lora gateway

Lora-to-mqtt Gateway

การแนะนำ

ที่เก็บนี้ให้ทุกสิ่งที่คุณต้องการในการสร้างได้อย่างง่ายดาย (เป็นโครงการ DIY!) เกตเวย์ Lora-to-MQTT คุณภาพดีตามโมดูล Ebyte Lora และ ESP32 และทำงานกับ Wi-Fi หรือ Ethernet มีสองเวอร์ชันที่แตกต่างกันของเกตเวย์รายละเอียดเกี่ยวกับเวอร์ชันเหล่านั้นและที่คุณควรเลือกด้านล่าง:

• หนึ่งโดยใช้ eByte E32
• หนึ่งโดยใช้ eByte E220

สำหรับการให้ความสามารถในการใช้อีเธอร์เน็ตของคณะกรรมการฉันใช้หมวก ESP32 Ethernet Quinled แน่นอนว่ามันเป็นเรื่องธรรมดาที่ฉัน ควร ใช้ ESP32 Quinled แต่ฉันมี devboards esp32 มาตรฐานบางอย่างที่วางอยู่โดยไม่มีประโยชน์ดังนั้นฉันจึงออกแบบบอร์ดรอบ ๆ แต่ที่กล่าวว่าวันหนึ่งฉันอาจออกแบบเวอร์ชันหนึ่งในวันที่ขึ้นอยู่กับ quinled-esp32

ในการสลับระหว่าง Wi-Fi และ Ethernet ได้อย่างง่ายดายมีจัมเปอร์บนกระดานเพื่อทำเช่นนั้น สิ่งนี้ใช้งานได้กับบอร์ด ไม่จำเป็นต้องตัดกำลัง

ฉันต้องทำอะไรเพื่อให้ได้มา

อีกครั้งนี่คือโครงการ DIY! ก่อนอื่นคุณต้องมีทักษะการบัดกรีสองสามอย่างและฉันขอแนะนำให้ใช้แผ่นร้อน SMD หรือปืนลมร้อนเพื่อประสานโมดูล Ebyte E32 มัน ยากมาก ที่จะประสานกับเหล็ก!

1. รับ PCBS

ดังนั้นคุณต้องการให้ PCBs พิมพ์ที่โรงงานต้นแบบ PCB ที่คุณเลือกเช่น JLCPCB หรือ PCBway ฉันได้รวมไฟล์ gerber สำหรับทั้งสองในโฟลเดอร์ Respement หากคุณต้องการใช้ผู้ให้บริการที่แตกต่างกันคุณต้องตรวจสอบว่าพวกเขาอาจยอมรับ gerbers เหล่านี้หรือสร้างพวกเขาด้วยตัวเอง

ฉัน ขอแนะนำอย่างยิ่ง ให้คุณสั่ง PCB นี้ด้วยลายฉลุมิฉะนั้นคุณจะมีช่วงเวลาที่ยากลำบากในการวางบนแผ่นรองของโมดูล eByte!

2. รับส่วนประกอบ

• ค้นหาไฟล์ IBOM เพื่อรับรายการส่วนประกอบที่คุณต้องการ:
  • E32 เวอร์ชัน ibom
  • e220 เวอร์ชัน ibom
• ลิงค์เพิ่มเติมสำหรับหมวก EST32 และ Quinled Ethernet:
  • ESP ปกติ 32 DevKit (เลือกหนึ่งอันด้วย 2x15 พิน !!): https://www.aliexpress.com/wholesale?catid=0&initiative_id=sb_20220311122647&searchtext=esp32+devkit
  • (ไม่บังคับถ้าคุณต้องการอีเธอร์เน็ต) Quinled ESP32 ด้วยหมวกอีเธอร์เน็ต:
    • ร้านค้าทั่วโลก: https://shop.allnetchina.cn/collections/quinled/products/quinled-esp32
    • เราเท่านั้น: https://drzzs.com/shop/quinled-esp32/

3. สร้างบอร์ดและเชื่อมต่อ

แต่ละโฟลเดอร์ PCB มีไฟล์ IBOM HTML ซึ่งให้คำแนะนำ / ภาพรวมการบัดกรีที่ดีให้คุณค้นหาในโฟลเดอร์ ibom ในโฟลเดอร์แต่ละรุ่น เมื่อคุณบัดกรีบอร์ดเพียงแค่เชื่อมต่อกับแหล่งพลังงาน 5V และไปที่นั่น! ใช้งานน้อยกว่า 200mA ดังนั้นคุณสามารถใช้เครื่องชาร์จโทรศัพท์ขนาด 500ma, 1a (หรือสูงกว่า) ได้อย่างง่ายดาย

4. ติดตั้งซอฟต์แวร์

แหล่งที่มามีอยู่ในโฟลเดอร์ src ดาวน์โหลด Arduino IDE ตรวจสอบไฟล์ config.h และแทนที่ตัวยึดตำแหน่งด้วยการตั้งค่าของคุณรวบรวมและอัปโหลดไปยัง ESP32 ควรเป็นอย่างนั้นและเกตเวย์ควรปรากฏขึ้นในเซิร์ฟเวอร์ MQTT ของคุณและส่งข้อความตรวจสุขภาพทุก 5 วินาที

ตอนนี้คุณสามารถให้เซ็นเซอร์และบอร์ดของคุณมีข้อความ LORA ที่ส่งไปยังมันสามารถพบได้ในส่วน "ซอร์สโค้ด / ซอฟต์แวร์" ด้านล่าง

PCBS

การออกแบบทั่วไป

• สามารถใช้งานได้โดยใช้ Wi-Fi หรือ Ethernet
  • จัมเปอร์บนกระดานเป็นสวิตช์ (แม้กับบอร์ดที่เปิดเครื่อง) ระหว่างสองนั้น
• ใช้มาตรฐาน 30 พิน (2x15-pin) ESP32 Devkit
• สำหรับอีเธอร์เน็ตใช้หมวก EST32 EST32 Quinled
• ขับเคลื่อนได้อย่างง่ายดายโดยใช้ขั้วสกรู
• การป้องกันเพิ่มเติมโดยใช้ฟิวส์ PTC ในกรณีที่มีบางอย่างไปด้านข้าง
• สามารถ ขับเคลื่อนผ่าน USB บน ESP32 แต่สิ่งนี้จะข้ามฟิวส์ PTC และด้วยการป้องกันของคุณ ไม่แนะนำ
• สี่หลุมติดตั้ง M2.5 เพื่อติดตั้งหรือเข้าไปในสิ่งที่คุณต้องการ

คุณควรเลือกอันไหน? มันค่อนข้างง่ายและกำหนดโดยปัจจัยหนึ่ง:

• หากคุณ / เซ็นเซอร์และบอร์ดอื่น ๆ ใช้โมดูล RFM95 และห้องสมุด Arduino-Lora: ใช้เวอร์ชัน E32!
• หากคุณมักจะใช้โมดูล Ebyte ที่ใช้การสื่อสารแบบอนุกรมและ Renzo Mischiantis arduino Library ที่มีชื่อเสียง: ใช้เวอร์ชัน E220

คุณต้องเลือกระหว่างสิ่งเหล่านั้นเนื่องจากโมดูล EBYTE ที่ใช้การสื่อสารแบบอนุกรมไม่สามารถสื่อสารกับโมดูล RFM95 ได้แม้ว่าพวกเขาจะใช้ชิป Semtech SX1276 LORA เดียวกัน นั่นเป็นเพราะโมดูลที่ดำเนินการต่อเนื่อง Ebyte ยังมี Onboard Litte MCU ที่ทำ "สิ่ง" / โปรโตคอลของตัวเองเมื่อส่งข้อความผ่าน LORA ดังนั้นคุณไม่ได้พูดคุยโดยตรงกับชิป Semtech แต่ MCU ตัวน้อยแทน เราต้องเข้าใจว่าการทำงานเพื่ออ่านข้อความเหล่านี้ด้วยโมดูล LORA ที่ใช้การสื่อสาร SPI โดยตรงไปยังชิป Semtech (เช่นโมดูล E32 ที่ฉันใช้หรือ RFM95) เพื่อให้พวกเขาทำงานร่วมกัน

Lora-Gateway-E32

รุ่นนี้ใช้ E32-400M20S หรือ E32-900M20S ซึ่งมีการสื่อสารแบบอนุกรมโดยตรงไปยัง Semtech SX1276 ในช่วงเวลาของการวิจัยครั้งล่าสุด (เริ่มต้นของปี 2022) นี่เป็นโมดูล e-byte เดียวที่ใช้งานได้กับ PCB นี้ดังนั้นคุณไม่สามารถใช้อื่น ๆ ที่ใช้การสื่อสารแบบอนุกรม: พวกเขาจะไม่พอดีกับบอร์ด / มี pinout ที่แตกต่างกัน! เลือกอันที่เหมาะสมสำหรับภูมิภาคของคุณ (TL; DR: 400 สำหรับ US/Asia, 900 สำหรับยุโรป)

โมดูล ไม่ได้ อยู่ในไฟล์ BOM CSV คุณต้องถอดมันออกจาก Aliexpress:

• 400MHz:
  • EBYTE IOT โรงงานโรงงาน: https://www.aliexpress.com/item/1005003567891629.html
  • ร้านค้าอย่างเป็นทางการของ Cojxu: https://www.aliexpress.com/item/1005003567929089.html
• 900MHz
  • EBYTE IOT โรงงานโรงงาน: https://www.aliexpress.com/item/1005003509312425.html
  • ร้านค้าอย่างเป็นทางการของ Cojxu: https://www.aliexpress.com/item/1005003646639064.html

Lora-Gateway-E220

หากคุณมักจะทำงานในระบบนิเวศ Ebyte ด้วยโมดูลที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมบอร์ดนี้เหมาะสำหรับคุณ อย่างไรก็ตาม ฉันไม่ได้ทำพอร์ตซอฟต์แวร์ที่ใช้ E32 สำหรับบอร์ดนี้ และฉันไม่ได้วางแผนที่จะทำเช่นนั้นเพราะฉันใช้เวอร์ชัน E32 เป็นการส่วนตัว แต่คุณยินดีต้อนรับสู่พอร์ตโดยใช้ห้องสมุด Renzo Mischiantis Arduino

โมดูล ไม่ได้ อยู่ในไฟล์ BOM CSV คุณต้องถอดมันออกจาก Aliexpress:

• 400MHz:
  • EBYTE IOT โรงงานโรงงาน: https://www.aliexpress.com/item/1005002090403425.html
  • ร้านค้าอย่างเป็นทางการของ Cojxu: https://www.aliexpress.com/item/1005002060190690.html
• 900MHz
  • EBYTE IOT โรงงานร้านค้า: https://www.aliexpress.com/item/1005002116885160.html
  • ร้านค้าอย่างเป็นทางการของ Cojxu: https://www.aliexpress.com/item/10050036816666059.html

ซอร์สโค้ด / ซอฟต์แวร์

ซอฟต์แวร์ที่ฉันพัฒนาขึ้นสำหรับสิ่งนี้มีความหมายที่จะขยายได้อย่างง่ายดายโดยไม่ต้องสัมผัสตรรกะจริงของเกตเวย์เอง แต่แทนที่จะเพิ่มรหัสชิ้นเล็ก ๆ ลงในไฟล์แยกต่างหาก

ลองดูที่ lora-ids.h ไฟล์นี้มีไว้เพื่อแบ่งปันระหว่างเกตเวย์นี้และเซ็นเซอร์ทั้งหมดที่คุณพัฒนา มีรายการประเภทข้อความที่แตกต่างกันและคุณสามารถเพิ่มของคุณเองได้อย่างง่ายดาย เช่นมีประเภท "กล่องจดหมาย" ซึ่งกำหนดคุณสมบัติสองสามกล่องจดหมายที่จะส่ง สิ่งนี้ทำให้ง่ายต่อการอ่านและประมวลผลข้อความนี้ และ สร้างหัวข้อในเซิร์ฟเวอร์ MQTT ของคุณซึ่งคุณสามารถฟังได้ นอกจากนี้ยังมีประเภท "กำหนดเอง" ซึ่งโดยทั่วไปมีข้อความฟรีและอาจจะดีสำหรับการดีบัก

อย่าลังเลที่จะเพิ่มประเภทของคุณเองในไฟล์นี้ คุณจะต้องเพิ่มสองสิ่ง:

• ID สำหรับมันเช่น #define LORA_MESSAGE_ID_CUSTOM 0x0
• กำหนดโครงสร้างที่อธิบายคุณสมบัติของมัน: struct LoRaMessageCustom : LoRaBase

หัวข้อ MQTT ดูเหมือนว่าฉันสามารถสมัครสมาชิกได้อย่างไร?

หัวเรื่องที่ข้อความตกอยู่ใน ID เกตเวย์รหัสอุปกรณ์และรหัสข้อความ ดังนั้นสำหรับตัวอย่างต่อไปนี้เราถือว่า:

• อุปกรณ์ที่มี ID 0xA และชื่อ mailbox-sensor ได้ส่งไปแล้ว
• ข้อความประเภท LORA_MESSAGE_ID_MAILBOX และ
• เกตเวย์ที่มี ID 0x1 และชื่อ lora-gateway-e32 ได้รับ

ก่อนอื่นมาใช้ประเภทข้อความ mailbox เป็นตัวอย่าง มันกำหนดคุณสมบัติเหล่านี้:

• ระยะยาว
• ระยะลอย
• ความชื้นลอย
• อุณหภูมิลอย

นอกจากนี้ยังกำหนดชื่อของตัวเอง (และด้วยสิ่งนั้น: ผู้ปกครองสำหรับคุณสมบัติเหล่านี้):

• String getMqttTopicName() { return "mailbox"; }

ดังนั้นเมื่อใดก็ตามที่เกตเวย์จะได้รับข้อความประเภทนี้มันจะอ่านคุณสมบัติจากมันและวางลงในหัวข้อเหล่านี้:

• ???/messages/mailbox/duration
• ???/messages/mailbox/distance
• ???/messages/mailbox/humidity
• ???/messages/mailbox/temperature

แต่รูปแบบ /messages/ ส่วนมาจากไหนและอะไรคืออะไร ???/ / นั่นเป็นเรื่องง่าย: อุปกรณ์ / เซ็นเซอร์ง่าย ๆ ที่คุณพัฒนาควรลงทะเบียนใน lora-ids.h ที่ด้านบนสุดมีรายการอุปกรณ์แต่ละรายการมี:

• รหัสอุปกรณ์
• ชื่ออุปกรณ์ (ซึ่งใช้อย่างมีผลบังคับใช้ในการสร้างหัวข้อ MQTT)

เกตเวย์จะเรียงลำดับข้อความทั้งหมดที่ได้รับจากอุปกรณ์และนำหน้าด้วยชื่ออุปกรณ์นั้น รวมถึง เรียงลำดับข้อความทั้งหมดภายใต้หัวข้อ messages เพื่อให้อุปกรณ์มีหัวข้ออื่น ๆ ถัดจากข้อความจริง สิ่งนี้ช่วยให้คุณสามารถฟังฟิลด์/ค่าเฉพาะของประเภทข้อความเฉพาะจากอุปกรณ์เฉพาะ!

ตอนนี้เรารู้เรื่องนี้:

• ???/mailbox-sensor/messages/mailbox/duration
• ???/mailbox-sensor/messages/mailbox/distance
• ???/mailbox-sensor/messages/mailbox/humidity
• ???/mailbox-sensor/messages/mailbox/temperature

ชิ้นส่วนสุดท้ายที่หายไปคือเกตเวย์ที่ได้รับข้อความ นอกจากนี้ยังกำหนดเป็นอุปกรณ์ดังนั้นจึงมีชื่อดังนั้นเราจึงสามารถสร้างชื่อหัวข้อทั้งหมดสำหรับตัวอย่างของเราได้อย่างง่ายดาย:

• lora-gateway-e32/devices/mailbox-sensor/messages/mailbox/duration
• lora-gateway-e32/devices/mailbox-sensor/messages/mailbox/distance
• lora-gateway-e32/devices/mailbox-sensor/messages/mailbox/humidity
• lora-gateway-e32/devices/mailbox-sensor/messages/mailbox/temperature

ตอนนี้คุณสามารถ:

• เพิ่มอุปกรณ์ของคุณเองโดย:
  • เพิ่มลงใน LORA_DEVICE_IDS ด้วยรหัสและชื่อ
• เพิ่มประเภทข้อความใหม่โดย:
  • กำหนด ID สำหรับมัน
  • กำหนดโครงสร้างที่อธิบาย

ฉันจะส่งข้อความได้อย่างไร?

ดูฟังก์ชั่น sendLoRaMessage : bool sendLoRaMessage(byte messageID, LoRaBase *loRaMessage, byte recipientId = 0, byte senderId = 0) คาดว่าเราจะให้:

• รหัสข้อความที่เราจะส่ง
• เช่นเดียวกับข้อความเอง

นอกจากนี้เรายังสามารถระบุตัวเลือก:

• ผู้รับข้อความนี้ หากไม่ได้ระบุจะเริ่มต้นเป็น LORA_GATEWAY_ID
• senderId ซึ่งเป็นค่าเริ่มต้นเป็น LORA_DEVICE_ID หากไม่ได้ระบุ

ดังนั้นในรหัสของคุณเพียงสร้างอินสแตนซ์ของรหัสข้อความที่คุณต้องการส่งและส่งผ่านไปยัง sendLoRaMessage :

 LoRaMessageMailbox *loRaMessage = new LoRaMessageMailbox;
loRaMessage->duration = duration;
loRaMessage->distance = distance;
loRaMessage->humidity = humidity;
loRaMessage->temperature = temperature;

sendLoRaMessage(LORA_MESSAGE_ID_MAILBOX, loRaMessage);

และนั่นคืออะไร :)

มันทำงานอย่างไรภายใต้ประทุน?

สำหรับสิ่งนี้เราจะดูว่าข้อความจริงถูกสร้างขึ้นผ่าน LORA ได้อย่างไร แนวคิดพื้นฐาน คือถูกขโมยจากห้องสมุด Arduino-Lora ซึ่งใช้ไบต์แบบเดี่ยวเพื่อระบุผู้ส่งผู้รับ ฯลฯ

ดูข้อความเดียว:

• ไบต์ที่ 1 คือ ID ผู้รับ
  • นอกจากนี้ยังสามารถตั้งค่าเป็น 0xFF ซึ่งระบุข้อความ broadcase ที่ได้รับและสามารถประมวลผลได้โดยอุปกรณ์ทั้งหมด
• ไบต์ที่ 2 คือรหัสผู้ส่ง
• ไบต์ที่ 3 คือรหัสข้อความ
• 4-255 ไบต์เป็นข้อความที่เราจะแยก
  • ข้อความมีค่าทั้งหมดที่รวมเข้าด้วยกันโดย | - ดังนั้นการใช้ตัวอย่างข้อความ mailbox จากด้านบนค่าสำหรับข้อความอาจมีลักษณะเช่นนี้: 12345|3.56|44.55|27.4