此解決方案展示了如何創(chuàng)建環(huán)境數(shù)據(jù)傳感器節(jié)點(diǎn)。傳感器節(jié)點(diǎn)測(cè)量空氣溫度、空氣濕度、氣壓和氣體水平。節(jié)點(diǎn)成功加入服務(wù)器后，它會(huì)定期將此數(shù)據(jù)傳輸?shù)?LoRaWan? 服務(wù)器。

#前期準(zhǔn)備

#硬件

• WisBlock Base (本示例使用RAK5005-O)
• WisBlock Core(本示例使用RAK4631)
• WisBlock Sensor(本示例使用RAK1906)
• LoRa天線(本示例使用CN470頻段)
• 網(wǎng)關(guān)(本示例使用RAK7258網(wǎng)關(guān))

???? 注意：

請(qǐng)保持網(wǎng)關(guān)與傳感器所屬頻段相同，本實(shí)例中均為CN470。

#軟件

• Arduino IDE
• RAK4631 BSP
• Adafruit BME680 庫(kù)
• SX126x-Arduino 庫(kù)
• U8g2 庫(kù)

#硬件安裝

1、將LoRa天線接口對(duì)準(zhǔn)并放置在RAK4631模塊的LoRa天線接口搭接處，輕輕按壓LoRa天線接口，完成安裝。

Figure 1: 安裝LoRa天線

2、將RAK4631模塊上的連接器插頭對(duì)準(zhǔn)RAK5005-O CUP插槽上的連接器插座。保持連接器間平行，將其輕放在插座連接器相應(yīng)的搭接處。

Figure 2: 安裝WisBlock Core RAK4631

3、將傳感器模塊RAK1906上的連接器插頭對(duì)準(zhǔn)RAK5005-O插槽的連接器插座。保持連接器間平行，將其輕放在插座連接器相應(yīng)的搭接處。

Figure 3: 安裝WisBlock Sensor RAK1906

???? 注意：

平行按壓均勻施力，將聽(tīng)到扣合完成的聲音，扣壓完成后請(qǐng)使用螺釘將WisBlock Core和WisBlock Sensor模塊固定在RAK5005-O Base板上。

組裝完成后示意圖如下：

Figure 4: 模塊組裝

#軟件配置

本章節(jié)介紹WisBlock 傳感器模塊的軟件配置。

#Arduino IDE的下載

使用Arduino IDE對(duì)WisBlock進(jìn)行編碼和編程。如果您還未安裝Arduino IDE，可在Arduino官網(wǎng)中下載。

---

?? 警告

如果您所使用的操作系統(tǒng)為Windows 10：
請(qǐng)勿從Microsoft應(yīng)用商店中安裝Arduino IDE。請(qǐng)從Arduino官網(wǎng)中安裝原始的Arduino IDE。Microsoft應(yīng)用商店中的Arduino應(yīng)用在使用第三方板支持包時(shí)存在問(wèn)題。

如下圖所示，可以看到Arduino IDE當(dāng)前版本為V1.8.16。Windows、Linux和Mac OS X都有多個(gè)可用版本，選擇正確的Arduino IDE版本并下載。

Figure 5: Arduino IDE 版本示意圖

#Arduino IDE的安裝

本示例為在Windows PC中安裝已下載的Arduino IDE。

1、單擊“I Agree”。

Figure 6: Arduino安裝許可協(xié)議

2、單擊“Next”。

Figure 7: Arduino安裝選項(xiàng)

3、單擊“Install”。

Figure 8: Arduino IDE安裝路徑

Figure 9: Arduino IDE安裝中

進(jìn)度為100%后，Arduino IDE已成功安裝，單擊“Close”，退出安裝過(guò)程。

Figure 10: 成功安裝

???? 注意：

在Linux與Mac OS X中，沒(méi)有安裝過(guò)程。只是一個(gè)解壓過(guò)程，然后就能夠成功打開(kāi)Arduino IDE 。

#Arduino IDE上的配置

Arduino IDE安裝成功后。需要對(duì)Arduino IDE進(jìn)行一些配置以便后續(xù)對(duì)WisBlock組裝模塊進(jìn)行相關(guān)配置。

1. 打開(kāi)Arduino IDE。
2. 進(jìn)入“文件 > 首選項(xiàng)”。

Figure 11: 首選項(xiàng)

3、單擊圖中圖標(biāo)，編輯“附加開(kāi)發(fā)板管理器網(wǎng)址”，將WisBlock Core添加到Arduino板列表中。

Figure 12: 修改附加開(kāi)發(fā)板管理器網(wǎng)址

4、復(fù)制此URLhttps://raw.githubusercontent.com/RAKwireless/RAKwireless-Arduino-BSP-Index/main/package_rakwireless_index.json并粘貼至下圖所示區(qū)域。如果已存在其他鏈接，將上述鏈接粘貼至新的一行。完成后，單擊“好”。

Figure 13: 添加RAKwireless WisBlock Core BSP

???? 注意

如果您使用的是Linux，需要通過(guò)“pip”安裝“adafruit-nrfutil”。

sudo pip3 install adafruit-nrfutil 或 pip3 install --user adafruit-nrfutil

5、重啟Arduino IDE。

6、在“工具”菜單中打開(kāi)“開(kāi)發(fā)板管理”。

Figure 14: 打開(kāi)開(kāi)發(fā)板管理

7、如下圖所示，在搜索欄中鍵入“RAK”。將會(huì)顯示出可添加到Arduino板列表中的可用RAKwireless WisBlock Core。選擇以下板支持包以及相應(yīng)的版本，并單擊“安裝”板支持包。

Figure 15: 安裝WisBlock Core

#燒錄程序

1、將組裝的WisBlock傳感器模塊使用USB連接線連接到PC上。

2、在Arduino IDE中，根據(jù)下圖所示，選擇WisBlock Core RAK4631板。

Figure 16: 選擇WisBlock Core RAK4631板

3、根據(jù)下圖所示，選擇示例項(xiàng)目。

Figure 17: 選擇示例代碼

4、打開(kāi)示例代碼后，雙擊圖中鏈接，安裝示例代碼中所需的代碼庫(kù)。

Figure 18: 安裝所需代碼庫(kù)

5、修改示例代碼中的頻段區(qū)域，本示例使用的為CN470。

Figure 19: 修改頻段

6、完成后，如下圖所示，選擇正確的串口并單擊圖中上傳圖標(biāo)上傳代碼。

Figure 20: 選擇端口號(hào)

#連接網(wǎng)關(guān)到TTN

本節(jié)為連接網(wǎng)關(guān)至TTN（The Things Network）平臺(tái)。

#前提條件

• 網(wǎng)關(guān)已連接到網(wǎng)絡(luò)，具體請(qǐng)參見(jiàn)連接網(wǎng)關(guān)到網(wǎng)絡(luò)。
• 注冊(cè)TTN賬號(hào)并激活賬號(hào)。

#操作步驟

1、登錄TTN網(wǎng)站，您將看到以下頁(yè)面：

Figure 21: TTN主頁(yè)

2、單擊“Register a gateway”，進(jìn)入以下頁(yè)面注冊(cè)網(wǎng)關(guān)信息。

Figure 22: 注冊(cè)網(wǎng)關(guān)

• Gateway EUI：網(wǎng)關(guān)唯一 ID。該名稱必須與網(wǎng)關(guān)的真實(shí)網(wǎng)關(guān)ID相同?？傻卿浘W(wǎng)關(guān)在Web頁(yè)面“LoRa Network > Network Settings”頁(yè)面找到Gateway EUI。
• Frequency Plan：這是您要使用的頻率，本示例為CN470。
• Gateway Server address：eu1.cloud.thethings.network為網(wǎng)關(guān)服務(wù)器地址。
• 單擊“Create gateway”，網(wǎng)關(guān)新建成功后，即可在網(wǎng)關(guān)列表頁(yè)查看新增加的網(wǎng)關(guān)。

4、訪問(wèn)網(wǎng)關(guān)，選擇“LoRa Network > Network Settings”進(jìn)入LoRaWAN Network Setting設(shè)置界面。

Figure 23: 網(wǎng)絡(luò)設(shè)置

• 將“Mode”設(shè)置為“Packet Forwarder”后，單擊“Switch mode”。
• 修改Server Address。修改完成后單擊“Save & Apply”。

5、刷新TTN網(wǎng)關(guān)界面，如果您的網(wǎng)關(guān)狀態(tài)為“Connected”，則網(wǎng)關(guān)現(xiàn)在已連接到TTN。

Figure 24: 網(wǎng)關(guān)成功連接TTN

#連接傳感器節(jié)點(diǎn)至TTN

本節(jié)為連接傳感器節(jié)點(diǎn)至TTN（The Things Network）平臺(tái)。

#登錄到TTN平臺(tái)

登錄TTN網(wǎng)站，您將看到以下頁(yè)面：

Figure 25: TTN控制臺(tái)頁(yè)面

#創(chuàng)建新的應(yīng)用程序

1、進(jìn)入添加 Application 界面，注冊(cè)相關(guān)信息后，單擊頁(yè)面底部的“Create application”。

Figure 26: 添加應(yīng)用

2、進(jìn)入應(yīng)用程序概述頁(yè)面，單擊右下角“Add end devices”，在TTN平臺(tái)注冊(cè)新設(shè)備。

Figure 27: 應(yīng)用程序概述頁(yè)面

#注冊(cè)新設(shè)備

1、在“Register end device”頁(yè)面中，單擊“Manually”頁(yè)簽。

2、配置Frequency plan、LoRaWAN version、Regional Parameters version，并添加設(shè)備DevEUI、AppEUI、AppKey。

Figure 28: 注冊(cè)設(shè)備

???? 注意：

設(shè)備頻段應(yīng)與網(wǎng)關(guān)頻段相同。

3、DevEUI、AppEUI、AppKey請(qǐng)?jiān)趥鞲衅魇纠a中獲取，切記需要?jiǎng)h除各個(gè)數(shù)字前的“0x”以及“，”。

Figure 29: 獲取DevEUI、AppEUI、AppKey

4、單擊"Register and device"，完成設(shè)備注冊(cè)，注冊(cè)結(jié)果將匯總?cè)缦聢D所示。

Figure 30: 設(shè)備信息

5、重啟設(shè)備后，設(shè)備自動(dòng)入網(wǎng)并定時(shí)向服務(wù)器傳輸實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。單擊See all activity→，查看傳輸數(shù)據(jù)。

Figure 31: 環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

6、成功上傳示例項(xiàng)目后，可在 Arduino IDE 的工具欄單擊串口監(jiān)視器，查看傳感器的讀取日志。如果日志如下所示，表示RAK1906正在與WisBlock Core正確通信。

Figure 32: 串口監(jiān)視器日志

#數(shù)據(jù)格式

通信傳輸?shù)膶?shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)格式如下表所示：

字節(jié)1	字節(jié)2	字節(jié)3	字節(jié)4	字節(jié)5
1	溫度1	溫度2	濕度1	濕度2

字節(jié)6	字節(jié)7	字節(jié)8	字節(jié)9	字節(jié)10	字節(jié)11	字節(jié)12	字節(jié)13
氣壓1	氣壓2	氣壓3	氣壓4	氣體1	氣體2	氣體3	氣體4

• 字節(jié)1是數(shù)據(jù)類型的標(biāo)識(shí)，這里始終是 1。
  • 每個(gè)字節(jié)的值都是 MSB 在前。
  • 溫度以兩個(gè)字節(jié)的形式發(fā)送，為了準(zhǔn)確起見(jiàn)放大 100 倍。例如，2510 意味著 25.01攝氏度，以 0x09 0xCE 發(fā)送。
  • 濕度是以兩個(gè)字節(jié)的形式發(fā)送的，為了準(zhǔn)確起見(jiàn)放大了 100 倍。例如，4173 意味著 41.73%，以 0x10 0x4D 發(fā)送。
  • 氣壓是以四個(gè)字節(jié)的形式發(fā)送的，為了準(zhǔn)確起見(jiàn)放大了 100 倍。例如，100945 意味著 1009.45hPa，以 0x00 0x01 0x8A 0x51 發(fā)送。
  • 氣體電阻以四個(gè)字節(jié)發(fā)送，例如63560Ω，以 0x00 0x00 0xF8 0x48 發(fā)送。

???? 注意：

此傳輸示例中：0x09 0x5E代表溫度值；0x14 0xDD代表濕度值；0x00 0x01 0x7A 0x85代表氣壓值；0x00 0x00 0x09 0x8B代表氣體電阻值。