ESP32+SX1302=目前市場(chǎng)上最低成本LORAWAN網(wǎng)關(guān)=成本低于300元

項(xiàng)目介紹

本項(xiàng)目是ESP32+SX1302，做成LoRaWAN 多通道GW，支持packet-forward

開發(fā)環(huán)境

• IDF：V5.2.1
• IDE：VSCode+ESP-IDF插件

PCBA示意圖

固件燒錄

接線

1.燒錄程序時(shí)接這個(gè)口，ESP32燒程序是先讓設(shè)備進(jìn)入燒錄模式(先按住BOOT0按鍵，然后按下EN按鍵，此時(shí)ESP32重啟，進(jìn)入燒錄模式，然后松開BOOT0按鍵，ESP32停留在燒錄模式)

Note：

1. 如果使用ESP-PROG，板上帶有自動(dòng)進(jìn)入boot模式的功能，燒錄時(shí)可以不用按按鍵進(jìn)入boot模式

燒錄軟件

1.下載flash_download_tool_3.9.6_2

2.選擇芯片和下載方式

3.配置下載地址和bin文件，點(diǎn)擊start開始下載

配置

WEB 配置

設(shè)備上電會(huì)進(jìn)入AP模式

設(shè)備內(nèi)置一個(gè)web端，可用于對(duì)設(shè)備進(jìn)行配置

設(shè)備首次上電WIFI會(huì)進(jìn)入AP模塊，AP模式下設(shè)備配置如下

# AP模式下WIFI配置
SSID:LoRaGW-xxxxxx 
password:loragwwifi

xxxxxx為SN的后6位

WEB端地址：192.168.4.1

用戶需要再配置網(wǎng)關(guān)的區(qū)域、頻點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)ID、packet-forward轉(zhuǎn)發(fā)地址，網(wǎng)關(guān)ID默認(rèn)會(huì)根據(jù)MAC地址自動(dòng)生成，可以不用修改

網(wǎng)關(guān)的頻點(diǎn)是通過(guò)修改radio0和radio1來(lái)實(shí)現(xiàn)的，8個(gè)頻點(diǎn)和radio0，radio1的映射，不同地區(qū)會(huì)不一樣

CN470(通常radio0與radio1相差800KHZ，默認(rèn)radio=470600000Hz,radio1=471400000Hz)
freq0 = RADIO0-300KHz,默認(rèn)為470.3MHz
freq1 = RADIO0-100KHz,默認(rèn)為470.5MHz
freq2 = RADIO0+100KHz,默認(rèn)為470.7MHz
freq3 = RADIO0+300KHz,默認(rèn)為470.9MHz
freq4 = RADIO1-300KHz,默認(rèn)為471.1MHz
freq5 = RADIO1-100KHz,默認(rèn)為471.3MHz
freq6 = RADIO1+100KHz,默認(rèn)為471.5MHz
freq7 = RADIO1+300KHz,默認(rèn)為471.7MHz

EU868(默認(rèn)radio=867500000Hz,radio1=868500000Hz)
freq0 = RADIO1-400KHz	默認(rèn)為868.1MHz
freq1 = RADIO1-200KHz	默認(rèn)為868.3MHz
freq2 = RADIO1			默認(rèn)為868.5MHz
freq3 = RADIO0-400KHz	默認(rèn)為867.1MHz
freq4 = RADIO0-200KHz	默認(rèn)為867.3MHz
freq5 = RADIO0			默認(rèn)為867.5MHz
freq6 = RADIO0+200KHz	默認(rèn)為867.7MHz
freq7 = RADIO0+400KHz	默認(rèn)為867.9MHz

US915(默認(rèn)radio=904300000Hz,radio1=905000000Hz) //US915_1
freq0 = RADIO0-400KHz	默認(rèn)為903.9MHz
freq1 = RADIO0-200KHz	默認(rèn)為904.1MHz
freq2 = RADIO0			默認(rèn)為904.3MHz
freq3 = RADIO0+200KHz	默認(rèn)為904.5MHz
freq4 = RADIO1-300KHz	默認(rèn)為904.7MHz
freq5 = RADIO1-100KHz	默認(rèn)為904.9MHz
freq6 = RADIO1+100KHz	默認(rèn)為905.1MHz
freq7 = RADIO1+300KHz	默認(rèn)為905.3MHz

chan_LoRa_Std = radio0+300Khz,默認(rèn)為904.6MHz

命令行配置

設(shè)備支持命令行進(jìn)行配置，請(qǐng)使用putty或XSHELL進(jìn)行

• 串口配置為115200,8,N,1

ESXP1302_GW > 
ESXP1302_GW > help
pkt_fwd  [-h] [--restore] [--host=< UDP Host >] [--port=< UDP Port >] [--gwid=< gateway id >]
  ESP32 packet forwarder based on sx1302_hal
     --restore  clean NVS config
    -h, --help  print help
  --host=< UDP Host >  UDP Host
  --port=< UDP Port >  UDP Port
  --gwid=< gateway id >  Gateway Id

ifconfig
  printf network status

reboot
  reboot the system

help  [< string >]
  Print the summary of all registered commands if no arguments are given,
  otherwise print summary of given command.
      < string >  Name of command

如上，可通過(guò)設(shè)備pkt_fwd命令進(jìn)行設(shè)置

• pkt_fwd,用于配置設(shè)備pkt_fwd相關(guān)的信息
• ifconfig,用于查看所有網(wǎng)卡的信息

  ESXP1302_GW > 
  ESXP1302_GW > ifconfig
  
  =========ifconfig===========
  --------if:ppp prio:20--------
  link:   NET_UP
  ip:     10.145.122.176
  mask:   255.255.255.255
  gw:     10.64.64.64
  dns1:   218.85.157.99
  dns2:   218.85.157.99
  IMEI:   860761079936981
  IMSI:   460115210945489
  ICCID:  89860322245923849833
  CSQ/BER:  23/0
  --------if:eth prio:50--------
  link:   LINK_DOWN/NET_DOWN
  MAC:    66:e8:33:49:ba:47
  ip:     0.0.0.0
  mask:   0.0.0.0
  gw:     0.0.0.0
  dns1:   218.85.157.99
  dns2:   218.85.157.99
  --------if:ap prio:10--------
  MAC:    64:e8:33:49:ba:45
  ip:     192.168.4.1
  ssid:   esp32
  pswd:   esp32wifi
  =========ifconfig end===========
  

• reboot,用于設(shè)備重啟
• help,查看幫助說(shuō)明

LoRaWAN NS

測(cè)試用NS，域名：lora.ansitw.com，IP：106.52.124.231

WEB端地址：106.52.124.231:8080

包轉(zhuǎn)發(fā)地址：

• CN470 :106.52.124.231:1700
• EU868 :106.52.124.231:1701
• US915_0 :106.52.124.231:1702
• US915_1 :106.52.124.231:1703

?

網(wǎng)關(guān)測(cè)試

發(fā)送測(cè)試

test_hal_tx -r 1250 -f 506.5 -s 12 --pwid 22 -n 10

-r:指定射頻前端芯片為1250

-f:發(fā)送的頻點(diǎn)(MHz)

-s:SF

–pwid 22:

接收測(cè)試

test_hal_rx -r 1250 -a 475.5 -b 476.5

WEB配置

總體概述

• GW Info，網(wǎng)關(guān)信息查看
• Configuration，網(wǎng)關(guān)配置查看和修改
• Maintenance，維護(hù)頁(yè)(設(shè)備升級(jí)、恢復(fù)出廠設(shè)備)

配置

• WIFI STA,支持WIFI接入點(diǎn)方式連接網(wǎng)絡(luò)
• Management MQTT,用來(lái)配置管理通道的MQTT參數(shù)
  • 支持ThingsBoard
  • 支持標(biāo)準(zhǔn)MQTT

驗(yàn)收測(cè)試方法

1. 燒錄程序，可正常燒錄
2. 燒錄后，重新上電，RUN指示燈，0.5s間隔閃爍
3. 連接設(shè)備的WIFI熱點(diǎn)(ssid:LoRaGW-xxxxxx 密碼：loragwwifi)，瀏覽器輸入(http://192.168.4.1),可看到設(shè)備的配置頁(yè)面
4. 測(cè)試以太網(wǎng)，將設(shè)備接入路由器，設(shè)備能以DHCP方式獲取到IP，說(shuō)明以太網(wǎng)功能正常
5. 設(shè)備聯(lián)網(wǎng)后，SX1302和GNSS模塊啟動(dòng)，將設(shè)備的GWID(GWID默認(rèn)為SN)錄入到NS服務(wù)器，可在NS服務(wù)器上看到網(wǎng)關(guān)上線，說(shuō)明SX1302功能正常
6. 插入4G SIM，拔掉網(wǎng)線，4G正常獲取到IP地址，說(shuō)明4G功能正常
7. 將GNSS放到室外有GNSS信號(hào)的地方，可以獲取到經(jīng)緯度和海拔，說(shuō)明GNSS功能正常
8. 至此，各硬件功能都驗(yàn)證完成，測(cè)試通過(guò)

網(wǎng)關(guān)配置通道

標(biāo)準(zhǔn)MQTT通道

配置通道通過(guò)MQTT進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，其中設(shè)備發(fā)往服務(wù)器的通道稱為上行通道，服務(wù)器發(fā)往設(shè)備的通道稱為下行通道

其中：

• 上行Topic：up/gw/{SN}/0
• 下行Topic：dn/gw/{SN}/0

例如網(wǎng)關(guān)的SN：64e833fffe5909d8，那么上下行通道分別為

• 上行Topic：up/gw/64e833fffe5909d8/0
• 下行Topic：dn/gw/64e833fffe5909d8/0

網(wǎng)關(guān)會(huì)周期性地通過(guò)上行通道發(fā)送周期心跳包

服務(wù)器也可以通過(guò)下行通道，向網(wǎng)關(guān)下發(fā)數(shù)據(jù)

周期包

{
	"pkt": "periodUplink",
	"GWInfo": {
		"SN": "64e833fffe5909d8",
		"SoftwareVersion": "V1.0.1",
		"HardwareVersion": "V1.0.0"
	},
	"Staus": {
		"GPSValid": true,
		"Latitude": 24.000000,
		"Longitude": 120.000000,
		"Altitude": 0.000000,
		"Cellular": {},
		"Ethernet": {},
		"WIFI": {
			"Link": "NET_UP",
			"IPMode": "DHCP",
			"MAC": "64:e8:33:59:09:d8",
			"IP": "192.169.4.12",
			"Mask": "255.255.255.0",
			"GW": "192.169.4.1",
			"DNS1": "192.169.4.1",
			"DNS2": "192.169.4.1"
		}
	},
	"Configuration": {
		"STA": {
			"Enable": false,
			"SSID": "",
			"Password": ""
		},
		"Management": {
			"MQTT": {
				"Enable": true,
				"URL": "mqtt://broker.emqx.io",
				"ClientID": "64e833fffe5909d8",
				"UplinkTopic": "up/gw/64e833fffe5909d8/0",
				"DownlinkTopic": "dn/gw/64e833fffe5909d8/0"
			}
		},
		"LoRaWAN": {
			"Region": "cn470",
			"Radio0": "470600000",
			"Radio1": "enable",
			"NsHost": "lora.ansitw.com",
			"NsPort": "1700",
			"GatewayID": "64e833fffe5909d8"
		}
	}
}

更改網(wǎng)關(guān)配置

直接修改Configuration中的內(nèi)容，下發(fā)下來(lái)即可

{
	"pkt": "downlink",
	"Configuration": {
		"STA": {
			"Enable": false,
			"SSID": "",
			"Password": ""
		},
		"Management": {
			"MQTT": {
				"Enable": true,
				"URL": "mqtt://broker.emqx.io",
				"ClientID": "64e833fffe5909d8",
				"UplinkTopic": "up/gw/64e833fffe5909d8/0",
				"DownlinkTopic": "dn/gw/64e833fffe5909d8/0"
			}
		},
		"LoRaWAN": {
			"Region": "cn470",
			"Radio0": "470600000",
			"Radio1": "enable",
			"NsHost": "lora.ansitw.com",
			"NsPort": "1700",
			"GatewayID": "64e833fffe5909d8"
		}
	}
}

回復(fù)：

{
	"pkt": "downlinkRespone",
	“result”:"success"
}

重啟

{
	"pkt": "downlink",
	"cmd": {
		"reboot": true
	}
}

回復(fù)

{
	"pkt": "downlinkRespone",
	“result”:"success"
}

升級(jí)

{
	"pkt": "downlink",
	"cmd": {
		"upgrade": "http://192.169.4.53/esp32_sx1302.bin"
	}
}

回復(fù)(收到升級(jí)命令)

{
	"pkt": "downlinkRespone",
	“result”:"success"
}

ThingsBoard MQTT通道

配置通道通過(guò)MQTT進(jìn)行數(shù)據(jù)交互,網(wǎng)關(guān)發(fā)送數(shù)據(jù)給云平臺(tái)稱為uplink，云平臺(tái)發(fā)送命令給網(wǎng)關(guān)稱為downlink
有兩條鏈路：

1. 網(wǎng)關(guān)主動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)
   • telemetry_uplink
     • 設(shè)備每隔一段時(shí)間會(huì)發(fā)送心跳包
     • 設(shè)備在上電和配置信息更改時(shí)，會(huì)發(fā)送配置信息
2. 云平臺(tái)發(fā)送命令給網(wǎng)關(guān)
   • request_downlink,云平臺(tái)發(fā)送命令給網(wǎng)關(guān)
   • respone_uplink，網(wǎng)關(guān)回復(fù)數(shù)據(jù)給云平臺(tái)
     其中：

• telemetry_uplink_topic：v1/devices/me/telemetry //支持修改，支持修改的字符串中有

審核編輯 黃宇