LoRaWAN第2部分:如何使用Microchip的模块,以加快物联网设计

编者注:在这个由两部分组成的系列的第1部分,LoRaWAN第1部分:如何获取15公里无线和10年的电池寿命为物联网,我们看着LoRaWAN,以满足远距离的需求的能力,低电力物联网通信。在第2部分,我们将展示如何开发人员可以使用基于Microchip技术RN2903关闭的,现成的工具包来实现物联网LoRaWAN应用。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...了解详情

LoRaWAN第1部分:如何为物联网获取15公里无线和10年的电池寿命

编者按:在这个由两部分组成的系列的第一部分,我们将讨论远距离,低功率通信的问题,为物联网,以及如何去实现它,安全。在第2部分,LoRaWAN第2部分:如何使用Microchip的模块,以加快物联网设计中,我们将讨论使用过的,现成的LoRaWAN硬件和软件的实现。低功耗无线网络是观光(IOT)的因特网的一个关键因素,但熟悉的选项,例如蓝牙,ZigBee,无线网络,或蜂窝,缺乏的扩展范围和电池寿命的可...了解详情

如果你连接的设备,你可能已经不止一次听说过LoRaWAN

如果你连接的设备,你可能已经不止一次听说过LoRaWAN。这是一种远距离无线电频率协议,允许用低功耗的东西连接到互联网的长距离。这在目前解决了物联网生态系统中的一个大问题。LoRaWAN具有长达5年的电池寿命,加上传感器网络的维护成本降低,正在提出各种新的使用案例。简而言之,这就是LoRaWAN所带来的,在这篇文章中,我们将研究核心技术的体系结构,关键特性和正在使用的新兴使用案例。这项技术的优点在...了解详情

LoRaWAN 基础知识与关键技术

摘要: LPWAN与LoRaWAN的关系 LPWAN或称LPN,全称为Low Power Wide Area Network或者LowPower Network,指的是一种无线网络。这种无线网络强调低功耗与远距离,通常用于电池供电的传感器节点组网。LPWAN与LoRaWAN的关系LPWAN或称LPN,全称为Low Power Wide Area Network或者LowPower Network,...了解详情

LoRa学习:SX127x芯片数字IO引脚映射

SX1276/7/8的6个DIO通用IO引脚在LoRa模式下均可用。它们的映射关系取决于RegDioMapping1和RegDioMapping2这两个寄存器的配置,如下表从表中可以看出,DIO0最常用,主要是发送/接受/CAD完成的中断产生调制解调器状态指示符RegModemStat中的ModemStatus位显示了LoRa调制解调器的状态,这些位多用于Rx模式下的调试,包括:位0:Signal Detected 表示检测到了一个有效的LoRa前导码位1:Signal Synchronized 表示检测到了前导码的结尾位2:Header Info Valid 当检测到有效报头(既正确CRC的Header),变为高电平中断寄存器汇总:了解详情

LoRA芯片 SX1276/SX1277/SX1278的比较

SX1276/7/8是一种半双工传输的低中频收发器,配备标了标准FSK和远距离扩频Lora调制解调器。该芯片可以用于超长距离的Lora扩频通信,并且抗干扰性强,同时达到低功耗要求。1、芯片关键参数对比可以看出SX1276的带宽范围为 7.8~500kHz ,扩频 因子6~12,并覆盖所有可用频段。 SX1277的带宽和频段方位与SX1276 相同,但扩频因子为6~9。。 SX1278的带宽和扩频...了解详情

LoRa学习:LoRa通信调制解调的实现原理与性能

LoRa学习:LoRa调制解调原理与性能1、LoRa调制解调器原理LoRa调制解调器采用专利扩频调制和前向纠错技术。与传统的FSK、OOK调制技术相比,LoRa扩大了无线通讯链路的覆盖范围(实现了远距离无线传输),提高了链路的鲁棒性。。开发人员可调整扩频因子和纠错率这两个参数,从而平衡通讯时的带宽占用、通信速率、空中包的存活时间、以及抗干扰性等。。LoRa调制解调器在不同参数下的性能示例 (868MHz频段):可以看出,同样带宽和编码率下,扩频因子越大,传播时间越长,则比特率越低,灵敏度也越差,同时对频率参考源稳定性要求越高,这是由于经过扩频实现数据发送的原因。LoRa调制解调器另一个重要特点是具有更强的抗干扰性。对于同信道GMSK干扰信号的抑制能力达到20dB。。凭借这么强的抗干扰性,LoRa调制系统不仅可以用于频谱使用率较高的频段,也可以用与混合通讯网络,一遍在网络中原有的调制方案失败时扩大覆盖范围。。。2、LoRa调制解调器配置SX1278的LoRa调制解调器模块图如下:通过配置寄存器RegOpMode切换LoRa/FSK调制解调器,切换可在睡眠模式下进行(芯片每次工作后默认进入睡眠模式),这样既实现了远距离调制能力,又能使用标准的FSK/OOK调制技术。。。图中还简单显示了发送和接受信息的过程。。发送数据大体为:FIFO提取Payload->组包->编码->调制接受数据大体为:解调->纠错->提取Payload->放入FIFO。其中,LoRa的 Modulater具有独立的双端口数据缓冲FIFO,并且在所有操作模式下,都可以通过SPI访问该FIFO。。了解详情

LoRa数据包结构分析及数据传输时间的计算

LoRa数据包结构和数据格式的分析LoRa有两种数据包格式:显示和隐式其中显示数据包的报头较短,主要包含字节数、编码率及是否使用CRC等信息。LoRa数据包包含Preamble(前导码Header(可选类型的报头Payload(数据有效负载如下图1、Preamble前导码用于保持接收机与输入的数据流同步。。作用是提醒接收芯片,即将发送的是有效信号,注意接收,以免丢失有用信号,当前导码发送完毕后,会立即发送有效数据。。默认Preamble数据size为12个符号长度,长度可以根据实际应用扩展(内部变量)。。例如:在接收密集型应用中,为了缩短接收机占空比,可以缩短前导码长度。。实际发送前导码长度范围为6+4 ~ 65535 +4个符号。。。LoRa的接收机会定期检测前导码。。因此接收和发射端前导码长度需一致,如果未知,应将接收机的前导码长度设置为最大值。2、Header可以通过操作模式,选择显示/隐式两种Header类型:在RegModemConfig1寄存器上,通过设定ImplicitHeaderModeOn选择。2.1 显式报头模式LoRa默认都为显式Header模式,在这种模式下,Header会包含Payload的相关信息,包括:Payload长度(byte)前向纠错编码率是否使用CRC(16位)Header按照最大纠错码(4/8)发送,另外Header还包含自己的CRC,接收机可以先Check该项以丢弃无效Header数据包。。2.2 隐式报头模式在特定情况下,如果Payload长度、编码率以及CRC为固定值或已知,则可以通过隐式Header模式来缩短发送时间。。该情况下 ,需要手动设置无线链路两端的Payload长度、错误编码率以及CRC。。。注意:如果扩频因子SF设为6,则只能使用隐式报头模式3、Payload数据包有效负载Payload是一个长度不固定的字段,实际长度和编码率CR则可以由显式Header模式下的报头制定或者由隐式模式下在寄存器的设置来决定。。另外,还可以选择在Payload中包含CRC。。。Payload是在FIFO中读写。。。4、数据传输时间的计算由上一节http://blog.csdn.net/HowieXue/article/details/78028881可以得出Rs,则单个LoRa数据包的符号周期Ts:Ts=1/Rs其中,LoRa数据包总传输时间,等于前导码传输时间Tpre+数据包传输时间Tpay。前导码传输时间即为:Tpre = (Npre+4.25)Tpay其中,Npre表示已设定的前导码长度,(可以读取RegPreambleMsb和RegPreambleLsb寄存器得到),Payload有效负载的时间Tpay取决于所使用的报头模式。。。计算Payload符号数的公式如下:因此,总传输时间实际为:Tpacket = Tpre + payloadSymNb*Tpay了解详情

LoRa学习:LoRa进行跳频扩频通信(FHSS)的原理

FHSS,跳频扩频技术 (Frequency-Hopping Spread Spectrum)在同步、且同时的情况下,接受两端以特定型式的窄频载波来传送讯号,对于一个非特定的接受器,FHSS所产生的跳动讯号对它而言,也只算是脉冲噪声。当单个数据包时间可能超过相关法规允许的最大信道停留时间,则会用FHSS技术。。在LoRa中开启跳频模式,是操作RegHopPeriod和FreqHoppingPeri...了解详情

LoRa学习:SX127x寄存器以及FIFO数据缓存使用配置

Sx127x的LoRa调制解调器有三种数字接口:静态配置寄存器、状态寄存器、FIFO数据缓存。1、LoRa配置寄存器MCU通过SPI接口访问和配置寄存器。。Register在任何设备模式(包括睡眠模式下)均可读,但仅在睡眠和待机模式下可写。。在LoRa模式下,TLS(自动顶级定序器)不可用。。LoRa寄存器的内容在切换FSK/OOK模式下是保持的。。。2、状态寄存器状态寄存器在接收机运行过程中提供状态信息。3、FIFO数据缓存3.1 概述FIFO数据缓存是在SX127x的RAM区,共有256Byte。。该FIFO仅能通过LoRa模式访问。。FIFO的数据就是用户数据,既用于接收和发送的Payload。。FIFO只能通过SPI接口访问,其映射关系如下:这些FIFO中的数据保存最后接收操作相关的数据,除了睡眠模式之外,在其他操作模式下FIFO均可读,在切换到新的接收模式时,会自动清除旧内容。3.2 FIFO操作原理FIFO拥有双端口配置,因此可以同时缓存将要发送和接收的数据。。寄存器RegFifoTxBaseAddr内是将要发送信息的起始位置,RegFifoRxBaseAddr内是接收操作在FIFO的起始位置。。RegFifoR/TxBaseAddr默认情况,上电后RegFifoRxBaseAddr初始化为0x00,而RegFifoTxBaseAddr初始化为0x80,以保证各一半的可用内存用在Rx和Tx。。如果想让整个FIFO仅在发送或接收模式下使用,就要把上述两个BaseAddr寄存器都设为0x00。。在睡眠模式下,FIFO会被清空,因此睡眠时无法访问FIFO。。而在其他操作模式,FIFO数据则能够保存,因此也能实现数据重发机制。。。当一组新数据写入已被占用的FIFO空间时,只会覆盖这些数据,而不会清空其他数据。。设为睡眠模式才会清空。。。RegFifoAddrPtr通过SPI读写FIFO的当前数据位置是由地址指针RegFifoAddrPtr定义。。因此在进行读取或写入操作前,必须先将该指针初始化为对应的基地址。。从FIFO缓存(FegFifo)读取或写入数据后,该地址指针RegFifoAddrPtr会自动递增。。。RegRxNbBytes/RegPayloadLength接收到一组数据时,RegRxNbBytes寄存器会定义待写入数据的大小,RegPayloadLength则显示待发送数据大小(所占用的FIFO单元大小)。。在隐式Header模式下,RegRxNbBytes是无效的,因为此时Payload的长度是固定或已知的。。而在显式Header下,接受缓存区的初始空间要与所要接收的包头中携带的数据包长度一致。。RegFifoRxCurrentAddrRegFifoRxCurrentAddr显示最后接收数据包在FIFO中的存储位置,因此通过将****RegFifoAddrPtr指向RegFifoRxCurrentAddr就可以轻松读取出该数据包。。注意:即使CRC无效,接收到的数据也会写入FIFO,这样可以让用户自定义损坏数据的后续操作。另外,接收数据包时,如果数据包大小超过分配给Rx的空间,它会往下覆盖掉FIFO存储的发送数据部分。了解详情

LoRa学习:LoRa数据接受发送流程(FIFO)

1、数据发送流程在发送模式下,仅在需要发送数据包数据的时候才会启动射频、PLL和PA模块,可以减少功耗。。如下图为数据发送流程从上图可以看出,LoRa发送前一直处于待机状态,在初始化Tx模块后,将待发送数据(Payload)写入FIFO,然后切换到发送状态将数据通过LoRa调制成信号发送出去,等到发送完成后,会产生TxDone中断,同时再次切换为待机状态,完成一个发送流程。。需要注意静态配置寄存器只有在睡眠、待机模式才可写...了解详情

433MHz LoRa/FSK 无线频谱波形分析(频谱分析仪测试LoRa/FSK带宽、功率、频率误差等)

1、测试环境频谱分析仪:安捷伦N9020无线通信频段:433M H射频芯片:Sx127天线:433MHz 弹簧天线2、测试方法模仿国内测试机构的步骤:使用频谱分析仪,设置分析仪参数分别为RBW = 300Hz,VBW = 1kHz,Span = 30kHz,Detector = Peak,Trace mode = Max hold,Sweep = Auto couple注意:在测试带宽过程中要动态去找RBW,一般RBW约30k的时候测无线功率(在单独测功率的界面),并逐渐减小RBW,当减小RBW致其所对应的功率小于1.5 的时候,记住上一个RBW,然后到Current BW界面设置该RBW,并查看此时的带宽数值。。记住整个过程中要选择测试peak的功率,并且选中max hold。3、频谱波形(仅供参考,实际波形随软件射频参数、频谱分析仪观测参数变化)3.1、FSKFSK带宽(Emission Bandwidth):频率误差(Frequency Error)测试:FSK 载波波形,既无调制时的波形,用于测试ERP (Effective Radiated Power)功率:附:Sx127x 切换为无调制模式(FSK) 实现方法:1、设置fdev = 0;2、packet 模式设置为连续模式3、切换Sx1278为Transmission发送状态3.2、LoRaLoRa波形:LoRa带宽如下图,在RBW为27kHz时,对应的占用带宽为151kHz左右(与软件程序中设置的LoRa通信参数相匹配)4、不同软件参数/RBW下FSK带宽测试结果:5、相关知识补充5.1、频谱分析仪关键参数简介及设置原则VBW: 显示带宽-在测试时能看到更宽的频率范围,如果要观测的信号更精细,则需要减少;RBW: 分辨率带宽,有人也叫参考带宽,表示测试的是多大带宽的功率;比如,测试CDMA的功率,既不能太大,也不能太小,应该与信号的带宽相对应;还有测试链路噪声等,也需要对RBW有一定的要求。RBW 实际上是频谱仪内部滤波器的带宽,(是中频滤波器的3dB带宽),设置它的大小,能决定是否能把两个相临很近的信号分开。它的设置对测试结果是有影响的。 只有设置RBW大于或等于工作带宽时,读数才准确设置原则:RBW:通常的原则是:测量接收机分辨带宽(末级中频滤波器的3dB带宽)应等于参考带宽。但为了提高测量的精确性、灵敏度和效率,分辨带宽可以不同于参考带宽。VBW:显示带宽至少与分辨带宽相同,最好为分辨带宽的3至5倍。视频带宽(VBW)反映的是测量接收机中位于包络检波器和模数转换器之间的视频放大器的带宽。改变VBW的设置,可以减小噪声峰-峰值的变化量,提高较低信噪比信号测量的分辨率和复现率,易于发现隐藏在噪声中的小信号。5.2、3dB、20dB带宽定义3dB带宽,确切的术语是通频带,它的定义是对于一个放大电路或者滤波器,当幅度(或者对放大器来说就是电压增益)下降为70.7%(-3dB,-3dB=20lgY,Y=0.707)的时候,所对应的带宽,这里有两个数据,上限频率FH和下限频率FL,他们的差值就是带宽BW=FH-FL。这个波形可以在频谱仪中看到,用示波器也可以进行间接测量。3dB带宽是通过功率得出的,简单的就来说是指损耗下降3dB(峰值的50%)时对应的频率间隔。一般来说,频谱密度是一个类似“拱形”的形状。在某个频点频谱密度最大(即拱形顶端)。两侧则逐渐减小。设频谱密度最大处的值为A,则3dB带宽就是频谱密度大于A/2的频带。其实与其说叫“3dB带宽”不如叫“-3dB带宽”更容易理解,因为是以最大值的一半为衡量标准。-20dB谱宽就是信号衰减到十分之一时的频谱带宽db与功率对应:了解详情

使用 LoRa 进行低速率、长距离物联网应用开发

设计人员可以使用各种各样的无线技术将产品连接到物联网 (IoT)。每种技术适用于不同的应用,需要设计人员仔细考虑作用距离和数据速率、成本、功耗、体积和外形等因素。本文将介绍 LoRa 协议,比较其相对其他协议的优势,并介绍几种产品和开发工具包,让工程师们快速开发出基于 LoRa 的系统。无线物联网折衷考量每种无线技术都有其强弱点。例如,标准 Wi-Fi 可以高速传输大量数据,但作用距离有限。蜂窝网...了解详情

LoRa的带宽、频率测试

一、测试目的跳频是抵抗外部干扰和多径衰退的好方法,它将频率分成一个个单独的物理信道。LoRa无线通信也不例外,需要按频率划分信道。LoRa的中心频率和通信带宽都是可以动态设置的,本实验旨在测试带宽与信道划分的关系。二、测试方法如上图所示,用2片iWL881A通过USB转串口连接到PC机上。模块都支持shell命令,可以设置BW(带宽)和Freq(频率)。RX模块接收到数据后,通过UART打印到PC...了解详情

LoRa之信道活动检测工作原理解析

实现原理信道活动检测关键:以尽可能高的的功率效率来检测无线信道上的LoRa前导码。。在CAD模式下,芯片会快速扫描频段,以检测是否有LoRa前导码。。  CAD流程如下在CAD过程中,将会执行以下操作锁定PLLoRa无线接收机从信道获取LoRa前导码符号,相当于执行Rx模式关闭接收机与PLL,开始执行调制解调器数字处理对获取的样本信号与理想的前导码波形进行关联关系计算完成计算后,调制解调器...了解详情

一文了解LoRa与LoRaWAN差异及市场前景

总体介绍随着物联网技术的飞速发展,NB-IoT、LoRa、SigFox等技术名词时不时出现在我们的视野中,对普通读者或者刚刚接触物联网领域的人来说,在一大堆名词面前可能会混淆。本文资本论将针对LoRa和LoRaWN做细致的介绍与比较。总体而言,LoRa仅包含链路层协议,并且非常适用于节点间的P2P通信;同时,LoRa模块也比LoRaWAN便宜一点;LoRaWAN也包含网络层,因此可以将信息发送到任...了解详情

方案 | 经典的LoRa无线节能组网

LoRa无线通信协议的优势是距离远却能做到低功耗、但最大的不足就是传输速率慢、鉴于LoRa的长距离和低速率,数据采集器和iNode无线节点,它们可以组织成星型组网,如果保留的slot过少,需要重新分配slot。一、 典型的LoRa无线网络LoRa(Long Rang)无线通信协议是一种长距离的无线通信技术,它最大的优点是距离远(空旷距离可达15kM),同时低功耗;当然,它也有不足的地方,那就是传输...了解详情