WisBlock 環(huán)境監(jiān)測應用指南

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。傳感器節(jié)點測量空氣溫度、空氣濕度、氣壓和氣體水平。節(jié)點成功加入服務器后，它會定期將此數(shù)據(jù)傳輸?shù)?LoRaWan? 服務器。

#前期準備

#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：

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

#軟件

• Arduino IDE
• RAK4631 BSP
• Adafruit BME680 庫
• SX126x-Arduino 庫
• U8g2 庫

#硬件安裝

1、將LoRa天線接口對準并放置在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準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上的連接器插頭對準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的搭接處。

Figure 3: 安裝WisBlock Sensor RAK1906

???? 注意：

平行按壓均勻施力，將聽到扣合完成的聲音，扣壓完成后請使用螺釘將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WisBlock進行編碼和編程。如果您還未安裝Arduino IDE，可在Arduino官網(wǎng)中下載。

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?? 警告

如果您所使用的操作系統(tǒng)為Windows 10：
請勿從Microsoft應用商店中安裝Arduino IDE。請從Arduino官網(wǎng)中安裝原始的Arduino IDE。Microsoft應用商店中的Arduino應用在使用第三方板支持包時存在問題。

如下圖所示，可以看到Arduino IDE當前版本為V1.8.16。Windows、Linux和Mac OS X都有多個可用版本，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

3、單擊“Install”。

Figure 8: Arduino IDE安裝路徑

Figure 9: Arduino IDE安裝中

進度為100%后，Arduino IDE已成功安裝，單擊“Close”，退出安裝過程。

Figure 10: 成功安裝

???? 注意：

在Linux與Mac OS X中，沒有安裝過程。只是一個解壓過程，然后就能夠成功打開Arduino IDE 。

#Arduino IDE上的配置

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

1. 打開Arduino IDE。
2. 進入“文件 > 首選項”。

Figure 11: 首選項

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

Figure 12: 修改附加開發(fā)板管理器網(wǎng)址

4、復制此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“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“開發(fā)板管理”。

Figure 14: 打開開發(fā)板管理

7、如下圖所示，在搜索欄中鍵入“RAK”。將會顯示出可添加到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，選擇示例項目。

Figure 17: 選擇示例代碼

4、打開示例代碼后，雙擊圖中鏈接，安裝示例代碼中所需的代碼庫。

Figure 18: 安裝所需代碼庫

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上傳代碼。

Figure 20: 選擇端口號

#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。

#前提條件

• 網(wǎng)關(guān)已連接到網(wǎng)絡，具體請參見連接網(wǎng)關(guān)到網(wǎng)絡。
• 注冊TTN賬號并激活賬號。

#操作步驟

1、登錄TTN網(wǎng)站，您將看到以下頁面：

Figure 21: TTN主頁

2、單擊“Register a gateway”，進入以下頁面注冊網(wǎng)關(guān)信息。

Figure 22: 注冊網(wǎng)關(guān)

• Gateway EUI：網(wǎng)關(guān)唯一 ID。該名稱必須與網(wǎng)關(guān)的真實網(wǎng)關(guān)ID相同?？傻卿浘W(wǎng)關(guān)在Web頁面“LoRa Network > Network Settings”頁面找到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)列表頁查看新增加的網(wǎng)關(guān)。

4、訪問網(wǎng)關(guān)，選擇“LoRa Network > Network Settings”進入LoRaWAN Network Setting設置界面。

Figure 23: 網(wǎng)絡設置

• 將“Mode”設置為“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)點至TTN

本節(jié)為連接傳感器節(jié)點至TTN（The Things Network）平臺。

#登錄到TTN平臺

登錄TTN網(wǎng)站，您將看到以下頁面：

Figure 25: TTN控制臺頁面

#創(chuàng)建新的應用程序

1、進入添加 Application 界面，注冊相關(guān)信息后，單擊頁面底部的“Create application”。

Figure 26: 添加應用

2、進入應用程序概述頁面，單擊右下角“Add end devices”，在TTN平臺注冊新設備。

Figure 27: 應用程序概述頁面

#注冊新設備

1、在“Register end device”頁面中，單擊“Manually”頁簽。

2、配置Frequency plan、LoRaWAN version、Regional Parameters version，并添加設備DevEUI、AppEUI、AppKey。

Figure 28: 注冊設備

???? 注意：

設備頻段應與網(wǎng)關(guān)頻段相同。

3、DevEUI、AppEUI、AppKey請在傳感器示例代碼中獲取，切記需要刪除各個數(shù)字前的“0x”以及“，”。

Figure 29: 獲取DevEUI、AppEUI、AppKey

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

Figure 30: 設備信息

5、重啟設備后，設備自動入網(wǎng)并定時向服務器傳輸實時監(jiān)測數(shù)據(jù)。單擊See all activity→，查看傳輸數(shù)據(jù)。

Figure 31: 環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)

6、成功上傳示例項目后，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)膶崟r監(jiān)測數(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)類型的標識，這里始終是 1。
  • 每個字節(jié)的值都是 MSB 在前。
  • 溫度以兩個字節(jié)的形式發(fā)送，為了準確起見放大 100 倍。例如，2510 意味著 25.01攝氏度，以 0x09 0xCE 發(fā)送。
  • 濕度是以兩個字節(jié)的形式發(fā)送的，為了準確起見放大了 100 倍。例如，4173 意味著 41.73%，以 0x10 0x4D 發(fā)送。
  • 氣壓是以四個字節(jié)的形式發(fā)送的，為了準確起見放大了 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。