ESP32+SX1302=目前市場上最低成本LORAWAN網關=成本低于300元
項目介紹
本項目是ESP32+SX1302，做成LoRaWAN 多通道GW，支持packet-forward
開發環境
- IDF：V5.2.1
- IDE：VSCode+ESP-IDF插件
PCBA示意圖
固件燒錄
接線
1.燒錄程序時接這個口，ESP32燒程序是先讓設備進入燒錄模式(先按住BOOT0按鍵，然后按下EN按鍵，此時ESP32重啟，進入燒錄模式，然后松開BOOT0按鍵，ESP32停留在燒錄模式)
Note：
- 如果使用ESP-PROG，板上帶有自動進入boot模式的功能，燒錄時可以不用按按鍵進入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，點擊start開始下載
配置
WEB 配置
設備上電會進入AP模式
設備內置一個web端，可用于對設備進行配置
設備首次上電WIFI會進入AP模塊，AP模式下設備配置如下
# 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
用戶需要再配置網關的區域、頻點、網關ID、packet-forward轉發地址，網關ID默認會根據MAC地址自動生成，可以不用修改
網關的頻點是通過修改radio0和radio1來實現的，8個頻點和radio0，radio1的映射，不同地區會不一樣
CN470(通常radio0與radio1相差800KHZ，默認radio=470600000Hz,radio1=471400000Hz)
freq0 = RADIO0-300KHz,默認為470.3MHz
freq1 = RADIO0-100KHz,默認為470.5MHz
freq2 = RADIO0+100KHz,默認為470.7MHz
freq3 = RADIO0+300KHz,默認為470.9MHz
freq4 = RADIO1-300KHz,默認為471.1MHz
freq5 = RADIO1-100KHz,默認為471.3MHz
freq6 = RADIO1+100KHz,默認為471.5MHz
freq7 = RADIO1+300KHz,默認為471.7MHz
EU868(默認radio=867500000Hz,radio1=868500000Hz)
freq0 = RADIO1-400KHz 默認為868.1MHz
freq1 = RADIO1-200KHz 默認為868.3MHz
freq2 = RADIO1 默認為868.5MHz
freq3 = RADIO0-400KHz 默認為867.1MHz
freq4 = RADIO0-200KHz 默認為867.3MHz
freq5 = RADIO0 默認為867.5MHz
freq6 = RADIO0+200KHz 默認為867.7MHz
freq7 = RADIO0+400KHz 默認為867.9MHz
US915(默認radio=904300000Hz,radio1=905000000Hz) //US915_1
freq0 = RADIO0-400KHz 默認為903.9MHz
freq1 = RADIO0-200KHz 默認為904.1MHz
freq2 = RADIO0 默認為904.3MHz
freq3 = RADIO0+200KHz 默認為904.5MHz
freq4 = RADIO1-300KHz 默認為904.7MHz
freq5 = RADIO1-100KHz 默認為904.9MHz
freq6 = RADIO1+100KHz 默認為905.1MHz
freq7 = RADIO1+300KHz 默認為905.3MHz
chan_LoRa_Std = radio0+300Khz,默認為904.6MHz
命令行配置
設備支持命令行進行配置，請使用putty或XSHELL進行
- 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，可通過設備pkt_fwd命令進行設置
- pkt_fwd,用于配置設備pkt_fwd相關的信息
- ifconfig,用于查看所有網卡的信息
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,用于設備重啟
- help,查看幫助說明
LoRaWAN NS
測試用NS，域名：lora.ansitw.com，IP：106.52.124.231
WEB端地址：106.52.124.231:8080
包轉發地址：
- 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
?
網關測試
發送測試
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:發送的頻點(MHz)
-s:SF
–pwid 22:
接收測試
test_hal_rx -r 1250 -a 475.5 -b 476.5
WEB配置
總體概述
- GW Info，網關信息查看
- Configuration，網關配置查看和修改
- Maintenance，維護頁(設備升級、恢復出廠設備)
配置
- WIFI STA,支持WIFI接入點方式連接網絡
- Management MQTT,用來配置管理通道的MQTT參數
- 支持ThingsBoard
- 支持標準MQTT
驗收測試方法
- 燒錄程序，可正常燒錄
- 燒錄后，重新上電，RUN指示燈，0.5s間隔閃爍
- 連接設備的WIFI熱點(ssid:LoRaGW-xxxxxx 密碼：loragwwifi)，瀏覽器輸入(http://192.168.4.1),可看到設備的配置頁面
- 測試以太網，將設備接入路由器，設備能以DHCP方式獲取到IP，說明以太網功能正常
- 設備聯網后，SX1302和GNSS模塊啟動，將設備的GWID(GWID默認為SN)錄入到NS服務器，可在NS服務器上看到網關上線，說明SX1302功能正常
- 插入4G SIM，拔掉網線，4G正常獲取到IP地址，說明4G功能正常
- 將GNSS放到室外有GNSS信號的地方，可以獲取到經緯度和海拔，說明GNSS功能正常
- 至此，各硬件功能都驗證完成，測試通過
網關配置通道
標準MQTT通道
配置通道通過MQTT進行數據交互，其中設備發往服務器的通道稱為上行通道，服務器發往設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
例如網關的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
網關會周期性地通過上行通道發送周期心跳包
服務器也可以通過下行通道，向網關下發數據
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"
}
}
}
更改網關配置
直接修改Configuration中的內容，下發下來即可
{
"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：
{
"pkt": "downlinkRespone",
“result”:"success"
}
重啟
{
"pkt": "downlink",
"cmd": {
"reboot": true
}
}
回復
{
"pkt": "downlinkRespone",
“result”:"success"
}
升級
{
"pkt": "downlink",
"cmd": {
"upgrade": "http://192.169.4.53/esp32_sx1302.bin"
}
}
回復(收到升級命令)
{
"pkt": "downlinkRespone",
“result”:"success"
}
ThingsBoard MQTT通道
配置通道通過MQTT進行數據交互,網關發送數據給云平臺稱為uplink，云平臺發送命令給網關稱為downlink
有兩條鏈路：
- 網關主動發送數據
- telemetry_uplink
- 設備每隔一段時間會發送心跳包
- 設備在上電和配置信息更改時，會發送配置信息
- telemetry_uplink
- 云平臺發送命令給網關
- request_downlink,云平臺發送命令給網關
- respone_uplink，網關回復數據給云平臺
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
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