Опубликовано Автор: Valera

Использование комплекта разработки LPWAN «всё в одном» Link.ONE с ChipStark, Node-Red, InfluxDB и Grafana

RAKwireless предоставил образец для обзора универсального комплекта разработки LPWAN IoT WisTrio Link.ONE с поддержкой подключений LTE-M, NB-IoT и LoRaWAN, программируемого через Arduino IDE. Комплект был протестирован во влагозащищенном корпусе WisBlock Unify с использованием LoRaWAN и пакетов открытого ПО, включая ChipStark, Node-Red, InfluxDB и Grafana.

Link.ONE review

В полученном комплекте присутствуют корпус WisBlock Unify (100 x 75 x 38 мм) и литий-ионный аккумулятор 3200 мАч/3.7В, которого достаточно при основном использовании системы в спящем режиме для приема данных без частой передачи информации.

WisTrio Link.ONE package

В плотно упакованной коробке находились:

  • Плата разработки WisTrio LTE-M, NB-IoT и LoRaWAN
  • Литий-ионный аккумулятор
  • Внешняя антенна для сотовой связи
  • Кабель USB Type-C
  • Круглый кабель M8 female

Link.ONE unboxing

Корпус прочен, а крышка оснащена водостойким уплотнителем, обеспечивающим степень защиты IP65 при закрытии.

WisBlock Unify Enclosure

3200 mAh lithium battery

После извлечения аккумулятора можно детально рассмотреть плату разработки WisTrio Link.ONE.

Link.ONE teardown

Link.ONE development board
Нажмите для увеличения

Комплект включает три основных модуля:

  • RAK4631 WisBlock core module с микроконтроллером Nordic Semi nRF52840 (BLE) и RF-трансивером Semtech SX1262 (LoRa/LoRaWAN)
  • RAK5860 WisBlock NB-IoT interface module на базе Quectel BG77 с поддержкой NB-IoT, LTE-M и GPS
  • RAK19007 WisBlock baseboard с портом USB Type-C и контроллером заряда Li-ion

Сборка компонентов показана на схеме ниже.

Link.ONE WisBlock devkit modules antenna

В комплект также входит SIM-карта Monogoto с пакетом 500 МБ, действительным до 10 лет.

Monogoto SIM card

Monogoto nano SIM card

SIM-карта работает глобально , но в Таиланде (место тестирования) функционирует в сетях 2G/3G/4G операторов AIS и TrueMove без поддержки LTE Cat M1 (LTE-M). Данные о совместимости с NB-IoT отсутствуют.

Monogoto Thailand

Дополнительные сенсорные модули доступны при заказе, но в тестовом комплекте отсутствовали.

Link.ONE sensors

LPWAN (Low Power Wide Area Network)

Link.ONE поддерживает три типа энергоэффективных широкополосных сетей (LPWAN): LTE-M, NB-IoT и LoRaWAN.

LPWAN NB-IoT LTE-M LoRaWAN

  • NB-IoT (Narrow Band Internet of Things) — технология на базе 4G LTE для подключения IoT-устройств через сотовые сети. Оптимальна для приложений без требований к высокой скорости передачи данных (Smart Parking, Smart Metering).
  • LTE-M (Long Term Evolution of Machines) — аналогична NB-IoT, но с повышенной скоростью передачи при сохранении энергоэффективности. Подходит для отслеживания местоположения (Smart Transportation, Asset Tracking).
  • LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) — радиотехнология на протоколе LoRa для энергоэффективных устройств с дальним радиусом действия. Поддерживает частные и публичные сети (первые позволяют развертывать собственные шлюзы без операторов).

Примечание 1: Тестирование NB-IoT не проводилось из-за ежегодной платы за облачный Network Server у операторов Таиланда.
Примечание 2: LTE-M не тестировался из-за отсутствия поддержки SIM-картой Monogoto в Таиланде.

Частная локальная платформа LoRaWAN IoT

Для тестов развернута частная платформа LoRaWAN IoT, обеспечивающая полный контроль управления. Использованы следующие решения с открытым исходным кодом:

  • ChirpStack — сервер сети и приложений LoRaWAN, регистрирующий устройства и расшифровывающий данные в формате AES128 через MQTT-брокер (отправка publish).
  • Node-RED — инструмент flow-based разработки для программирования. Получает данные (subscribe) от ChirpStack по MQTT, декодирует полезную нагрузку из BASE64, сохраняет показания сенсоров в InfluxDB и настраивает уведомления через LINE Notify.
  • InfluxDB — база данных временных рядов для хранения показаний сенсоров и данных шлюза LoRaWAN с автоматической сортировкой по времени для анализа.
  • Grafana — дашборд реального времени для визуализации данных из InfluxDB.
  • LINE Notify — при превышении заданных пороговых значений отправляет однократное уведомление через API LINE Notify (без дублирования).

Link.ONE Private IoT LoRaWAN platform

Подготовка оборудования и ПО

Необходимое оборудование: комплект Link.ONE, кабель USB Type-C, шлюз LoRaWAN и компьютер.

Требуется установка Arduino IDE с настройкой для Link.ONE:

  1. Установка Arduino IDE
  2. Добавление устройства Link.ONE. В меню Arduino IDE File -> Preferences вставить URL https://raw.githubusercontent.com/RAKwireless/RAKwireless-Arduino-BSP-Index/main/package_rakwireless_index.json в поле Additional Boards Manager URLs.Arduino Link.ONE board
  3. Затем выбрать Tools -> Board -> Board Manager, найти «RAKwireless nRF Boards» и установить пакет для WisBlock RAK4631.Arduino IDE RAK4631 board
  4. Выбрать плату через Tools -> Board -> Board Manager -> RAKwireless nRF Boards -> WisBlock RAK4631 .Arduino Wisblock RAK4631
  5. Добавить библиотеку SX126x через Sketch -> Include Library -> Library Manager , найти «SX126x-Arduino» и установить.SX126x arduino

Тестирование LoRaWAN на devkit Link.ONE

Для отправки сообщения «Hello World» по LoRaWAN установлен частотный диапазон AS923 (Таиланд) и режим подключения OTAA со значениями:

  • DevEUI = 88 88 88 88 88 88 33 33
  • AppKey = 88 88 88 88 88 88 88 88 88 88 88 88 88 88 88 88
  • AppEUI = B8 27 E B FF FE 39 00 00

Примечание: Поддерживаются два типа активации — ABP (Activation By Personalization) и OTAA (Over The Air Activation).

/**
 * @file LoRaWAN_OTAA_ABP.ino
 * @author rakwireless.com
 * @brief LoRaWan node example with OTAA/ABP registration
 * @version 0.1
 * @date 2020-08-21
 * 
 * @copyright Copyright (c) 2020
 * 
 * @note RAK4631 GPIO mapping to nRF52840 GPIO ports
   RAK4631    <->  nRF52840
   WB_IO1     <->  P0.17 (GPIO 17)
   WB_IO2     <->  P1.02 (GPIO 34)
   WB_IO3     <->  P0.21 (GPIO 21)
   WB_IO4     <->  P0.04 (GPIO 4)
   WB_IO5     <->  P0.09 (GPIO 9)
   WB_IO6     <->  P0.10 (GPIO 10)
   WB_SW1     <->  P0.01 (GPIO 1)
   WB_A0      <->  P0.04/AIN2 (AnalogIn A2)
   WB_A1      <->  P0.31/AIN7 (AnalogIn A7)
 */
#include <Arduino.h>
#include <LoRaWan-RAK4630.h> //http://librarymanager/All#SX126x
#include <SPI.h>

// RAK4630 supply two LED
#ifndef LED_BUILTIN
#define LED_BUILTIN 35
#endif

#ifndef LED_BUILTIN2
#define LED_BUILTIN2 36
#endif

bool doOTAA = true;   // OTAA is used by default.
#define SCHED_MAX_EVENT_DATA_SIZE APP_TIMER_SCHED_EVENT_DATA_SIZE /**< Maximum size of scheduler events. */
#define SCHED_QUEUE_SIZE 60                      /**< Maximum number of events in the scheduler queue. */
#define LORAWAN_DATERATE DR_0                   /*LoRaMac datarates definition, from DR_0 to DR_5*/
#define LORAWAN_TX_POWER TX_POWER_5             /*LoRaMac tx power definition, from TX_POWER_0 to TX_POWER_15*/
#define JOINREQ_NBTRIALS 3                      /**< Number of trials for the join request. */
DeviceClass_t g_CurrentClass = CLASS_A;         /* class definition*/
LoRaMacRegion_t g_CurrentRegion = LORAMAC_REGION_AS923;    /* Region: AS923 */
lmh_confirm g_CurrentConfirm = LMH_UNCONFIRMED_MSG;         /* confirm/unconfirm packet definition*/
uint8_t gAppPort = LORAWAN_APP_PORT;                      /* data port*/

/**@brief Structure containing LoRaWan parameters, needed for lmh_init()
*/
static lmh_param_t g_lora_param_init = {LORAWAN_ADR_ON, LORAWAN_DATERATE, LORAWAN_PUBLIC_NETWORK, JOINREQ_NBTRIALS, LORAWAN_TX_POWER, LORAWAN_DUTYCYCLE_OFF};

// Foward declaration
static void lorawan_has_joined_handler(void);
static void lorawan_join_failed_handler(void);
static void lorawan_rx_handler(lmh_app_data_t *app_data);
static void lorawan_confirm_class_handler(DeviceClass_t Class);
static void send_lora_frame(void);

/**@brief Structure containing LoRaWan callback functions, needed for lmh_init()
*/
static lmh_callback_t g_lora_callbacks = {BoardGetBatteryLevel, BoardGetUniqueId, BoardGetRandomSeed,
                                        lorawan_rx_handler, lorawan_has_joined_handler, lorawan_confirm_class_handler, lorawan_join_failed_handler
                                       };
//OTAA keys !!!! KEYS ARE MSB !!!!
uint8_t nodeDeviceEUI[8] = {0x88, 0x88, 0x88, 0x88, 0x88, 0x88, 0x33, 0x33};
uint8_t nodeAppEUI[8] = {0xB8, 0x27, 0xEB, 0xFF, 0xFE, 0x39, 0x00, 0x00};
uint8_t nodeAppKey[16] = {0x88, 0x88, 0x88, 0x88, 0x88, 0x88, 0x88, 0x88, 0x88, 0x88, 0x88, 0x88, 0x88, 0x88, 0x88, 0x88};

// ABP keys
uint32_t nodeDevAddr = 0x260116F8;
uint8_t nodeNwsKey[16] = {0x7E, 0xAC, 0xE2, 0x55, 0xB8, 0xA5, 0xE2, 0x69, 0x91, 0x51, 0x96, 0x06, 0x47, 0x56, 0x9D, 0x23};
uint8_t nodeAppsKey[16] = {0xFB, 0xAC, 0xB6, 0x47, 0xF3, 0x58, 0x45, 0xC7, 0x50, 0x7D, 0xBF, 0x16, 0x8B, 0xA8, 0xC1, 0x7C};

// Private defination
#define LORAWAN_APP_DATA_BUFF_SIZE 64                     /**< buffer size of the data to be transmitted. */
#define LORAWAN_APP_INTERVAL 20000                        /**< Defines for user timer, the application data transmission interval. 20s, value in [ms]. */
static uint8_t m_lora_app_data_buffer[LORAWAN_APP_DATA_BUFF_SIZE];            //< Lora user application data buffer.
static lmh_app_data_t m_lora_app_data = {m_lora_app_data_buffer, 0, 0, 0, 0}; //< Lora user application data structure.

TimerEvent_t appTimer;
static uint32_t timers_init(void);
static uint32_t count = 0;
static uint32_t count_fail = 0;

void setup()
{
  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
  digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);

  // Initialize Serial for debug output
  time_t timeout = millis();
  Serial.begin(115200);
  while (!Serial)
  {
    if ((millis() - timeout) < 5000)
    {
      delay(100);
    }
    else
    {
      break;
    }
  }

  // Initialize LoRa chip.
  lora_rak4630_init();

  Serial.println("=====================================");
  Serial.println("Welcome to RAK4630 LoRaWan!!!");
  if (doOTAA)
  {
    Serial.println("Type: OTAA");
  }
  else
  {
    Serial.println("Type: ABP");
  }

  switch (g_CurrentRegion)
  {
    case LORAMAC_REGION_AS923:
      Serial.println("Region: AS923");
      break;
    case LORAMAC_REGION_AU915:
      Serial.println("Region: AU915");
      break;
    case LORAMAC_REGION_CN470:
      Serial.println("Region: CN470");
      break;
  case LORAMAC_REGION_CN779:
    Serial.println("Region: CN779");
    break;
    case LORAMAC_REGION_EU433:
      Serial.println("Region: EU433");
      break;
    case LORAMAC_REGION_IN865:
      Serial.println("Region: IN865");
      break;
    case LORAMAC_REGION_EU868:
      Serial.println("Region: EU868");
      break;
    case LORAMAC_REGION_KR920:
      Serial.println("Region: KR920");
      break;
    case LORAMAC_REGION_US915:
      Serial.println("Region: US915");
    break;
  case LORAMAC_REGION_RU864:
    Serial.println("Region: RU864");
    break;
  case LORAMAC_REGION_AS923_2:
    Serial.println("Region: AS923-2");
    break;
  case LORAMAC_REGION_AS923_3:
    Serial.println("Region: AS923-3");
    break;
  case LORAMAC_REGION_AS923_4:
    Serial.println("Region: AS923-4");
      break;
  }
  Serial.println("=====================================");
  
  //creat a user timer to send data to server period
  uint32_t err_code;
  err_code = timers_init();
  if (err_code != 0)
  {
    Serial.printf("timers_init failed - %d\n", err_code);
    return;
  }

  // Setup the EUIs and Keys
  if (doOTAA)
  {
    lmh_setDevEui(nodeDeviceEUI);
    lmh_setAppEui(nodeAppEUI);
    lmh_setAppKey(nodeAppKey);
  }
  else
  {
    lmh_setNwkSKey(nodeNwsKey);
    lmh_setAppSKey(nodeAppsKey);
    lmh_setDevAddr(nodeDevAddr);
  }

  // Initialize LoRaWan
  err_code = lmh_init(&g_lora_callbacks, g_lora_param_init, doOTAA, g_CurrentClass, g_CurrentRegion);
  if (err_code != 0)
  {
    Serial.printf("lmh_init failed - %d\n", err_code);
    return;
  }

  // Start Join procedure
  lmh_join();
}

void loop()
{
  // Put your application tasks here, like reading of sensors,
  // Controlling actuators and/or other functions. 
}

/**@brief LoRa function for handling HasJoined event.
 */
void lorawan_has_joined_handler(void)
{
  if(doOTAA == true)
  {
  Serial.println("OTAA Mode, Network Joined!");
  }
  else
  {
    Serial.println("ABP Mode");
  }

  lmh_error_status ret = lmh_class_request(g_CurrentClass);
  if (ret == LMH_SUCCESS)
  {
    delay(1000);
    TimerSetValue(&appTimer, LORAWAN_APP_INTERVAL);
    TimerStart(&appTimer);
  }
}
/**@brief LoRa function for handling OTAA join failed
*/
static void lorawan_join_failed_handler(void)
{
  Serial.println("OTAA join failed!");
  Serial.println("Check your EUI's and Keys's!");
  Serial.println("Check if a Gateway is in range!");
}
/**@brief Function for handling LoRaWan received data from Gateway
 *
 * @param[in] app_data  Pointer to rx data
 */
void lorawan_rx_handler(lmh_app_data_t *app_data)
{
  Serial.printf("LoRa Packet received on port %d, size:%d, rssi:%d, snr:%d, data:%s\n",
          app_data->port, app_data->buffsize, app_data->rssi, app_data->snr, app_data->buffer);
}

void lorawan_confirm_class_handler(DeviceClass_t Class)
{
  Serial.printf("switch to class %c done\n", "ABC"[Class]);
  // Informs the server that switch has occurred ASAP
  m_lora_app_data.buffsize = 0;
  m_lora_app_data.port = gAppPort;
  lmh_send(&m_lora_app_data, g_CurrentConfirm);
}

void send_lora_frame(void)
{
  if (lmh_join_status_get() != LMH_SET)
  {
    //Not joined, try again later
    return;
  }

  uint32_t i = 0;
  memset(m_lora_app_data.buffer, 0, LORAWAN_APP_DATA_BUFF_SIZE);
  m_lora_app_data.port = gAppPort;
  m_lora_app_data.buffer[i++] = 'N';
  m_lora_app_data.buffer[i++] = 'i';
  m_lora_app_data.buffer[i++] = 'n';
  m_lora_app_data.buffer[i++] = 'e';
  m_lora_app_data.buffer[i++] = 'P';
  m_lora_app_data.buffer[i++] = 'h';
  m_lora_app_data.buffer[i++] = 'o'; 
  m_lora_app_data.buffer[i++] = 'n';
  m_lora_app_data.buffsize = i;

  lmh_error_status error = lmh_send(&m_lora_app_data, g_CurrentConfirm);
  if (error == LMH_SUCCESS)
  {
    count++;
    Serial.printf("lmh_send ok count %d\n", count);
  }
  else
  {
    count_fail++;
    Serial.printf("lmh_send fail count %d\n", count_fail);
  }
}

/**@brief Function for handling user timerout event.
 */
void tx_lora_periodic_handler(void)
{
  TimerSetValue(&appTimer, LORAWAN_APP_INTERVAL);
  TimerStart(&appTimer);
  Serial.println("Sending frame now...");
  send_lora_frame();
}

/**@brief Function for the Timer initialization.
 *
 * @details Initializes the timer module. This creates and starts application timers.
 */
uint32_t timers_init(void)
{
  TimerInit(&appTimer, tx_lora_periodic_handler);
  return 0;
}

Код компилируется в Arduino IDE и загружается на плату Link.ONE без необходимости нажатия кнопок — преимущество для разработчиков.

Arduino Link.ONE LoRaWAN test

При запуске обрабатываются два типа сообщений:

  • «Join Request» — запрос Link.ONE на подключение к LoRaWAN Network Server через шлюз.
  • «Join Accept» — подтверждение подключения после проверки DevEUI сервером.

Chirpstack join request join accept

Полезная нагрузка «TmluZVBob24=» (см. скриншот) декодируется в «NinePhon» (имя автора) через Base64.

Chirpstack payload

Из-за отсутствия сенсорного модуля написан демо-код для считывания напряжения аккумулятора, уровня заряда в % и «battery value».

/**
 * @file LoRaWAN_LinkONE.ino
 * @author Mr.Suraphon Kongangkab
 * @eMail  ninephon9@gmail.com
 * @brief  Link.ONE LoRaWan node with OTAA join and send Battery Voltage data payload.
 * @date   2023-06-20
 *
 * @note RAK4631 GPIO mapping to nRF52840 GPIO ports
   RAK4631    <->  nRF52840
   WB_IO1     <->  P0.17 (GPIO 17)
   WB_IO2     <->  P1.02 (GPIO 34)
   WB_IO3     <->  P0.21 (GPIO 21)
   WB_IO4     <->  P0.04 (GPIO 4)
   WB_IO5     <->  P0.09 (GPIO 9)
   WB_IO6     <->  P0.10 (GPIO 10)
   WB_SW1     <->  P0.01 (GPIO 1)
   WB_A0      <->  P0.04/AIN2 (AnalogIn A2)
   WB_A1      <->  P0.31/AIN7 (AnalogIn A7)
 */
#include <Arduino.h>
#include <LoRaWan-RAK4630.h> //http://librarymanager/All#SX126x
#include <SPI.h>

// RAK4630 supply two LED
#ifndef LED_BUILTIN
#define LED_BUILTIN 35
#endif

#ifndef LED_BUILTIN2
#define LED_BUILTIN2 36
#endif

bool doOTAA = true;   // OTAA is used by default.
#define SCHED_MAX_EVENT_DATA_SIZE APP_TIMER_SCHED_EVENT_DATA_SIZE /**< Maximum size of scheduler events. */
#define SCHED_QUEUE_SIZE 60                      /**< Maximum number of events in the scheduler queue. */
#define LORAWAN_DATERATE DR_0                   /*LoRaMac datarates definition, from DR_0 to DR_5*/
#define LORAWAN_TX_POWER TX_POWER_5             /*LoRaMac tx power definition, from TX_POWER_0 to TX_POWER_15*/
#define JOINREQ_NBTRIALS 3                      /**< Number of trials for the join request. */
DeviceClass_t g_CurrentClass = CLASS_A;         /* class definition*/
LoRaMacRegion_t g_CurrentRegion = LORAMAC_REGION_AS923;    /* Region: AS923 */
lmh_confirm g_CurrentConfirm = LMH_UNCONFIRMED_MSG;        /* confirm/unconfirm packet definition*/
uint8_t gAppPort = LORAWAN_APP_PORT;                       /* data port*/

/**@brief Structure containing LoRaWan parameters, needed for lmh_init()
*/
static lmh_param_t g_lora_param_init = {LORAWAN_ADR_ON, LORAWAN_DATERATE, LORAWAN_PUBLIC_NETWORK, JOINREQ_NBTRIALS, LORAWAN_TX_POWER, LORAWAN_DUTYCYCLE_OFF};

// Foward declaration
static void lorawan_has_joined_handler(void);
static void lorawan_join_failed_handler(void);
static void lorawan_rx_handler(lmh_app_data_t *app_data);
static void lorawan_confirm_class_handler(DeviceClass_t Class);
static void send_lora_frame(void);

/**@brief Structure containing LoRaWan callback functions, needed for lmh_init()
*/
static lmh_callback_t g_lora_callbacks = {BoardGetBatteryLevel, BoardGetUniqueId, BoardGetRandomSeed,
                                        lorawan_rx_handler, lorawan_has_joined_handler, lorawan_confirm_class_handler, lorawan_join_failed_handler
                                       };
//OTAA keys !!!! KEYS ARE MSB !!!!
uint8_t nodeDeviceEUI[8] = {0x88, 0x88, 0x88, 0x88, 0x88, 0x88, 0x33, 0x33};
uint8_t nodeAppEUI[8] = {0xB8, 0x27, 0xEB, 0xFF, 0xFE, 0x39, 0x00, 0x00};
uint8_t nodeAppKey[16] = {0x88, 0x88, 0x88, 0x88, 0x88, 0x88, 0x88, 0x88, 0x88, 0x88, 0x88, 0x88, 0x88, 0x88, 0x88, 0x88};

// ABP keys
uint32_t nodeDevAddr = 0x260116F8;
uint8_t nodeNwsKey[16] = {0x7E, 0xAC, 0xE2, 0x55, 0xB8, 0xA5, 0xE2, 0x69, 0x91, 0x51, 0x96, 0x06, 0x47, 0x56, 0x9D, 0x23};
uint8_t nodeAppsKey[16] = {0xFB, 0xAC, 0xB6, 0x47, 0xF3, 0x58, 0x45, 0xC7, 0x50, 0x7D, 0xBF, 0x16, 0x8B, 0xA8, 0xC1, 0x7C};

// Private defination
#define LORAWAN_APP_DATA_BUFF_SIZE 64                     /**< buffer size of the data to be transmitted. */
#define LORAWAN_APP_INTERVAL 60000                        /**< Defines for user timer, the application data transmission interval. 60s, value in [ms]. */
static uint8_t m_lora_app_data_buffer[LORAWAN_APP_DATA_BUFF_SIZE];            //< Lora user application data buffer.
static lmh_app_data_t m_lora_app_data = {m_lora_app_data_buffer, 0, 0, 0, 0}; //< Lora user application data structure.

TimerEvent_t appTimer;
static uint32_t timers_init(void);
static uint32_t count = 0;
static uint32_t count_fail = 0;

// Read Battery
#define PIN_VBAT WB_A0
uint32_t vbat_pin = PIN_VBAT;
#define VBAT_MV_PER_LSB (0.73242188F) // 3.0V ADC range and 12 - bit ADC resolution = 3000mV / 4096
#define VBAT_DIVIDER_COMP (1.73)      // Compensation factor for the VBAT divider, depend on the board
#define REAL_VBAT_MV_PER_LSB (VBAT_DIVIDER_COMP * VBAT_MV_PER_LSB)

float readVBAT(void)
{
    float raw;

    // Get the raw 12-bit, 0..3000mV ADC value
    raw = analogRead(vbat_pin);

    return raw * REAL_VBAT_MV_PER_LSB;
}

uint8_t mvToPercent(float mvolts)
{
    if (mvolts < 3300)
        return 0;

    if (mvolts < 3600)
    {
        mvolts -= 3300;
        return mvolts / 30;
    }

    mvolts -= 3600;
    return 10 + (mvolts * 0.15F); // thats mvolts /6.66666666
}

uint8_t mvToLoRaWanBattVal(float mvolts)
{
    if (mvolts < 3300)
        return 0;
    if (mvolts < 3600)
    {
        mvolts -= 3300;
        return mvolts / 30 * 2.55;
    }
    mvolts -= 3600;
    return (10 + (mvolts * 0.15F)) * 2.55;
}


void setup()
{
  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
  digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);

  // Initialize Serial for debug output
  time_t timeout = millis();
  Serial.begin(115200);
  while (!Serial)
  {
    if ((millis() - timeout) < 5000)
    {
      delay(100);
    }
    else
    {
      break;
    }
  }

  // Initialize LoRa chip.
  lora_rak4630_init();

  Serial.println("=====================================");
  Serial.println("Welcome to RAK4630 LoRaWan!!!");
  if (doOTAA)
  {
    Serial.println("Type: OTAA");
  }
  else
  {
    Serial.println("Type: ABP");
  }

  switch (g_CurrentRegion)
  {
    case LORAMAC_REGION_AS923:
      Serial.println("Region: AS923");
      break;
    case LORAMAC_REGION_AU915:
      Serial.println("Region: AU915");
      break;
    case LORAMAC_REGION_CN470:
      Serial.println("Region: CN470");
      break;
  case LORAMAC_REGION_CN779:
    Serial.println("Region: CN779");
    break;
    case LORAMAC_REGION_EU433:
      Serial.println("Region: EU433");
      break;
    case LORAMAC_REGION_IN865:
      Serial.println("Region: IN865");
      break;
    case LORAMAC_REGION_EU868:
      Serial.println("Region: EU868");
      break;
    case LORAMAC_REGION_KR920:
      Serial.println("Region: KR920");
      break;
    case LORAMAC_REGION_US915:
      Serial.println("Region: US915");
    break;
  case LORAMAC_REGION_RU864:
    Serial.println("Region: RU864");
    break;
  case LORAMAC_REGION_AS923_2:
    Serial.println("Region: AS923-2");
    break;
  case LORAMAC_REGION_AS923_3:
    Serial.println("Region: AS923-3");
    break;
  case LORAMAC_REGION_AS923_4:
    Serial.println("Region: AS923-4");
      break;
  }
  Serial.println("=====================================");
  
  //creat a user timer to send data to server period
  uint32_t err_code;
  err_code = timers_init();
  if (err_code != 0)
  {
    Serial.printf("timers_init failed - %d\n", err_code);
    return;
  }

  // Setup the EUIs and Keys
  if (doOTAA)
  {
    lmh_setDevEui(nodeDeviceEUI);
    lmh_setAppEui(nodeAppEUI);
    lmh_setAppKey(nodeAppKey);
  }
  else
  {
    lmh_setNwkSKey(nodeNwsKey);
    lmh_setAppSKey(nodeAppsKey);
    lmh_setDevAddr(nodeDevAddr);
  }

  // Initialize LoRaWan
  err_code = lmh_init(&g_lora_callbacks, g_lora_param_init, doOTAA, g_CurrentClass, g_CurrentRegion);
  if (err_code != 0)
  {
    Serial.printf("lmh_init failed - %d\n", err_code);
    return;
  }

  // Start Join procedure
  lmh_join();

// Read Battery
    // Set the analog reference to 3.0V (default = 3.6V)
    analogReference(AR_INTERNAL_3_0);
    // Set the resolution to 12-bit (0..4095)
    analogReadResolution(12); // Can be 8, 10, 12 or 14
    // Let the ADC settle
    delay(1);
    // Get a single ADC sample and throw it away
    readVBAT();  
}

void loop()
{
  // Put your application tasks here, like reading of sensors,
  // Controlling actuators and/or other functions. 
}

/**@brief LoRa function for handling HasJoined event.
 */
void lorawan_has_joined_handler(void)
{
  if(doOTAA == true)
  {
  Serial.println("OTAA Mode, Network Joined!");
  }
  else
  {
    Serial.println("ABP Mode");
  }

  lmh_error_status ret = lmh_class_request(g_CurrentClass);
  if (ret == LMH_SUCCESS)
  {
    delay(1000);
    TimerSetValue(&appTimer, LORAWAN_APP_INTERVAL);
    TimerStart(&appTimer);
  }
}
/**@brief LoRa function for handling OTAA join failed
*/
static void lorawan_join_failed_handler(void)
{
  Serial.println("OTAA join failed!");
  Serial.println("Check your EUI's and Keys's!");
  Serial.println("Check if a Gateway is in range!");
}
/**@brief Function for handling LoRaWan received data from Gateway
 *
 * @param[in] app_data  Pointer to rx data
 */
void lorawan_rx_handler(lmh_app_data_t *app_data)
{
  Serial.printf("LoRa Packet received on port %d, size:%d, rssi:%d, snr:%d, data:%s\n",
          app_data->port, app_data->buffsize, app_data->rssi, app_data->snr, app_data->buffer);
}

void lorawan_confirm_class_handler(DeviceClass_t Class)
{
  Serial.printf("switch to class %c done\n", "ABC"[Class]);
  // Informs the server that switch has occurred ASAP
  m_lora_app_data.buffsize = 0;
  m_lora_app_data.port = gAppPort;
  lmh_send(&m_lora_app_data, g_CurrentConfirm);
}

void send_lora_frame(void)
{
  if (lmh_join_status_get() != LMH_SET)
  {
    //Not joined, try again later
    return;
  }

  memset(m_lora_app_data.buffer, 0, LORAWAN_APP_DATA_BUFF_SIZE);
  m_lora_app_data.port = gAppPort;
  // Get a raw ADC reading
  float vbat_mv = readVBAT();
  float vbat_v = vbat_mv/1000;
  // Convert from raw mv to percentage (based on LIPO chemistry)
  uint8_t vbat_per = mvToPercent(vbat_mv);
  
  m_lora_app_data.buffer[0] = vbat_v;
  m_lora_app_data.buffer[4] = vbat_per;
  m_lora_app_data.buffer[5] = mvToLoRaWanBattVal(vbat_mv);
  m_lora_app_data.buffsize = 6;

  lmh_error_status error = lmh_send(&m_lora_app_data, g_CurrentConfirm);
  if (error == LMH_SUCCESS)
  {
    count++;
    Serial.printf("lmh_send ok count %d\n", count);
  }
  else
  {
    count_fail++;
    Serial.printf("lmh_send fail count %d\n", count_fail);
  }
}

/**@brief Function for handling user timerout event.
 */
void tx_lora_periodic_handler(void)
{
  TimerSetValue(&appTimer, LORAWAN_APP_INTERVAL);
  TimerStart(&appTimer);
  Serial.println("Sending frame now...");
  send_lora_frame();
}

/**@brief Function for the Timer initialization.
 *
 * @details Initializes the timer module. This creates and starts application timers.
 */
uint32_t timers_init(void)
{
  TimerInit(&appTimer, tx_lora_periodic_handler);
  return 0;
}

Link.ONE Arduino IDE ChirpStack

Link.ONE передает данные по LoRaWAN на шлюз, который перенаправляет их в сетевой сервер ChirpStack.

ChipStark LoRaWAN battery data

Node-RED подключается к ChirpStack по MQTT и декодирует полезную нагрузку из Base64.

Link.ONE Node Red

Node-RED автоматически сохраняет данные в InfluxDB.

InfluxDB Battery LoRaWAN data

Дашборд Grafana отображает напряжение аккумулятора, уровень заряда и энергопотребление (мВт) в реальном времени.

Link.ONE review Grafana

LINE Notify отслеживает напряжение: при падении ниже 3.3 В отправляется оповещение.

Заключение

Комплект WisTrio Link.ONE подходит разработчикам IoT-устройств, интегрирующим сенсоры, пишущим код для различных LPWAN (LTE-M, NB-IoT, LoRaWAN). Совместимость с Arduino IDE упрощает использование. SIM-карта Monogoto с пакетом 500 МБ на 10 лет — преимущество при наличии покрытия.

Благодарность RAKwireless за предоставленный образец. Комплект Link.ONE доступен от $56 , версия с корпусом WisBlock Unify и аккумулятором — $107. Рекомендуется заказывать сенсоры отдельно. Из-за веса батареи возможен рост стоимости доставки.

Выражаем свою благодарность источнику, с которого взята и переведена статья, сайту cnx-software.com.

Оригинал статьи вы можете прочитать здесь.

0 0 votes
Article Rating
Подписаться
Уведомление о
guest

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.

0 Комментарий
Oldest
Newest Most Voted
Inline Feedbacks
View all comments