20161015 自造松LoRa開發經驗分享

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分享者：MakerPro 技術顧問 柯大 E-mail ：[email protected] 手機： 0928226125

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什麼是 LoRaWAN？ LoRaWAN 是眾多 低功率廣域網路 (LPWAN, Low Power Wide Area Network) 規範的其中一種，它的訴求是能夠讓 以電池供電的裝置 可以部署在較廣域的網路中 (原文是 regional, national or global)。因此，注重的點是「遠距離、低耗電」。

LoRaWAN 網路架構的特點 採用星狀拓樸 (star topology)， 終端點的通訊是雙向的 (bi-directional) LoRaWAN 資料率可以從 0.3 kbps 到 50 kbps

LoRa三種終端裝置的 Class LoRaWAN 將終端裝置 (end-point devices) 區分為 A, B, C 三類 (classes)，各自能適用遠距通訊的不同需求 (有些要求很省電、有些需要很即時)。這裡先說明一下 uplink 與 downlink 的意思： uplink transmission (上行傳輸)：終端裝置傳給伺服器 downlink transmission (下行傳輸)：伺服器傳給終端裝置

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Class A 可雙向通訊的終端裝置 (bi-directional end-devices) 每個裝置的 uplink transmission 之後接有兩個短暫的 downlink receive windows 用於需要以最低功耗操作的終端裝置。這種裝置常常在它送出 uplink 之後，只需要與 server 端進行很短暫的 downlink 通訊 (例如只收個 ACK 而已) 在任何其他時間，從 server downlink 必須等到下一次的 scheduled uplink (所以通訊沒辦法很即時，例如下一次的 scheduled uplink 可能是在 128 秒之後)

Class B 必須至少有 A 類的功能 可雙向通訊的終端裝置，但有 scheduled receive slots (有固定接收時槽接收 server 過來的訊息，相較於 A 類會更即時一點) 相較於 A 類的隨機 receive windows，Class B 的裝置會在排程的時間打開一個額外的接收窗。為了讓終端裝置在排程時間打開它的 receive window，它需要從 gateway 接收一個用於時間同步的 Beacon (如此一來，server 就能知道終端裝置何時在 listening)

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Class C 必須至少有 A 類的功能 可雙向通訊的終端裝置，盡可能安排最多的 receive slots C 類的終端裝置是幾乎連續地開著 receive windows，只有在發送時才會關閉接收視窗 C 類對 server 與終端裝置通訊帶來最低的延遲 (latency)，所以即時性最好，但消耗功率最高

資料傳輸率與通訊距離 LoRa 的資料傳輸率 (data rate)、通訊距離，它的資料傳輸率約莫在 100 bps ~ 20 kbps 之間，而通訊距離落在 5 公里的範圍內(實際上也有高達 10 餘公里者)。LoRa 的傳輸率可以自由調整，傳輸率越低，傳輸的距離可以越遠。

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IBM 與Semtech 合作推出LRSC（Long Range Signal & Control） 遠距通訊管理與控制軟體平台

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數字型電表

S3 公有儲存服務雲

自建IOT電能服務雲平台

智慧電能監控系統架構

1.每1分鐘蒐集每一用戶用電情形 記錄於SD卡。 2.每1分鐘用電情形線上即時寫入 自建IoT電能服務雲平台。 3.每天0:00將前一日SD卡用電記錄 備份至Amazon S3 Services儲存 。 4.用戶可至電能平台或利用手機APP 查詢用電量。 5.系統業者可將S3儲存的記錄匯入 Big-Data平台分析用電量。 6.家用型智慧電能監控可即時查看 用電資訊： 電表ID、日期、時間、電壓、瓦數、 累計用電度數

2015/5/11 V2.0 by 柯大KDA

用戶用電查詢

家用智慧型插座

功能說明

2015/8/18 12

Internet

Ameba RT8195AM

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正文GemTek

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Pin 1,白,RST 。 Pin 3,綠,RX。 Pin 4,黃,TX。 Pin 6 紅, 3.3V。 Pin 7 黑,GND

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自組LoRa Network

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5V GND

Pin1

pin2

Pin5

RX 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

+ - out

D5

3.3V

發送端

UART

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3.3V

UART

接收端

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接收端 Ameba

發送端 Arduino

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UART腳位意義

黑色：GND (接地, 如腳位 6/9/14/20...)

紅色：VCC (接 5V, 如腳位 2/4)

黃色：Tx (接腳位 10)

綠色：Rx (接腳位 8)

白色：RST (不接)

以Raspberry Pi 開發

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Arduino shield LoRa 模組

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Arduino Pin 相容

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亞太用「LoRa」 打造鴻海物聯網一條龍

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使用樹莓派操作 LoRa Module

連接 4 根 pin 腳， VCC、GND、TX 以及 RX，其中樹莓派的 TX 必須接到 LoRa Module 的 RX，樹莓派的 RX 必須接到 LoRa Module 的 TX。

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https://nms.gtiot.net/admin/register.htmls

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41 有含ST MCU 的LORA Module

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Pin Information

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群登科技(Acsip) LoRa 模組

UART1 and UART6 speeds of up to 10.5 Mbit/s. UART2 up to 5.25 Mbit/s.

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LoRa模組規格比較

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3.3V

UART

Quark D2000 與 LoRa 模組接線圖

RX TX

D1 D0

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接收端 Ameba

發送端 Arduino