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輕松實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信——P-NUCLEO-LRWAN1評(píng)測(cè)

P-NUCLEO LRWAN1 ST LoRa SemTech 低功耗遠(yuǎn)距通信

2017-06-05
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作者：SATURN
來源：21ic

[導(dǎo)讀]
LoRa之風(fēng)愈吹愈勁，ST也與SemTech合作推出了P-NUCLEO的LoRa套裝、一個(gè)Discovery的LoRa板子以及一個(gè)拓展板。這次我們就先來給大家評(píng)測(cè)一下基礎(chǔ)版的入門P-Nucleo-LRWAN1套裝，一起來看看STM32+LoRa會(huì)有什么化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生。

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不可否認(rèn)，在過去的幾年，IoT在智能家居及可穿戴市場(chǎng)順風(fēng)順?biāo)�，一路高歌猛進(jìn)。然智能手表也好，智能家居網(wǎng)關(guān)也罷，都有一個(gè)逃不開的宿命：距離，通信距離正制約著IoT的進(jìn)一步發(fā)展。用文藝青年的話來說，距離能產(chǎn)生美;但對(duì)于IoT設(shè)備來說，500米之外的手表及網(wǎng)關(guān)，都變成了別人家的手表及網(wǎng)關(guān)。

所以現(xiàn)在NB-IoT及LoRa很火，有需要就有市場(chǎng)!LPWAN(低功耗網(wǎng)絡(luò))其實(shí)也不是新東西，現(xiàn)有的軍事及太空通信中早已在使用，突然出現(xiàn)在大眾視野中的LPWAN技術(shù)，只不過意味著LPWAN的商業(yè)化進(jìn)程正在逐漸實(shí)施。荷蘭及韓國(guó)正在實(shí)施全國(guó)性的LoRa網(wǎng)絡(luò)，已領(lǐng)先NB-IoT一步。

作為IoT從業(yè)者，我們沒有理由不關(guān)注!目前的情況是，相比NB-IoT來說，LoRa類產(chǎn)品更豐富一些，基于LoRa技術(shù)的評(píng)估套件及模塊已有不少。今天要和大家一起來體驗(yàn)的是P-NUCLEO-LRWAN1評(píng)估套件，這是ST和SemTech聯(lián)合推出的一款評(píng)估套件，主打低功耗及遠(yuǎn)距離通信。

先從P-NUCLEO-LRWAN1套件開箱開始今天的體驗(yàn)之旅。

P-NUCLEO-LRWAN1產(chǎn)品包裝，可以看到包裝盒上的Ultra-low-power and LoRa字樣，該套件提供了低功耗及LoRa特性，實(shí)際上該套件由兩塊組成，一塊NUCLEO-L073開發(fā)板，一塊SX1272 mbed shield。

打開包裝后，意外的發(fā)現(xiàn)還提供了一根SMA天線，與2.4G或5G天線不同的，這是專門為Sub-GHz設(shè)計(jì)的低頻天線。

NUCLEO-L073RZ開發(fā)板，這是ST NUCLEO64系列中的低功耗開發(fā)板，板載STM32 L073低功耗MCU，開發(fā)板上集成STLINK-V2/1調(diào)試器，集成ARDUINO UNO R3兼容接口，LoRa模塊通過該接口與NUCLEO開發(fā)板連接并通信。

SX1272 mbed shield模塊，提供LoRa RF功能，開發(fā)板上可以看到mbed字樣，表明支持mbed開發(fā)。SEMTECH公司的SX127X系列芯片，提供了不同的RF特性，如SX1272主要支持ISM頻段中的868MHz，SX1276則支持433及868MHz通信。另外還注意到模塊上提供了Grove兼容接口，方便連接Grove兼容的傳感器。

SX1272 mbed shield模塊的背面，可以看到引出的Arduino UNO R3兼容引腳，與NUCLEO底板連接并通信，當(dāng)然也可以直接連接到ARDUINO開發(fā)板。

LoRa天線特寫，官方文檔沒有詳細(xì)的介紹具體的參數(shù)，考慮到SX1272主要針對(duì)868頻段，這應(yīng)該是一根868兼容的天線。

連接上天線后的LoRa模塊，看上去高大上了許多。

LoRa與NUCLEO合體后的樣子，視覺效果非常不錯(cuò)。

還有其它一些硬件的特寫，一并分享如下

LoRa(Long Rang, low Power)是構(gòu)建IoT網(wǎng)絡(luò)中非常重要的技術(shù)，主要特性有三：遠(yuǎn)距離、低功耗、大容量。相比于其它的無線通信技術(shù)來說，LoRa更適合構(gòu)建物理覆蓋范圍非常的大的物聯(lián)網(wǎng)，低功能特性在需要使用電池供電的場(chǎng)合尤其適用。一個(gè)典型的LoRa應(yīng)用架構(gòu)如下

最低層是具體的ISM通信頻段，ISM通信頻段可免許可使用，不需要支持費(fèi)用。不同區(qū)域使用的頻段范圍不同，如歐洲主要使用868頻段，美國(guó)使用915頻段，亞洲地區(qū)一般使用的是433頻段。

LoRa使用不同的頻段來調(diào)制信息。LoRa使用擴(kuò)頻技術(shù)來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離及低功耗，不同的調(diào)制參數(shù)適用不同的場(chǎng)合，例如不同的傳輸距離，一個(gè)典型的配置列表如下

在距離與速度之間，我們通常要做一個(gè)折衷，更遠(yuǎn)的傳輸距離意味著更多功耗，更低的數(shù)據(jù)傳輸率。

在LoRa之上就是LoRaWAN，這是LoRa聯(lián)盟制定的LoRa通信規(guī)范，對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議中的MAC子層。LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)是典型的星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，由多級(jí)設(shè)備組成，如下

網(wǎng)關(guān)(Gateway)連接具體的LoRa結(jié)點(diǎn)，這些結(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)交換信息。網(wǎng)關(guān)的另一端連接現(xiàn)有的Internet網(wǎng)絡(luò)，將信息上傳到網(wǎng)絡(luò)上供應(yīng)用程序處理，該過程(數(shù)據(jù))稱為上行(Uplink)，應(yīng)用程序的信息也可以通過網(wǎng)絡(luò)經(jīng)網(wǎng)關(guān)發(fā)送到每個(gè)結(jié)點(diǎn)，稱之為下行(downlink)。

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