RAK831 LoRa 网关和 RPi3 入门

该项目将带您完成启动 RAK831 LoRa 网关模块并使用 WiFi 作为回程运行所需的所有步骤。

简介

本分步指南面向希望使用 RAK Wireless 出色的 RAK831 Lora 无线电前端模块开发自己的 Lora 网关的开发人员。本指南假定您了解 Raspberry pi 生态系统、硬件和相关 Debian 操作系统的基本知识。该指南还假定您了解 Raspberry Pi 上的 GPIO 和外围设备的基本知识。那么让我们开始吧。

什么是 LoRA？

洛拉 联盟™ 技术。 LoRaWAN™ 是一种低功耗广域网 (LPWAN) 规范，旨在用于区域、国家或全球网络中的无线电池供电设备。 LoRaWAN 针对物联网的关键需求，例如安全的双向通信、移动性和本地化服务。

上图显示了 LoRa 无线架构的各个部分。下面简要解释一些重要的部分：

LoRa 技术和 LoRaWAN 协议的主要特性

· GEOLOCATION：启用无 GPS、低功耗的跟踪应用

· 低成本：从三个方面降低成本：基础设施投资、运营费用和终端节点传感器

· 标准化：改进的全球互操作性加快采用和推出基于 LoRaWAN 的网络和物联网应用

· LOW POWER：专为低功耗设计的协议，延长电池寿命长达20年

· 长距离：单基站在密集的城市/室内区域提供深度渗透，并连接最远30英里外的农村地区

· 安全：内嵌端到端AES128加密

· 高容量：每个基站支持数百万条消息，非常适合服务于众多客户的公网运营商

RAK 831 是 LorA 无线电前端；即它充当传入 lora 数据包的接收器，并将它们转发到聚合器管理软件/硬件主机。它还可以根据主机板的请求传输 LoRA 数据包。在我们的例子中，树莓派 3 是控制 RAK 831 前端的主板。

选择回程

什么是回程？回程是指树莓派如何连接到互联网。本指南重点介绍使用 Wifi 作为回程，但您也可以使用以太网或 3G/4G。如果您在网关附近有以太网可用，那么比 WiFi 或 3G/4G 更喜欢它。这是因为外壳内有额外的无线电信号会引起噪音。该软件可以处理嘈杂的环境，所以问题不大，但噪音越小越好。您可以将此选择与以太网供电结合使用，以最大限度地减少一直到网关的布线。

另一方面，如果您选择WiFi而不是以太网，那么请尝试使用带有外置天线的加密狗并将天线移到外壳外以减少盒子内的噪音。

设置硬件：

在我们连接任何东西并打开之前，让我们在树莓派和 RAK 831 模块上完成以下配置：

树莓派

1) 获取 raspberry pi 3 板并准备好 8gb micro sd 卡和 raspbian 软件。您甚至可以购买预装软件的新手 SD 卡。关于如何在 sd 卡上刷新操作系统，请按照此处的说明进行操作：https://www.raspberrypi.org/learning/hardware-guide/

2) 将树莓派连接到 5v 2amps 电源。这是非常重要的。 lora 模块在无线活动期间可能会消耗 700 mA 峰值，因此有一个很好的电源砖来为树莓派供电

RAK 831：

1) 在给电路板通电之前，先将套件中的天线连接到天线螺钉端子。这是必不可少的。

连接详情：

下表显示了如何将 rak831 模块与树莓派连接：

如需了解 Raspberry Pi 引脚布局，请访问：https://www.raspberrypi.org/documentation/usage/gpio/ 了解详情

注意事项：

• 复位引脚可以连接到 raspberry pi 3 上的任何 GPIO。
• 务必确保正确连接电源引脚，以免损坏 RAK 831 板。

启用 SPI：

SPI 外设默认不开启。要启用它，请执行以下操作。

• 运行 sudo raspi-config .
• 使用向下箭头选择9 高级选项
• 向下箭头到 A6 SPI .
• 选择是 当它要求您启用 SPI 时 ,
• 同时选择是 当它询问自动加载内核模块时。
• 使用向右箭头选择 按钮。
• 选择是 当它要求重新启动时。

系统将重新启动。重新启动后，登录并输入以下命令

>ls /dev/*spi* 

Pi 应该响应

/dev/spidev0.0 /dev/spidev0.1 

它们分别代表片上 SPI 设备使能引脚 0 和 1。这些引脚在 Pi 内是硬连线的。通常，这意味着接口最多支持两个外设，但也有多个设备可以菊花链连接，共享单个芯片使能信号的情况。

为电路板供电：

与任何无线项目一样，它们往往需要比主机板通过电源引脚提供的功率更多的功率。下面的两个方案列举了如何为 RAK 831 和 raspberry pi 3 供电。

1) 从 Raspberry Pi 为 5v 轨供电

2) 分别为树莓派和 RAK831 上的 5v 轨供电

软件安装：

在 Raspberry pi 上，让我们执行以下步骤来安装基本软件：

• 启用 SPI：

使用 raspi-config 实用程序启用 SPI（[5] 接口选项 -> P4 SPI）并扩展文件系统（[7] 高级选项 -> A1 扩展文件系统）：

$ sudo raspi-config 

• 确保安装了 git

sudo apt-get updateSudo apt-get upgradeSudo apt-get install git 

• 在树莓派上管理您的 wifi 连接
• 配置 wifi 凭据（查看此处了解更多详细信息）

$ sudo nano /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf  

并在文件末尾添加以下块，替换 SSID 和密码以匹配您的网络：

network={ssid="The_SSID_of_your_wifi"psk="Your_wifi_password"} 

• 克隆安装程序并开始安装

$ git clone -b spi https://github.com/ttn-zh/ic880a-gateway.git ~/ic880a-gateway$ cd ~/ic880a-gateway $ sudo ./install.sh spi 

• 安装步骤会询问您是否要启用远程配置。输入“y”或“yes”并继续安装。在命令行安装开始时，脚本会向您显示网关 EUI，这对后续步骤很重要。记下来！
• 如果您想使用远程配置选项，请确保您已在此处的网关远程配置存储库中创建了一个名为网关 EUI（例如 B827EBFFFE7B80CD.json）的 JSON 文件：https://github.com/ttn -zh/网关远程配置。 Fork repo，添加具有正确配置的 .json 文件，然后提交分叉的 repo。完成后，向主存储库发送拉取请求，该文件应在第二天显示在存储库中。示例 json 如下所示：

{ "gateway_conf":{ "gateway_ID":"您在 install.sh 控制台输出中记下的 ID", "servers":[ { "server_address" :"你想连接的路由器", "serv_port_up":1700, "serv_port_down":1700, "serv_enabled":true }], "ref_latitude":rak 831 网关的纬度, "ref_longitude":rak 831网关的长，“ref_altitude”：40，“contact_email”：“网关所有者的联系电子邮件”，“描述”：“简短描述”} }  

注意：

有关有效路由器的列表，请查看此处的链接：https://www.thethingsnetwork.org/wiki/Backend/Connect/Gateway

• 默认情况下，安装程序会将您的 Raspeberry Pi 的主机名更改为 ttn-gateway（以防止与网络中的其他 Raspberry Pi 发生冲突）。您可以在非远程配置模式下覆盖它。
• HURRAY 您的网关现在应该可以工作了。确保第二天重新启动网关，以便将 json 文件正确下载到 RPi3。
• 注意 global_config.json 中的需要根据以下内容进行调整：

https://github.com/TheThingsNetwork/gateway-conf/blob/master/US-global_conf.json

对于那些希望使用 mp_pkt_fwd 而不是这里听到的旧 poly 数据包转发器并按照提供的说明进行安装的人：

https://github.com/kersing/packet_forwarder/tree/master/mp_pkt_fwd。同样，您可以在项目的根目录中看到 global_conf..json 文件，只需确保编辑该文件（如下所述的 imp 部分），并在编译后将其复制到 bin 文件夹中。

global_conf.json 中的一些可配置实体：

global_conf.json 文件可以在安装脚本运行后在项目目录的基础的 ./bin/global_conf.json 中找到。以下是您可能希望在 global_conf.json 文件中为您的特定网关配置编辑的一些实体的列表：

1) “radio_0”或“radio_1”配置，特别是Frequency参数和min、max扫频参数。

2）“gateway_conf”部分，特别是网关ID或网关的EUI。

3) 同一个gateway_conf对象中的server up和down端口以及你自己的应用服务器地址的TTN服务器地址（如果有的话）。

资料来源：RAK831 LoRa 网关和 RPi3 入门