需要使用程序中指定的入网参数生成的二维码，如下图所示：

   

3. 完成 LoRaWAN 设备添加，添加成功后如下图所示：

   

完成以上 3 个步骤后点击 MS-RTOS Auto Tester GO 按钮或对 IoT Pi Pro 进行复位，IoT Pi Pro 的 CPU 将开始运行，MS-RTOS 启动后，会自动运行 FLASH 0x90100000 地址处的 classa_test 应用程序，IoT Pi Pro 入网成功后会打印：JOINED 字样，同时会显示激活类型、设备地址和数据速率，如下图所示：

该程序中实现的功能及其相关描述如下表所示：