如何使用Microchip的LORA模块，以加快物联网设计

LoRaWAN提供了很好的匹配，以物联网的需求，性能特点。除了它的扩展工作范围和低功耗的要求，LoRaWAN提供安全，灵活的通信选项。然而，为了实现一个LoRaWAN溶液所需的硬件和软件可以证明一个主要障碍集中在物联网应用程序本身的开发团队。
本文将详细阐述了Microchip Technology的第1部分介绍RN2903 LORA模块，并展示如何使用一些额外的硬件和软件，用它来实现远距离，低功耗设计，物联网。
快速入门套件
Microchip Technology的RN2903 LORA模块是一个物联网设计近投递LoRaWAN硬件解决方案。即便如此，它仍然只是一个完整的LoRaWAN网络的基石，开发者仍然必须考虑支持硬件和软件系统。Microchip的满足这一需求提供全面的评估套件，提供了实现LoRaWAN对物联网所需要的其他元素。
正如第1部分所提到的，Microchip Technology的RN2903支持LoRaWAN兼容的通信频率为915MHz，旨在简化物联网应用的开发。全面认证，Microchip的模块包括了实现LoRaWAN连接（图1）所需的所有组件。该模块的命令处理器采用板载LoRaWAN固件完全支持LoRaWAN类的协议。板载EEPROM提供存储用于LoRaWAN配置参数，从而提高性能和减少主机和模块之间的数据传输增加的安全性。

图1：Microchip的LORA模块提供了LoRaWAN连接，其板载命令处理器，LoRaWAN协议栈，射频收发器和串行连接一个简易的解决方案。（图片来源：微芯片科技）
Microchip的RN2903模块提供与外部MCU主机通信的专用UART接口。此外，该模块包括14 GPIO引脚，开发者可以使用模块固件监视或控制外部设备，如开关和LED编程。最后，该模块提供了方便的连接到一个简单的套偶极天线的射频信号引脚。
模块的命令处理器根据通过其UART接口从外部主机MCU接收的命令执行LoRaWAN交易。正如任何网络通信的方法，LoRaWAN消息被发送，并在特定的格式接收。对于LoRaWAN的LORA联盟标准规定了在字节级苛求细节这些格式。该RN2903模块提供了一个直观的基于文本的方法，抽象LoRaWAN标准字节级别的格式为一组关键字的使用可选参数命令。
Microchip的定义了三种类型的关键字：

1. MAC的LoRaWAN MAC配置和控制命令
2. 无线电指令针对PHY无线电层
3. SYS额外的模块功能，如提供模块固件版本的信息或访问模块的EEPROM存储器命令

例如：
mac tx uncnf 30 23A5
发送端口30的数据值“2,3,4,5-”的消息。的“uncnf”选项表示设备没有请求从网络服务器确认。或者，使用“CNF”选项表示该设备预计网络服务器确认收到。的洛拉模块负责将其发送到它的网关以便传递到网络服务器之前加密该消息。
radio tx 6d657****765
发送含有值[0x6d]一揽子[0x65] [0x73] [0x73] [0x61] [0x67] [0x65（十六进制示例文本字符串“消息”）
sys set nvm 100 FF
存储该值为0xFF在EEPROM中的用户分区的地址为0x100
物联网设备设计
凭借其串行接口，RN2903需要一些额外的组件来实现兼容LoRaWAN，物联网的硬件设计。Microchip的进一步发展速度与RN2903 LORA莫特。为了证明其LORA模块功能，Microchip的LORA莫特提供实现LoRaWAN兼容的无线传感器需要一套完整的硬件和软件。
Microchip的RN2903 LORA莫特和RN2483 LORA莫特各结合各自的LORA模块与Microchip PIC18LF45K50 8位MCU，作为传感器的操作和LoRaWAN协议执行主处理器。此外，莫特包括用于采集样品的数据，以及用于用户反馈的液晶显示光传感器和温度传感器。该莫特通过一个标准的USB接口，它提供了访问LORA模块的UART接口连接到主机。
在开发过程中工程师们可以通过发送执行LoRaWAN操作MAC，无线电和SYS命令字符串使用莫特的USB连接的模块。在运行期间，物联网设备主机上运行的代码会发出需要的物联网应用的命令和处理响应。对于LoRaWAN应用，Microchip提供的硬件莫特丰富的C软件库。例如，一个应用程序级例程，MOTEapp.c，收集的传感器数据，并通过LoRaWAN连接发送数据，处理由RN2903预期低级MAC命令（清单1）。
            . . .
            moteApp_clearBuffers();
            // Make Sure Port is in allowed Range
            // Prepare DataBuffer for Tx
            light = 0;
            temperature = 0;
            NOP();          
            // Measure Sensors
            moteApp_setSensorsInput();
            uint8_t sizeOfUpdate = 0;
            light = moteApp_convertSensorValue(moteApp_getLightValue());
            oled_putString(moteApp_getLightString(), 6, 1);
            sizeOfUpdate = moteApp_addToDataBuffer(moteApp_getLightString(), 4);

            temperature = moteApp_convertSensorValue(moteApp_getTempValue());
            temperature = ADC_TempConversion(temperature);
            moteApp_add8bToDataBuffer(temperature, 4 + moteApp_lightStringSize() + 1);

            // Do Normal Operation
            . . .
            // Getting Random Channel
            randomPortNum = TMR2_ReadTimer();
            . . .
            // Prepare DataBuffer for Tx
            moteApp_add8bToDataBuffer(randomPortNum, 0);
            dataBuffer[3] = 0x20;
            NOP();
            sendDataCommand("mac tx uncnf ", dataBuffer, 12);
            . . .
清单1：Microchip提供C语言软件演示样本物联网的应用程序，收集从莫特的光照和温度传感器的数据，建立与数据（消息add8bToDataBuffer），发送消息（sendDataCommand使用MAC TX命令）。（代码源：微芯片科技）
应用级开发
随着简单的基于关键字的命令方式，Microchip的LORA模块和相关莫特开发板显著简化LoRaWAN终端设备的发展。然而，即使在系统级莫特板及其相关软件地址LoRaWAN层次仅是最低的，终端设备的水平。一个完整的LoRaWAN兼容网络需要额外的硬件部件，包括兼容网关（S）和一个网络服务器。
此外，在实施的物联网应用，开发者必须处理的LORA联盟标准只涉及标准OSI堆栈的最低水平这一事实。其结果是，开发者需要完成的其他联网层，开始与位于由LoRaWAN MAC标准寻址的数据链路层之上的OSI网络层。
微芯片的地址这一需要使用实现一个完整LoRaWAN兼容网络，包括端设备，网关和网络服务器的硬件和软件开发工具包。Microchip的RN2903LORA网络评估工具包和RN2483 LORA网络评估套件捆绑一对微尘与Microchip的LoRaWAN网关板。董事会是由LoRaWAN网关核心板和相关的无线子卡完整的天线和电缆。
在软件方面，该试剂盒使用从Microchip LORA技术评估套件提供所有全面评估的示例LORA系统所需的软件组件（图2）。

图2：Microchip的LORA网络评估套件和软件套件实现完整的LoRaWAN的网络应用，包括终端设备（莫特板），网关（核心板）和网络服务器（mchplora）。（图片来源：微芯片科技）
该套件提供了一个网络服务器（mchplora）的设计使其在开发系统的虚拟机上运行泊坞窗容器。网关主板通过USB连接到开发系统和无线方式与莫特板通信。该莫特板通过制定系统的USB到基于Java的开发实用程序连接。
设计与评估套件工作，Microchip的LORA开发套件提供了一个全面的Java套件，提供了更为丰富的比提供的服务与莫特C ++类库。例如，发送一个MAC传输，开发套件抽象相关交易一个简单的execute一个方法macTX类（清单2）。
  void macTXSendAction()
  {
    if (this.application.device.updateValueFlag)
      this.application.device.wanPojo.setData(this.data.getText());
    if (this.application.device.updateValueFlag) {
      this.application.device.wanPojo.setPortNumber(this.portNumber.getText());
    }
    ICommand macTX = CommandFactory.getCommand(CommandFactory.mactx);
    DeviceModel currDev = this.application.device;
    macTX.setDataModel(currDev);

    List task = new ArrayList();
    task.add(macTX);

    if (currDev != null)
      this.application.mvcController.execute(task);
    else
      System.err.println("Current Device not set");
  }
清单2：Microchip的LORA开发套件提供了一个完整的LoRaWAN环境，包括一系列广泛的Java包（JAR文件）的抽象LoRaWAN交易，如MAC TX到一组简单的软件电话等macTXSendAction()。（代码源：微芯片科技）
在清单2中，CommandFactory在定义的类LoRaDevUtility.jar定义
  public static String mactx = "mac tx";
然后创建适当的类的一个实例，在这种情况下，一macTx类对象，当工厂称为CommandFactory.mactx：
    if (command.compareTo(mactx) == 0)
      return new macTX();
该macTX.class在LoRaDevUtility.jar提供运行时配置值和各种服务功能，如数据包验证，以及该类的主要实用方法execute。该execute方法创建所需的MAC TX规定格式字符串命令，传送消息（WriteI2cData），然后获取响应：
       . . .

command = new StringBuilder().append("mac tx
").append(((DeviceModel)this.server).wanPojo.getIsConformed()).append("
").append(((DeviceModel)this.server).wanPojo.getPortNumber()).append("
").append(((DeviceModel)this.server).wanPojo.getData().replace("0x",
"")).toString();
       . . .
        byte[] data = command.getBytes();
        ((DeviceModel)this.server).getController().transport.WriteI2cData(this.processPacket.pack(data), null, this.timeout);

        byte[] read = null;
        read = super.readResponseData();

结论

有效连接是由低功率的IoT器件的海量数的IoT网络的基本要求。LoRaWAN提供了一个有效的物联网连接解决方案，以提供最低的功率要求远距离操作。与任何连接选项，可实现在证明自己的一大创举，从他们的主要集中在物联网应用本身分心开发。
基于Microchip的RN2903 LORA模块，Microchip Technology的LORA网络评估套件和相应的LORA开发套件提供完整的应用LoRaWAN。使用预认证的硬件和软件的组合，开发人员可以快速调出能够实现15公里无线范围和10年的电池寿命的物联网连接解决方案。