基于使用 Semtech SX1302与树莓派 Zero之低功耗Gateway方案

市场所占优势

解决问题一 (使用mPCIe界面来快速连接):
本方案优点之一是使用Semtech 参考设计所制作的mPCIe 界面模组，该界面为工业标准可以让使用者在现有的工业电脑或是树莓派中使用。


图1

解决问题二 (降低体积及成本):


图2

本方案之另一优点是使用树莓派 Zero，之所以会选用该系统是借重其低功耗和在有限范围的电路下提供1GHz的单核CPU、512MB记忆体、Mini-HDMI连结埠、Micro-USB连结埠、Micro-USB电源、40-ping接头。 具802.11n的WIFI版本价格只需要美金10元，如果是没有WIFI更仅仅只要美金5元。

解决问题三 (降低系统功耗):
如图3所示我们可以看到Pi Zero 的功耗相对于Pi 4 版本整整从600mA降到100mA，约略少了六分之五。

图3

在图4图5两个图片中我们可以看到在主芯片SX1302也比上一代的产品SX1301降低了许多的功耗。


图4


图5


方块图及主要元件作用说明


图6

如图6所示对于EU868和US915的参考设计是包含一个多通道SX1302基带IC和两个SX1250射频收发器。 另外需要一个可以提供27dBm输出的前端模块以及必要的滤波器和电源来构成一个可以提供高性能的8通道LoRa网关。


图7

对于如图7中所支援CN490频道架构而言，参考设计则是包括一个多通道SX1302基带IC，两个SX1250射频收发器以及所有必要的滤波器和电源。

如何连接系统板及SX1302模组成为一个网关

在下图8中的mPCIe转板线路图中我们可以看到所需要连接到树莓派的有SPI中的 SCK, MISO, MOSI,CSN 四条线；I2C的 SCL & SDA；电源中3V3, GND及Reset, Power EN共10条线。

图8

由于树莓派3.0 与 ZERO 的接脚相同，所以此处我们使用树莓派3.0来指引如何连接到图8的mPCIe 转板。

图9 

如何进行Linux 更新与基本设定

更新Linux ~ 按下列指令输入更新

   - $ sudo apt-get update

   - $ sudo apt-get upgrade

   - $ sudo apt-get dist-upgrade

   - $ sudo rpi-update

安装Git 服务 ~ 按下列指令输入执行完后重新启动)

   - $ sudo apt install git

开启Linux SPI/I2C/UART (输入指令后进入选项选择启动SPI/I2C/UART)

   - $ sudo raspi-config:


图10

输入reboot指令重新启动)

   - $ sudo reboot

如何安装SX1302 HAL +数据包转发器至Linux

从LoRa®Github获取最新的Semtech软件包（需要连接到互联网）

   - $ git clone https://github.com/Lora-net/sx1302_hal.git

   - $ cd ~/sx1302_hal/

   - $ make clean all

   - $ ssh-keygen -t rsa

 

执行下述两个命令是为了避免在安装文件时输入用户密码

   - $ ssh-copy-id -i ~/.ssh/id_rsa.pub pi@localhost

 

您应该在输入raspberry pi密码后安装所有程式

- $ make install

- $ make install_conf

 

将global_conf.json等可执行文件复制到bin文件夹中

 

使用指令读取网关ID

$ ./chip_id

 

将网关ID加入global_conf.json 档案中

"gateway_ID": "0x0016c001ff1801e6",

 

如何再Linux系统下启动SX1302网关

进入Packet Forwarder档案目录后执行程序:

$ cd ~/sx1302_hal/bin/

$ ./lora_pkt_fwd –c global_conf.json.sx1250.EU868

图9

成果演示

一 测试环境解说

在此次方案我们是如图10中的架构来设定测试环境布置

图10

1. LoRaWAN 节点 ~ 使用环天世通所出品的LT501追踪器发送资料至闸道机。
2. LoRaWAN 闸道机 ~ 树莓派Zero W与SX1302组合之闸道机。
3. 终端机 ~ 使用PC经VNC 于同网段下连至闸道机。

二 实际测试环境及接收资料示范


图11