WisBlock GPS 跟蹤器應(yīng)用指南

該解決方案展示了如何使用 WisBlock RAK1910 GPS 模塊以及 RAK4631 WisBlock Core 和 RAK1904 WisBlock 加速度模塊創(chuàng)建 LoRaWAN GPS 跟蹤器。成功加入 LoRaWAN 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器后，RAK4631 將使用 RAK1904 加速度模塊檢查電路板的方向。每 10 秒檢查一次電路板的方向，如果它處于觸發(fā)位置，它將向 LoRaWan? 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器傳輸 GPS 信息。

前期準(zhǔn)備

#硬件

要構(gòu)建此系統(tǒng)，需要以下硬件：

• WisBlock Base（本示例使用RAK5005-O）
• WisBlock Core（本示例使用RAK4631）
• WisBlock Sensor（本示例使用RAK1904、RAK1910）
• 網(wǎng)關(guān)（網(wǎng)關(guān)頻段需與傳感器模塊頻段一致，本示例使用RAK7258網(wǎng)關(guān)，頻段CN470）
• USB連接線(xiàn)
• 鋰離子或鋰聚合物電池（可選）

#軟件

• Arduino IDE
• RAKwireless Arduino BSP
• SparkFun LIS3DH Arduino 庫(kù)

注意：

您需要在室外或靠近打開(kāi)的窗戶(hù)才能接收 GPS 信號(hào)。如果您在室內(nèi)測(cè)試 GPS 模塊將無(wú)法工作。

硬件安裝

#WisBlock GPS 跟蹤器應(yīng)用指南

該解決方案展示了如何使用 WisBlock RAK1910 GPS 模塊以及 RAK4631 WisBlock Core 和 RAK1904 WisBlock 加速度模塊創(chuàng)建 LoRaWAN GPS 跟蹤器。成功加入 LoRaWAN 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器后，RAK4631 將使用 RAK1904 加速度模塊檢查電路板的方向。每 10 秒檢查一次電路板的方向，如果它處于觸發(fā)位置，它將向 LoRaWan? 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器傳輸 GPS 信息。

#前期準(zhǔn)備

#硬件

要構(gòu)建此系統(tǒng)，需要以下硬件：

• WisBlock Base（本示例使用RAK5005-O）
• WisBlock Core（本示例使用RAK4631）
• WisBlock Sensor（本示例使用RAK1904、RAK1910）
• 網(wǎng)關(guān)（網(wǎng)關(guān)頻段需與傳感器模塊頻段一致，本示例使用RAK7258網(wǎng)關(guān)，頻段CN470）
• USB連接線(xiàn)
• 鋰離子或鋰聚合物電池（可選）

#軟件

• Arduino IDE
• RAKwireless Arduino BSP
• SparkFun LIS3DH Arduino 庫(kù)

注意：

您需要在室外或靠近打開(kāi)的窗戶(hù)才能接收 GPS 信號(hào)。如果您在室內(nèi)測(cè)試 GPS 模塊將無(wú)法工作。

硬件安裝

本章節(jié)為 WisBlock 傳感器節(jié)點(diǎn)組裝過(guò)程。

#LoRa天線(xiàn)安裝

1、將LoRa天線(xiàn)接口對(duì)準(zhǔn)并放置在RAK4631模塊的LoRa天線(xiàn)接口搭接處。

Figure 1: 安裝LoRa天線(xiàn)

2、輕輕按壓LoRa天線(xiàn)接口，將LoRa天線(xiàn)安裝到RAK4631上。

#GPS天線(xiàn)安裝

1、將LoRa天線(xiàn)接口對(duì)準(zhǔn)并放置在RAK1910模塊的LoRa天線(xiàn)接口搭接處。

Figure 2: 安裝GPS天線(xiàn)

2、輕輕按壓LoRa天線(xiàn)接口，將LoRa天線(xiàn)安裝到RAK1910上。

#WisBlock Core安裝

1、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 3: 安裝RAK4631

2、平行按壓均勻施力，聽(tīng)到扣合聲音后，扣壓完成。

3、完成后，使用螺釘將模塊固定在RAK5005-O上。

#WisBlock Sensor安裝

1、將RAK1910傳感器模塊上的連接器插頭對(duì)準(zhǔn)RAK5005-O 插槽 A 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 4: 安裝RAK1910

2、平行按壓均勻施力，聽(tīng)到扣合聲音后，扣壓完成。

3、將RAK1904傳感器模塊上的連接器插頭對(duì)準(zhǔn)RAK5005-O 插槽 D 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 5: 安裝RAK1904

4、平行按壓均勻施力，聽(tīng)到扣合聲音后，扣壓完成。

5、完成后，使用螺釘將RAK1910與RAK1904模塊固定在RAK5005-O上。

所有硬件安裝后，如下圖所示：

Figure 6: 完整組裝示意圖

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 7: 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 8: Arduino安裝許可協(xié)議

2、單擊“Next”。

Figure 9: Arduino安裝選項(xiàng)

3、單擊“Install”。

Figure 10: Arduino IDE安裝路徑

Figure 11: 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 12: 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 13: 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 14: 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 15: 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 16: 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 17: 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(xiàn)連接到PC上。

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

Figure 18: 選擇WisBlock Core RAK4631板

3、根據(jù)下圖所示，選擇示例項(xiàng)目。

Figure 19: 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 20: 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 21: 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 22: 選擇端口號(hào)

連接到RAK網(wǎng)關(guān)內(nèi)置服務(wù)器

#前提條件

• 傳感器模塊在LoRaWAN?網(wǎng)關(guān)覆蓋范圍之內(nèi)。
• 已登錄商業(yè)網(wǎng)關(guān)。
• 已在網(wǎng)關(guān)Web頁(yè)面“LoRa Network > Network Settings”中設(shè)置網(wǎng)關(guān)"Mode"為“Network Server”，即表示使用網(wǎng)關(guān)內(nèi)置服務(wù)器。

Figure 23: 網(wǎng)關(guān)設(shè)置為內(nèi)置服務(wù)器模式

• 已在網(wǎng)關(guān)Web頁(yè)面“Channel Plan”上配置需要的"Region"。本示例中頻段為CN470，通道為80-87。

Figure 24: 選擇頻段和通道

#創(chuàng)建應(yīng)用并添加節(jié)點(diǎn)

1、在左側(cè)導(dǎo)航樹(shù)選擇“LoRa Network > Application”。

2、輸入應(yīng)用名稱(chēng)，選擇“Type 1 : Unified Application Key”，單擊“Add”。

Figure 25: 添加節(jié)點(diǎn)

3、設(shè)置應(yīng)用參數(shù)。

Figure 26: 設(shè)置應(yīng)用參數(shù)

其中“Application EUI”和“Application Key”參數(shù)，從土壤電導(dǎo)率傳感器示例代碼中獲?。?/p>Figure 27: 獲取“Application EUI”和“Application Key”參數(shù)

注意：

• 示例中使用的是OTAA加網(wǎng)方式，所以選用的是"OTAA keys"相關(guān)參數(shù)，根據(jù)實(shí)際選擇“OTAA”或“ABP”參數(shù)。
• Application EUI：在傳感器示例代碼中獲取，切記需要?jiǎng)h除各個(gè)數(shù)字前的“0x”以及“，”。
• Application Key：在傳感器示例代碼中獲取，切記需要?jiǎng)h除各個(gè)數(shù)字前的“0x”以及“，”。

4、單擊“Save & Apply”。

5、單擊新建應(yīng)用后面的"Edit"，進(jìn)入應(yīng)用編輯頁(yè)面。添加節(jié)點(diǎn)并設(shè)置如下參數(shù)，然后單擊"Save & Apply"保存配置。

Figure 28: 添加節(jié)點(diǎn)

其中“Device EUI”參數(shù)，從土壤電導(dǎo)率傳感器示例代碼中獲?。?/p>Figure 29: 獲取設(shè)備EUI值

注意：

• 示例中使用的是OTAA加網(wǎng)方式，所以選用的是"OTAA keys"相關(guān)參數(shù)，根據(jù)實(shí)際選擇“OTAA”或“ABP”參數(shù)。
• Device EUI：在傳感器示例代碼中獲取，切記需要?jiǎng)h除各個(gè)數(shù)字前的“0x”以及“，”。

6、查看傳感器模塊日志以及RAK網(wǎng)關(guān)接收的上行數(shù)據(jù)。傳感器模塊日志：

• 網(wǎng)關(guān)內(nèi)置服務(wù)器側(cè)設(shè)置完成后，傳感器模塊將自動(dòng)加入網(wǎng)絡(luò)。
• 打開(kāi)“工具>串口監(jiān)視器”，可以到如下信息，表示該WisBlock 傳感器模塊已入網(wǎng)成功，并開(kāi)始上傳數(shù)據(jù)。

Figure 30: 傳感器模塊日志

網(wǎng)關(guān)中上行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)：

• 進(jìn)入“LoRa Network > Application”。
• 單擊應(yīng)用的“Edit”操作，進(jìn)入應(yīng)用設(shè)備界面。
• 單擊所選設(shè)備的設(shè)備名稱(chēng)或設(shè)備EUI鏈接，進(jìn)入設(shè)備詳情頁(yè)面。
• 單擊進(jìn)入“Live Device Data”頁(yè)面，可查看實(shí)時(shí)上行數(shù)據(jù)。

Figure 31: 網(wǎng)關(guān)接收的上行數(shù)據(jù)

注意：

• 如果即使您確定加速度計(jì)已經(jīng)在正確的觸發(fā)方向上也沒(méi)有GPS坐標(biāo)傳輸if (abs(x - z) < 400)，那么您需要檢查RAK1910 GPS模塊是否可以獲得GPS信號(hào)。請(qǐng)查看這個(gè)初始 RAK1910 快速測(cè)試。
• 在實(shí)例中，加速度計(jì)的檢查周期為 10 秒。在實(shí)際的 LoRaWAN 部署中，按照 LoRaWAN 區(qū)域參數(shù)規(guī)范中規(guī)定的規(guī)定，這應(yīng)該高得多。

#數(shù)據(jù)格式

發(fā)送到此示例代碼的 LoRaWan? 服務(wù)器的數(shù)據(jù)具有以下格式：

• Buffer[0] - 0x09（數(shù)據(jù)是 GPS 坐標(biāo)的標(biāo)頭指示符）。
• Buffer[1-4] - 以整數(shù)表示的緯度值。要獲得浮點(diǎn)數(shù)的實(shí)際緯度值，這個(gè)整數(shù)必須除以 10000。
• Buffer[5] - 它可以是與地理位置有關(guān)的“S”或“N”。
• Buffer[6-9] - 以整數(shù)表示的緯度值。要獲得浮點(diǎn)數(shù)的實(shí)際經(jīng)度值，這個(gè)整數(shù)必須除以 10000。
• Buffer[10] - 它可以是與地理位置有關(guān)的“E”或“W”。

如本實(shí)例中網(wǎng)關(guān)收到的數(shù)據(jù)為：09 00 16 51 6c 4e 00 b8 e3 4f 45。其中09為數(shù)據(jù)類(lèi)型標(biāo)識(shí)；0x00 0x16 0x51 0x6c為緯度值，0x4e為地理位置“N”，將該十六進(jìn)制數(shù)據(jù)換算成十進(jìn)制數(shù)據(jù)為 22.81108；0x00 0xb8 0xe3 0x4f 為經(jīng)度值，0x45為地理位置“E”，將該十六進(jìn)制數(shù)據(jù)換算成十進(jìn)制數(shù)據(jù)為184.22779 ，即監(jiān)測(cè)到的位置信息為（22° N, 184° E）。