描述

嘿，怎么了，伙計們！來自 CETech 的Akarsh。

在我之前的一些項目中，我經(jīng)常使用 LoRa 模塊，并遇到了我在這些項目中展示的 LoRa 模塊的許多優(yōu)點和應(yīng)用。在這個項目中，我將進一步使用 LoRa 技術(shù)。到目前為止，我們只使用 LoRa，但在這個項目中，我們將使用 LoRa WAN，其中我們將結(jié)合 Internet 使用 LoRa。為此，我們將使用 Dragino 的 LoRa WAN 網(wǎng)關(guān)，并使用 The ThingsNetwork 作為該項目的服務(wù)器。我們要做的是設(shè)置我們的 Dragino LoRaWAN 網(wǎng)關(guān)并將其連接到也安裝有 LoRa 模塊的 Arduino。

因此，閱讀本文，您將獲得一些關(guān)于 LoRa WAN 的知識，當然還有關(guān)于 Dragino 網(wǎng)關(guān)設(shè)置和 TheThingsNetwork 的知識。

您可以從以下鏈接獲取您自己的 Dragino 套件：

在印度：https://www.enthutech.in/shop/product...國外：http://www.dragino.com/products/lora/...

現(xiàn)在讓我們開始吧。

為您的項目制造 PCB

PCBGOGO成立于2015年，提供一站式PCB組裝服務(wù)，包括PCB制造、PCB組裝、元器件采購、功能測試和IC編程。

其制造基地配備了最先進的生產(chǎn)設(shè)備，如YAMAHA貼片機、回流爐、波峰焊機、X-RAY、AOI測試機；和最專業(yè)的技術(shù)人員。

雖然只有五年的歷史，但他們的工廠在中國市場擁有超過 10 年的 PCB 行業(yè)經(jīng)驗。它是表面貼裝、通孔和混合技術(shù) PCB 組裝和電子制造服務(wù)以及交鑰匙 PCB 組裝的領(lǐng)先專家。

PCBGOGO提供從原型到量產(chǎn)的訂單服務(wù)，現(xiàn)在就加入他們吧。

什么是 LoRa WAN？

LoRaWAN 規(guī)范是一種低功耗、廣域 (LPWA) 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，旨在將電池供電的“事物”無線連接到區(qū)域、國家或全球網(wǎng)絡(luò)中的互聯(lián)網(wǎng)，并針對關(guān)鍵的物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 要求，例如雙向定向通信、端到端安全、移動性和本地化服務(wù)。

LoRaWAN 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)部署在星型拓撲中，其中網(wǎng)關(guān)在終端設(shè)備和中央網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器之間中繼消息。網(wǎng)關(guān)通過標準 IP 連接連接到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器并充當透明網(wǎng)橋，只需將 RF 數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換為 IP 數(shù)據(jù)包，反之亦然。無線通信利用 LoRaò 物理層的長距離特性，允許終端設(shè)備和一個或多個網(wǎng)關(guān)之間的單跳鏈路。所有模式都能夠進行雙向通信，并且支持多播尋址組，以便在固件無線 (FOTA) 升級或其他大規(guī)模分發(fā)消息等任務(wù)期間有效利用頻譜。

安全性是任何大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)部署的首要考慮因素，LoRaWAN 規(guī)范定義了兩層加密：

• 終端設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器之間共享的唯一 128 位網(wǎng)絡(luò)會話密鑰。
• 在應(yīng)用程序級別端到端共享的唯一 128 位應(yīng)用程序會話密鑰 (AppSKey)。

AES 算法用于向網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器提供數(shù)據(jù)包的身份驗證和完整性，并為應(yīng)用程序服務(wù)器提供端到端加密。通過提供這兩個級別，可以實現(xiàn)“多租戶”共享網(wǎng)絡(luò)，而網(wǎng)絡(luò)運營商無需了解用戶的有效負載數(shù)據(jù)。

Dragino 物聯(lián)網(wǎng)套件

Dragino 物聯(lián)網(wǎng)套件是一個精心設(shè)計的套件，可幫助初學(xué)者和開發(fā)人員快速學(xué)習(xí) LoRa 和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。借助該套件，您可以制作大量基于 LoRa 的項目，并了解 LoRa 的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。該套件有兩個版本 V1 和 V2。我們在我們的項目中使用 V2 套件，因為它是最新的。該套件隨附以下物品：

• 1 x LG01-N 單通道 LoRa 網(wǎng)關(guān)
• 1 x (LoRa Shield + Arduino UNO)1 x (LoRa/GPS Shield + Arduino UNO)
• 1 個火焰傳感器
• 1 個繼電器
• 1 個光敏傳感器
• 1 個蜂鳴器
• 1 個超聲波傳感器
• 1 x DHT11 溫濕度傳感器
• 10 x 杜邦線（公對公）
• 10 x 杜邦線（母對母）
• 10 x 杜邦線（母對公）

使用所有這些工具，您可以構(gòu)建許多基于 LoRaWAN 的項目，并為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用配備它們。

您可以從此處獲得該套件的更詳細說明。

關(guān)于采用 LoRa 技術(shù)的 Dragino LG01-P 物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)

Dragino 提供了一系列用于不同目的的 LoRa WAN 網(wǎng)關(guān)，但我們將在這里使用的是采用 LoRa 技術(shù)的 LG01-P 物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)。

它是一個開源的單通道 LoRa 網(wǎng)關(guān)。它允許您通過 WiFi、以太網(wǎng)或 3G/4G 蜂窩網(wǎng)絡(luò)（通過可選的 LTE 模塊）將 LoRa 無線網(wǎng)絡(luò)橋接到 IP 網(wǎng)絡(luò)。TheLoRa 無線允許用戶以低數(shù)據(jù)速率發(fā)送數(shù)據(jù)并達到極遠距離。它提供超長距離擴頻通信和高抗干擾能力。LG01-P提供WiFi接口、以太網(wǎng)接口、USB主機接口等多種互聯(lián)網(wǎng)連接方式。這些接口為用戶將其傳感器網(wǎng)絡(luò)連接到 Internet 提供了靈活的方法。可支持單頻有限的LoRaWAN協(xié)議和定制的LoRa傳輸協(xié)議。

該網(wǎng)關(guān)的一些主要特點是它消耗低功耗，具有內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，具有提供強大系統(tǒng)的故障保護設(shè)計，與 Arduino IDE 兼容等。它還支持 WiFiAP、客戶端或 Ad-Hoc （網(wǎng)格）模式。

您可以從此處閱讀 LG01-P 的數(shù)據(jù)表，以詳細了解其技術(shù)規(guī)格。

有關(guān)其他詳細信息，您可以從這里參考他們的網(wǎng)站。

查看 TheThingsNetwork 服務(wù)器

TheThingsNetwork Server 是一個開源平臺，可為您的寶貴物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)提供安全、可擴展和可靠的 LoRa 路由。TheThingsNetwork 的主要功能是安全路由、設(shè)備管理、用戶管理、數(shù)據(jù)存儲、監(jiān)控等。

該網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器允許加密從傳感器運行到應(yīng)用程序，而無需任何第三方訪問密鑰，這也稱為端到端安全。這可以通過允許用戶在其場所或私有云中運行網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器或其組件來實現(xiàn)。談到集成，TheThingsNetwork 服務(wù)器支持深度集成，可以在構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)運營服務(wù)的同時輕松與現(xiàn)有計費或用戶管理系統(tǒng)集成。除了這些功能之外，TheThingsNetwork Server 還具有可擴展性。隨著進出設(shè)備的數(shù)據(jù)流增加和服務(wù)器負載增加，它可以水平和垂直擴展。所以我們將在我們的項目中使用這個網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。

使用 TheThingsNetwork 設(shè)置 LoRaWAN 網(wǎng)關(guān)

在這一步中，我們將使用 TheThingsNetwork Server 設(shè)置 LoRa WAN 網(wǎng)關(guān)，并使其準備好使用。為此，我們需要遵循以下步驟：-

1）拿起LG01-P網(wǎng)關(guān)并連接其天線，然后借助網(wǎng)關(guān)隨附的適配器將網(wǎng)關(guān)連接到電源。適配器需要連接到 12V-1A 端口。

2) 將 LAN 電纜的一側(cè)連接到網(wǎng)關(guān)的 LAN 端口，另一側(cè)連接到用于設(shè)置的 PC/筆記本電腦。

3) 現(xiàn)在，轉(zhuǎn)到您的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器并輸入 IP 地址“10.130.1.1”，這將帶您進入 Dragino 登錄頁面。在那里，您需要輸入用戶名“root”和密碼“dragino”，然后按登錄按鈕。

4) 現(xiàn)在我們需要使用 WiFi 將網(wǎng)關(guān)連接到 Internet，因為我們需要轉(zhuǎn)到“網(wǎng)絡(luò)”選項卡。在那，我們需要選擇無線選項。它將打開一個頁面，其中將有一個名為“radio0”的選項。您需要單擊該“radio0”選項前面的掃描按鈕。

5) 這將打開網(wǎng)關(guān)范圍內(nèi)的可用 WiFi 網(wǎng)絡(luò)列表。點擊與您的 WiFi SSID 對應(yīng)的“加入網(wǎng)絡(luò)”按鈕。這將打開一個加入網(wǎng)絡(luò)頁面。

6) 在該頁面上會有一個名為 WPA 密碼的塊。在該塊中，您需要輸入您的 WiFi 網(wǎng)絡(luò)的密碼，在此下方還有另一個字段，您需要在其中輸入新網(wǎng)絡(luò)的名稱。在該塊中，您可以選擇任何名稱作為您的網(wǎng)絡(luò)名稱。之后單擊提交按鈕，然后在下一頁單擊保存并應(yīng)用按鈕。

7) 完成上述步驟后，您的網(wǎng)關(guān)將連接到您的 Wifi 網(wǎng)絡(luò)。由于網(wǎng)關(guān)連接到 Wifi，我們需要禁用 Dragino SSID，因為它本質(zhì)上使網(wǎng)關(guān)成為接入點。所以我們需要禁用 Dragino SSID 才能連接到 Wifi。

8) 現(xiàn)在打開 TheThingsNetwork 控制臺并點擊網(wǎng)關(guān)按鈕。在這里，我們需要為此單擊注冊網(wǎng)絡(luò)按鈕注冊一個新網(wǎng)絡(luò)。這將打開該頁面上的 Register Network 頁面，選擇 Legacy Packet forwarder 選項。

9) 之后返回dragino 頁面。在該頁面上，轉(zhuǎn)到服務(wù)選項卡，然后在該選項卡下選擇 LoRaWAN 網(wǎng)關(guān)選項。將在該頁面上打開一個網(wǎng)頁，其中將顯示網(wǎng)關(guān) ID。復(fù)制該網(wǎng)關(guān) ID 并將其粘貼到 ThingsNetwork 控制臺頁面上的網(wǎng)關(guān) EUI 選項中。

10) 之后，在 ThingsNetwork 控制臺頁面的描述塊中輸入任何描述，選擇頻率計劃（在我的情況下，它是印度），在地圖上選擇網(wǎng)關(guān)所在的位置，選擇天線放置選項（在我的情況是室內(nèi)），然后單擊注冊網(wǎng)關(guān)按鈕。

11) 這將注冊網(wǎng)絡(luò)，并且可以通過查看“已連接”的狀態(tài)來驗證。

12) 現(xiàn)在我們可以回到dragino 網(wǎng)關(guān)頁面。它將幫助您逐步完成該過程。

創(chuàng)建應(yīng)用程序和編碼 Arduino

Dragino 套件帶有兩個 Arduino Uno。一個安裝了 Lora 模塊，另一個安裝了 GPS 模塊和 LoRa 模塊。對于我們的項目，我們將使用沒有 GPS 模塊的那個。

在這一步中，我們將使用 TheThingsnetwork 控制臺創(chuàng)建一個應(yīng)用程序，以從 Arduino 獲取數(shù)據(jù)，并編寫 Arduino 代碼以發(fā)送數(shù)據(jù)。為此，我們需要遵循以下步驟：-

1) 轉(zhuǎn)到 TheThingsNetwork 控制臺頁面。在該頁面上單擊應(yīng)用程序按鈕。這將打開“添加應(yīng)用程序”頁面。您需要在此處輸入應(yīng)用程序 ID 和描述。這些可以是您選擇的任何東西。除此之外，還有一個處理程序注冊字段，默認設(shè)置為“ttu-handler-eu”。我們必須保持原樣，然后單擊“添加應(yīng)用程序”按鈕。這將創(chuàng)建應(yīng)用程序。

2) 現(xiàn)在我們需要使應(yīng)用程序能夠解釋從 Arduino 接收到的數(shù)據(jù)。為此，您需要從此處打開 GitHub 頁面。在該頁面上，您將看到一個名為“Payload Script”的文件。打開該文件并復(fù)制那里給出的腳本。現(xiàn)在回到 Applications 頁面，打開 Payload Formats 選項卡并將腳本復(fù)制到那里。現(xiàn)在點擊保存按鈕，您就可以開始了。

3) 我們的應(yīng)用程序已經(jīng)可以使用了。現(xiàn)在我們需要將代碼上傳到我們的 Arduino 板。此代碼將通過 LoRa 模塊在網(wǎng)關(guān)和 Arduino 之間建立連接，然后 Arduino 將生成一些隨機數(shù)，這些隨機數(shù)可以在 TheThingsNetwork 服務(wù)器設(shè)置中接收和查看。

4) 要獲取此代碼，您必須再次進入 Github 時代，您將看到一個名為“ Arduino_Hello_world.ino”的文件。這是要上傳到 Arduino 的代碼，將其復(fù)制并粘貼到您的 Arduino IDE 中。

5) 現(xiàn)在回到 TheThingsNetwork 的控制臺頁面，您會看到一個選項，上面寫著“注冊設(shè)備”。單擊該選項，因為要將節(jié)點添加到網(wǎng)關(guān)，我們首先需要注冊設(shè)備。在注冊頁面，您需要輸入設(shè)備 ID 和設(shè)備 EUI。這可以是隨機的，也可以是您選擇的任何內(nèi)容。輸入這些后，您需要單擊“注冊”按鈕。

6) 現(xiàn)在在 TheThingsNetwork 上創(chuàng)建了一個新設(shè)備。它默認在 OTAA 方法中創(chuàng)建，您需要將方法更改為 ABP，方法是轉(zhuǎn)到設(shè)備設(shè)置中的激活方法選項，然后單擊保存按鈕。

7) 現(xiàn)在返回設(shè)備概覽頁面。在該頁面上，您將看到三個不同的字段，即網(wǎng)絡(luò)會話密鑰、應(yīng)用程序會話密鑰和設(shè)備地址。將這些字段一一復(fù)制并粘貼到相應(yīng)位置的代碼中。

8) 現(xiàn)在我們需要將 Arduino 連接到我們的 PC。選擇正確的 COM 端口和板，然后單擊上傳按鈕。

這樣，項目的設(shè)置就完成了，現(xiàn)在我們需要做的就是玩弄我們新落腳的網(wǎng)關(guān)。

測試新網(wǎng)關(guān)鏈接

當我們看到TheThingsNetwork 控制臺頁面時，在上傳代碼之前。我們觀察到有一個“從未見過”的狀態(tài)字段，但只要我們上傳代碼，Arduino 就會通過 LoRa 連接到網(wǎng)關(guān)，狀態(tài)變?yōu)閯偛?，之后，它變?yōu)?1 秒前， 2 秒前，以此類推。這表明Arduino正在發(fā)送數(shù)據(jù)，并且在Server端成功接收。

談代碼。它的設(shè)計方式是它不斷地向服務(wù)器發(fā)送隨機數(shù)，通過轉(zhuǎn)到控制臺頁面上的數(shù)據(jù)選項卡，可以在服務(wù)器端看到接收到的數(shù)字，其中接收到的數(shù)據(jù)是可見的。我們還可以在串行監(jiān)視器上查看 Arduino 發(fā)送的數(shù)據(jù)，以交叉檢查數(shù)字是否正確傳輸。

通過這種方式，我們使用 Dragino LG01-P 物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)創(chuàng)建了一個 LoRaWAN，并通過該網(wǎng)關(guān)成功傳輸了數(shù)據(jù)。希望你喜歡這個項目。