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第 11 屆 iThome 鐵人賽
DAY 26
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IoT

制霸IoT 30Day！系列 第 26 篇

Day 26 LoRaWAN 開發介紹

11th鐵人賽 esp32 lorawan iot
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LoRaWAN 開發介紹

前面我們介紹了 wifi 與藍芽今天來介紹使用 ESP32 開發 LoRaWAN

硬體介紹

今天介紹的是使用 Heltec WiFi LoRa 32 (V2)。

  • 微處理器：ESP32 (雙核 32 位 MCU + ULP 內核)，配合 LoRa 節點芯片 SX1276/SX1278。
  • Micro USB 接口，具有完整的穩壓電路、ESD 保護、短路保護等安全措施。
  • 預留 SH1.25-2 電池接口，集成鋰電池管理系統 (充放電管理、過充保護、電池電量檢測、USB/電池電源自動切換)。
  • 提供 WiFi、LoRa、藍牙三種網絡連接方式、板載 Wi-Fi、藍牙專用 2.4GHz 金屬 3D 天線、預留 IPEX (u. FL) 接口共 LoRa 信號使用。
  • 板載 0.96 吋 128 * 64 OLED 顯示屏，可用於顯示調試信息、傳感器數據、電池電量等信息。
  • 通過 CP2102 USB-UART 芯片，提供串口功能，方便程序下載、調試信息打印。
  • 支援 Arduino 開發環境：我們提供 ESP32 + Lorwan 協議的 Arduino® 庫，這是一個標準的 LoRaWAN 通信協議，可以與支持 LoRaWAN 協議的任何 LoRa 網關進行組網通信。
  • 具有良好的射頻電路設計和阻抗匹配，以及基本的低功耗設計 (睡眠電流 ≤800ua)，方便用戶快速驗證無線通信方案。

WiFi LoRa 32 (V2)

WiFi LoRa 32 (V2)產品圖。

相信大家可以看到與此模組等同於一次可以涵蓋 WIFI、藍芽、LoRa 根本就是大套餐解決方案。
該產品上還有小型 0.96 吋 OLED 很方便做開發使用！
不過實際開發到產品上市因該沒有人會做這樣複雜產品搞死自己？！

Arduino 安裝使用

依照說明先在偏好設定額外的開發板管理員網址輸入：https://docs.heltec.cn/download/package_heltec_esp32_index.json
arduino 安裝

arduino 安裝

在前往開發版管理員去安裝新的開發板！ 輸入『Heltec ESP32 』做搜尋。

arduino 安裝

看到該板 點選安裝

在前往套件管理程式安裝開發板套件！ 一樣輸入『Heltec ESP32 』做搜尋。

arduino 安裝

arduino 安裝套件

arduino 安裝

arduino 選擇新開發版

測試使用！

新增範例程式!

/*
 * HelTec Automation(TM) WIFI_LoRa_32 factory test code, witch includ
 * follow functions:
 *
 * - Basic OLED function test;
 *
 * - Basic serial port test(in baud rate 115200);
 *
 * - LED blink test;
 *
 * - WIFI join and scan test;
 *
 * - LoRa Ping-Pong test(DIO0 -- GPIO26 interrup check the new incoming messages;
 *
 * - Timer test and some other Arduino basic functions.
 *
 * by Aaron.Lee from HelTec AutoMation, ChengDu, China
 * 成都惠利特自动化科技有限公司
 * www.heltec.cn
 *
 * this project also realess in GitHub:
 * https://github.com/HelTecAutomation/Heltec_ESP32
*/

#include "Arduino.h"
#include "heltec.h"
#include "WiFi.h"
#include "images.h"

#define BAND    915E6  //you can set band here directly,e.g. 868E6,915E6

String rssi = "RSSI --";
String packSize = "--";
String packet;

unsigned int counter = 0;

bool receiveflag = false; // software flag for LoRa receiver, received data makes it true.

long lastSendTime = 0;        // last send time
int interval = 1000;          // interval between sends

void logo(){
	Heltec.display -> clear();
	Heltec.display -> drawXbm(0,5,logo_width,logo_height,(const unsigned char *)logo_bits);
	Heltec.display -> display();
}

void WIFISetUp(void)
{
	// Set WiFi to station mode and disconnect from an AP if it was previously connected
	WiFi.disconnect(true);
	delay(1000);
	WiFi.mode(WIFI_STA);
	WiFi.setAutoConnect(true);
  WiFi.begin("Your WiFi SSID","Your Password");//fill in "Your WiFi SSID","Your Password"
	delay(100);

	byte count = 0;
	while(WiFi.status() != WL_CONNECTED && count < 10)
	{
		count ++;
		delay(500);
		Heltec.display -> drawString(0, 0, "Connecting...");
		Heltec.display -> display();
	}

	Heltec.display -> clear();
	if(WiFi.status() == WL_CONNECTED)
	{
		Heltec.display -> drawString(0, 0, "Connecting...OK.");
		Heltec.display -> display();
//		delay(500);
	}
	else
	{
		Heltec.display -> clear();
		Heltec.display -> drawString(0, 0, "Connecting...Failed");
		Heltec.display -> display();
		//while(1);
	}
	Heltec.display -> drawString(0, 10, "WIFI Setup done");
	Heltec.display -> display();
	delay(500);
}

void WIFIScan(unsigned int value)
{
	unsigned int i;
  if(WiFi.status() != WL_CONNECTED)
  {
    WiFi.mode(WIFI_MODE_NULL);
  }
	for(i=0;i<value;i++)
	{
		Heltec.display -> drawString(0, 20, "Scan start...");
		Heltec.display -> display();

		int n = WiFi.scanNetworks();
		Heltec.display -> drawString(0, 30, "Scan done");
		Heltec.display -> display();
		delay(500);
		Heltec.display -> clear();

		if (n == 0)
		{
			Heltec.display -> clear();
			Heltec.display -> drawString(0, 0, "no network found");
			Heltec.display -> display();
			//while(1);
		}
		else
		{
			Heltec.display -> drawString(0, 0, (String)n);
			Heltec.display -> drawString(14, 0, "networks found:");
			Heltec.display -> display();
			delay(500);

			for (int i = 0; i < n; ++i) {
			// Print SSID and RSSI for each network found
				Heltec.display -> drawString(0, (i+1)*9,(String)(i + 1));
				Heltec.display -> drawString(6, (i+1)*9, ":");
				Heltec.display -> drawString(12,(i+1)*9, (String)(WiFi.SSID(i)));
				Heltec.display -> drawString(90,(i+1)*9, " (");
				Heltec.display -> drawString(98,(i+1)*9, (String)(WiFi.RSSI(i)));
				Heltec.display -> drawString(114,(i+1)*9, ")");
				//            display.println((WiFi.encryptionType(i) == WIFI_AUTH_OPEN)?" ":"*");
				delay(10);
			}
		}

		Heltec.display -> display();
		delay(800);
		Heltec.display -> clear();
	}
}

bool resendflag=false;
bool deepsleepflag=false;
void interrupt_GPIO0()
{
  delay(10);
  if(digitalRead(0)==0)
  {
      if(digitalRead(LED)==LOW)
      {resendflag=true;}
      else
      {
        deepsleepflag=true;
      }
  }
}


void setup()
{
	Heltec.begin(true /*DisplayEnable Enable*/, true /*LoRa Enable*/, true /*Serial Enable*/, true /*LoRa use PABOOST*/, BAND /*LoRa RF working band*/);

	logo();
	delay(300);
	Heltec.display -> clear();

	WIFISetUp();
	WIFIScan(1);

  attachInterrupt(0,interrupt_GPIO0,FALLING);
	LoRa.onReceive(onReceive);
  send();
  LoRa.receive();
  displaySendReceive();
}


void loop()
{
 if(deepsleepflag)
 {
  LoRa.end();
  LoRa.sleep();
  delay(100);
  pinMode(4,INPUT);
  pinMode(5,INPUT);
  pinMode(14,INPUT);
  pinMode(15,INPUT);
  pinMode(16,INPUT);
  pinMode(17,INPUT);
  pinMode(18,INPUT);
  pinMode(19,INPUT);
  pinMode(26,INPUT);
  pinMode(27,INPUT);
  digitalWrite(Vext,HIGH);
  delay(2);
  esp_deep_sleep_start();
 }
 if(resendflag)
 {
   resendflag=false;
   send();
   LoRa.receive();
   displaySendReceive();
 }
 if(receiveflag)
 {
    digitalWrite(25,HIGH);
    displaySendReceive();
    delay(1000);
    receiveflag = false;
    send();
    LoRa.receive();
    displaySendReceive();
  }
}

void send()
{
    LoRa.beginPacket();
    LoRa.print("hello ");
    LoRa.print(counter++);
    LoRa.endPacket();
}
void displaySendReceive()
{
    Heltec.display -> drawString(0, 50, "Packet " + (String)(counter-1) + " sent done");
    Heltec.display -> drawString(0, 0, "Received Size" + packSize + " packages:");
    Heltec.display -> drawString(0, 10, packet);
    Heltec.display -> drawString(0, 20, "With " + rssi);
    Heltec.display -> display();
    delay(100);
    Heltec.display -> clear();
}
void onReceive(int packetSize)//LoRa receiver interrupt service
{
	//if (packetSize == 0) return;

	  packet = "";
    packSize = String(packetSize,DEC);

    while (LoRa.available())
    {
		packet += (char) LoRa.read();
    }

    Serial.println(packet);
    rssi = "RSSI: " + String(LoRa.packetRssi(), DEC);
    receiveflag = true;
}

ESP LoRa 32實際運作狀況

實際運作狀況 第一組

ESP LoRa 32實際運作狀況

實際運作狀況 第二組

ESP LoRa 32實際運作狀況

第二組 有外殼是不是很可愛！

結語

今天介紹 LoRaWAN 開發使用方式，是不是很簡單而且效果驚人！
我家在大樓七樓且位置在大樓對內處，走去 100 公尺外隔三棟大樓還收得到！

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    Day 29 AIoT介紹
  5. 30
    Day 30總結
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