Lora轉(zhuǎn)4G Cat1網(wǎng)關(guān)軟硬件設(shè)計開源資料分享（HTTP協(xié)議版本）

一、lora轉(zhuǎn)4G網(wǎng)關(guān)方案簡介：

lora轉(zhuǎn)4G網(wǎng)關(guān)解決了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中長距離的要求，被廣泛運用到各種各樣行業(yè)之中，通信網(wǎng)絡(luò)成本費極低，另外適用窄帶傳輸數(shù)據(jù)，安全系數(shù)高。應(yīng)用的地方也是非常的廣泛，例如企業(yè)、大型工廠、智慧農(nóng)業(yè)、遠程抄表、智慧井蓋、管廊、辦公樓、智能巡檢、智能家居、智慧燈桿、智慧供熱等等。

二、lora轉(zhuǎn)4G網(wǎng)關(guān)方案的硬件設(shè)計分享

1.硬件功能概述

奇跡的 AP6000E_AM430EV5 Lora 網(wǎng)關(guān) HTTP版本，乃是奇跡 lora 網(wǎng)關(guān)系列中的一個版本。它支持 lora 轉(zhuǎn) 4G，支持 5×6 貼片卡/外置 SIM 卡/全網(wǎng)通卡，支持北斗/GPS 定位，支持卡基站定位，內(nèi)嵌看門狗，掉線能自動恢復(fù)。具備標準工業(yè) RS232/485 接口，能夠支持 6 - 20V 的寬電壓輸入。

Lora 網(wǎng)關(guān) HTTP版本為用戶供應(yīng)標準固件以及對應(yīng)的源碼，還有對應(yīng)的 Lora 轉(zhuǎn) HTTP通訊、GNSS、AT 指令配置等功能的操作例程。

2.產(chǎn)品硬件定義

2.1 系統(tǒng)框圖：

2.2 HaaS框圖：

AM430EV5系列SOM板：

AM430EV5 SOM板4（5*6卡/GNSS）Haas框圖

AM430EV5 SOM板5（全網(wǎng)通卡/GNSS）Haas框圖

AM430EV5 SOM板6（插拔卡/GNSS）Haas框圖

lora SOM板：

REV1主板Haas框圖

2.3 SCH原理圖拆解分析：

AM430EV5系列SOM板SCH：

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Lora SOM板SCH：

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REV1主板SCH：

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三、lora轉(zhuǎn)4G網(wǎng)關(guān)方案的軟件設(shè)計分享

1.軟件功能概述

Lora網(wǎng)關(guān)是一款多功能 LoRa網(wǎng)關(guān)，支持主機輪詢和從機主動上報兩種軟件工作模式。

功能概述：

網(wǎng)絡(luò)通訊功能：為了實現(xiàn)遠程控制中心對終端測控單元的控制，首先應(yīng)該具備聯(lián)網(wǎng)的能力，通過網(wǎng)絡(luò)將兩者連接起來。實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)通訊，就要考慮網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定的問題，如果不穩(wěn)定，需要實現(xiàn)斷線重連等。服務(wù)器確定設(shè)備目前在線

參數(shù)配置功能：網(wǎng)絡(luò)通訊可以選擇TCP，MQTT、HTTP等協(xié)議。連接TCP服務(wù)器，需要配置TCP服務(wù)器地址，端口號等參數(shù)；連接MQTT服務(wù)器需要配置鑒權(quán)信息，訂閱和發(fā)布的Topic等參數(shù)。此外，其它復(fù)雜功能，也會涉及到一些參數(shù)的配置。

網(wǎng)絡(luò)參數(shù)配置功能：上述功能實現(xiàn)后，可以考慮后期維護過程中，當產(chǎn)品現(xiàn)場維護不方便，使用網(wǎng)絡(luò)對其進行配置的方式。配置的方式可以選擇多種形式，可以將上面的指令稍微修改，也可以另外寫一份協(xié)議。

心跳功能：當產(chǎn)品和遠程服務(wù)器建立連接后，服務(wù)器判斷設(shè)備是否在線，需要RTU定時發(fā)送一串數(shù)據(jù)給服務(wù)器，用通信來確認產(chǎn)品在線。

遠程控制功能：依托上述功能的實現(xiàn)，可以輕松地制定一些協(xié)議，遠程服務(wù)器通過下發(fā)對應(yīng)的協(xié)議，進行配置等。

主動輪詢功能：主機按照配置的時間，逐一發(fā)送信息，詢問從機設(shè)備

從機主動上報功能：從機上電后，會主動和主機進行通信，獲取主機下發(fā)的上報設(shè)備，適用于低功耗場景。

2.軟件功能定義

2.1 軟件實現(xiàn)功能：

AT指令配置設(shè)備運行參數(shù)，包括：服務(wù)器連接IP、端口號；心跳包開啟/關(guān)閉；心跳包內(nèi)容；注冊包模式；注冊包內(nèi)容。以及復(fù)位和查詢相關(guān)配置參數(shù)指令。

可隨時選擇進入、退出透傳模式

心跳保持功能，心跳間隔可配置

網(wǎng)絡(luò)重連功能

理論上可以發(fā)送無限長度數(shù)據(jù)包

波特率固定為115200，可以根據(jù)客戶需求定制

網(wǎng)絡(luò)AT指令和JSON協(xié)議配置功能，可以通過服務(wù)器下發(fā)遠程AT指令配置

支持遠程升級

支持主機輪詢和從機主動上報功能

2.2 軟件功能模塊分析：

按照上面的分析，開發(fā)的過程就是實現(xiàn)一個個組件，幾個組件完成一個模塊，幾個模塊完成一個項目的開發(fā)。

開發(fā)過程會從核心組件驗證，完整代碼詳解，調(diào)試三個章節(jié)來講，如何使用服務(wù)層API或應(yīng)用層組件中的代碼實現(xiàn)組件和模塊，從而完成整個項目。

2.3 軟件流程圖：

3.基開發(fā)豆平臺開發(fā)分析

我們的目的是做一款HTTP通信的Lora網(wǎng)關(guān)，Lora網(wǎng)關(guān)應(yīng)該具有的的功能，代碼可以分為：數(shù)據(jù)存儲模塊，AT指令模塊，切卡模塊，透傳模式切換模塊，HTTP模塊，心跳模塊，掉線重連模塊，主動上報模塊，主機輪詢模塊。

模塊是根據(jù)相似的功能，把對應(yīng)的代碼放到同一個源文件中。每個功能算作一個組件，不同組件組合以來，構(gòu)成了模塊的主要功能。

數(shù)據(jù)存儲組件：包括文件創(chuàng)建，初始化，讀寫，關(guān)閉等。

AT指令組件：包括串口初始化，串口數(shù)據(jù)接收，發(fā)送，數(shù)據(jù)分析，AT指令解析

切卡組件：包括GPIO初始化，復(fù)位切卡

透傳模式切換組件：包括串口初始化，串口數(shù)據(jù)接收，發(fā)送，數(shù)據(jù)分析，切換模式

掉線重連組件：包括連接狀態(tài)檢測，掉線重連

HTTP組件：包括Post和Get兩種方法，和服務(wù)器通信

心跳組件：包括參數(shù)配置，定時發(fā)送

GNSS組件：包括參數(shù)配置，串口初始化，串口數(shù)據(jù)接收，數(shù)據(jù)分析，模式切換，定時上報

輪詢組件：包括參數(shù)配置，GPIO初始化，中斷檢測，模式切換，定時上報，中斷上報

從機主動上報組件：包括參數(shù)配置，ADC接口初始化，電流計算，定時上報

上述模塊功能大致是按照依賴順序來的，下面的模塊實現(xiàn)可能要基于上面的組件。

AT指令模塊

心跳模塊

HTTP網(wǎng)絡(luò)模塊

網(wǎng)絡(luò)AT模塊

主任務(wù)模塊

升級模塊

IO模塊

文件模塊

JSON協(xié)議模塊

Lora通信模塊

四、Lora轉(zhuǎn)4G網(wǎng)關(guān)方案成果展示

1.SCH的講解和Geber文件資料

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2.Datasheet

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3.AT指令手冊

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4.產(chǎn)品BOM

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5.固件下載鏈接

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五、如何了解更多l(xiāng)ora轉(zhuǎn)4G網(wǎng)關(guān)方案

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在我們長期投身于蜂窩物聯(lián)網(wǎng) ODM/OEM 解決方案的實踐過程中，一直被物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)碎片化與產(chǎn)業(yè)資源碎片化的問題所困擾。從產(chǎn)品定義、芯片選型，到軟硬件研發(fā)和測試，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的碎片化以及產(chǎn)業(yè)資源的碎片化，始終對團隊的產(chǎn)品開發(fā)交付質(zhì)量和效率形成制約。為了減少因物聯(lián)網(wǎng)碎片化而帶來的重復(fù)開發(fā)工作，我們著手對物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)中高頻應(yīng)用的技術(shù)知識進行沉淀管理，并基于 Bloom OS 搭建了不同平臺的 RTOS 應(yīng)用生態(tài)。后來我們發(fā)現(xiàn)，很多物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品開發(fā)團隊都面臨著相似的困擾，于是，我們決定向全體物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)開發(fā)者開放奇跡物聯(lián)內(nèi)部沉淀的應(yīng)用技術(shù)知識庫 Wiki，期望能為更多物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品開發(fā)者減輕一些重復(fù)造輪子的負擔。

Cellular IoT Wiki沉淀的技術(shù)內(nèi)容方向如下：

奇跡物聯(lián)的業(yè)務(wù)服務(wù)范圍：基于自研的NB-IoT、Cat1、Cat4等物聯(lián)網(wǎng)模組，為客戶物聯(lián)網(wǎng)ODM/OEM解決方案服務(wù)。我們的研發(fā)技術(shù)中心在石家莊，PCBA生產(chǎn)基地分布在深圳、石家莊、北京三個工廠，滿足不同區(qū)域&不同量產(chǎn)規(guī)模&不同產(chǎn)品開發(fā)階段的生產(chǎn)制造任務(wù)。跟傳統(tǒng)PCBA工廠最大的區(qū)別是我們只服務(wù)物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)客戶。

連接我們，和10000+物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)者一起 降低技術(shù)和成本門檻

讓蜂窩物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用更簡單~~

哈哈你終于滑到最重要的模塊了，

千萬不！要！劃！走！忍住沖動！~

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審核編輯 黃宇