STM32+LORA芯片調試

最近接手一個新項目，主要是用stm32做控制芯片，然後利用lora通信，實現相關功能。

1. 項目概述
2. 硬件設備
3. 項目流程
4. LORA介紹
5. 理論知識
6. 調試流程
7. 調試中的問題
8. 個人反思

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   整個項目由3個同學協作完成，我主要負責通信部分的調試。

1.項目概述：通過單片機控制lora節點，發送數據給“lora數據集中器”，數據集中器將數據上發給指定服務器，進行軟件端的開發。

                                                               

名稱	作用
WH-L101-L（lora節點）	單片機通過節點發送數據給集中器
LG220（數據集中器）	集中器將數據上傳給指定服務器

2.硬件設備：“lora節點”*10， “lora數據集中器”*1，單片機型號爲：stm32f103c8t6(自己設計的PCB)；

若干USB-TTL模塊，lora節點配套底板一塊，吸盤天線若干。

3.項目流程：首先確定整個項目所要實現的功能，根據功能背後的硬性要求，尋找對應的硬件設備，製作選型文檔，從多維度進行考慮，縮小目標設備的選擇範圍，先確定幾個大概選型，諮詢相關技術客服，瞭解實際的產品型號，最後再下單購買。

4.lora是一種遠距離、低功耗通信技術，全稱是：Long Range。

找了兩個簡單的介紹文檔，可以留作參考http://www.four-faith.com/2018/industry_0828/683.html  （附有各種通信方式特點對照表）https://blog.csdn.net/Ttian6/article/details/94215277。

LORA的通信距離不等，我選擇的芯片支持通信距離爲2KM左右，且通信距離可調，芯片功耗很低。lora 模塊很多，需要慎重選擇。

5.理論知識

 介紹一下這套通訊設備之間的關係：單片機控制節點，節點發送數據給數據集中器，集中器將數據上傳至服務器。但是，這是在應用時的工作邏輯關係，如何調試這套設備呢？必須先熟悉幾個軟件以及知識點。

網絡調試助手：一共分爲串口和網口兩個調試端口。一般是將電腦當作本地服務器，通過串口給一端（LORA芯片）發送信息，然後網口一端顯示服務器（本地服務器的地址就是電腦的IP地址）接收到的數據（這裏的數據是由集中器所上傳）。

LORA的通信方式：lora節點與lora數據集中器之間通信，是依靠各自的lora吸盤天線，與網絡，基站等等無關；

MQTT協議：https://blog.csdn.net/anxianfeng55555/article/details/80908795

TCP/TP協議：就是簡單的通信協議啦，我在前幾篇博客中都有過詳細介紹。

服務器端口號：每一個服務器都可以設定幾個特定的端口號供自己使用

本地端口號：就是當前設備的端口號

服務器端口號：服務器或者網關開啓接口給除它之外的IP連接；本地端口：供其他服務器或者設備連接的接口編號。所以在此處，網絡調試助手與集中器之間，關係就應該是：網絡調試助手，端口號填寫集中器的服務器端口號，集中器端口號與之相反。

6.調試流程：

（1）基於配套底板調試LORA節點，進入AT指令，設置一些主要參數。購買配套底板是爲了防止自己畫的板子出問題，用作對照實驗，且可以極大提升開發效率。小編

（2）調試集中器：成功配置集中器之後，就可以進行簡單的連接，以及與配套的透傳雲實現數據收發。

（3）基於自己設計的PCB板調試LORA節點，也就是通過單片機發送指令，實現AT指令的收發。

（4）實際通信有效距離測試。

最後，也是最重要的一點，一定要學會看芯片使用手冊！！！！！！！

小編的調試步驟：

（1）查看芯片快速入門手冊以及配套底板的硬件說明，將芯片與配套底板焊接，通過USB-TTL模塊連接電腦與底板（已知採用串口通信），打開串口助手，發送指令快速進入AT模式，分別看各個參數的作用，並設置參數。

（2）爲數據集中器供電（集中器的天線分別安上），並且電腦連接集中器的WIFI，登陸指定網頁：192.168.1.1，賬號密碼都是：root，然後進入集中器設置界面（如下）。服務器設置：指定集中器數據上傳的服務器。基本設置：設定與節點連接的相關參數。通道：就是數據傳輸的通道，彼此間參數各不相同（主要是頻率這部分），防止數據衝突。

 

       （3）嘗試建立連接（採用本地服務器）：此時，焊接有芯片的底板通過USB-TTL連接到電腦串口上，電腦連接集中器的WIFI，並且，將集中器的服務器界面，服務器IP地址設置爲電腦IP，服務器端口和本地端口設定好，在專門的配置軟件（網絡串口調試助手）中，也要保持一一對應的關係（類似串口通信的TX-RX，RX-TX），設定好波特率。通過串口發送數據，就可以在集中器端查看發送的數據。

       （4）將AT指令配置交由單片機完成（通過單片機發送指令，有2種方式，狀態機或者直接延時發送），通過閱讀芯片手冊，可以知道指令發送的起始信號和退出信號。

       （5）測試自己設計的PCB板子，先確定最小系統沒問題，然後將外圍電路及芯片焊接上，測試LORA芯片是否對單片機發送的指令做出預期迴應（單片機串口1發送數據，然後將串口1接受的數據進行存儲，通過串口2發送給電腦顯示）

        （6）通過以上步驟，就能夠確定硬件大體的功能達到預期要求。傳輸距離，依靠天線電路。這部分電路設計很重要，我將單獨列一章作爲介紹（兼顧PCB天線設計以及天線型號選擇）。

         （7）單獨測試傳輸距離：分別採用改裝的吸盤天線以及PCB天線。發現傳輸速率越低（波長越長），傳輸距離越遠。

注意傳輸協議，包頭包圍，發送數據時，注意十進制和十六進制之間的轉換，發送字母S，就要通過串口發送S對應的ASCLL碼，而且是10進制的。單片機判斷數據，也就是判斷接收的ASCLL碼十進制的值。

         （8）軟硬件對接，通過網絡串口調試助手，可以查看數據。實際場景中，需要將集中器的服務器地址改爲指定雲服務器的地址，然後由軟件後臺進行判斷。

7.調試中的問題：

（1）始終無法進入AT指令：WH-L101-L-C型號的lora芯片，進入AT指令，需要嚴格遵循時序要求。此處，就以最簡單的延時函數調試單片機進入AT指令模式：（狀態機涉及信息衆多，延時，簡單粗暴，可靠）

		if(USART_RX_STA&0x8000)//接受到中斷，就執行保存
		{			
			USART_RX_STA=0;//對數組清零，方便下一次接收
			len=USART_RX_STA&0x3fff;//取出u16中的低16 位，得到此次接收到的數據長度
			for(t=0;t<len;t++)
			{
				USART1->DR=USART_RX_BUF[t];//把每一個數據都在串口打印出來
				while((USART1->SR&0X40)==0);//等待發送結束
			}
			USART_RX_STA=0;//對數組清零，方便下一次接收
			if(keys==1)
			{
				printf("%c",j);
				delay_ms(200);
				printf("%c",j);
				delay_ms(100);
				printf("%c",j);
				delay_ms(100);
			}
			    delay_ms(400);
			    printf("%c",M);
			    delay_ms(500);
			    printf("AT+AID=00000001\r\n");
			    delay_ms(400);
			    printf("AT+NID=00013c2d\r\n");
			    delay_ms(400);
			    printf("AT+SPD=1\r\n");
			    delay_ms(400);
			    printf("AT+CH=72\r\n");
			    delay_ms(400);
		     	    printf("AT+ENTM\r\n");
			    delay_ms(400);
		            printf("AT+ENTM\r\n");
                            LED=!LED;
		            delay_ms(1000);
			    delay_ms(1000);
			    delay_ms(1000);
			    LED=!LED;
                  //        printf("AT+AID\r\n");//可以查詢設置的數據
		}

自己調試快一週，幾在崩潰邊緣徘徊，被同伴一語點破，甚幸甚幸呀。（以前用的通信模塊，進入AT指令沒有嚴格要求時序問題，更重要的，是暴露了自己的問題，幾次懷疑時序，但卻沒有付諸行動，導致調試耗時巨大）。使用手冊，重要部分，一定要精度。

（2）很短時間就調試成功了數據集中器，但是，如何測試“有人公司”產品的實際傳輸距離呢？這裏就涉及到了網絡調試助手，以前一直認爲網絡調試助手只能在一臺電腦上實現“串髮網收”。因此在此處困惑許久，直至配置服務器連接**公司透傳雲，都沒能進行數據傳輸測試。老師花了一分鐘，小編就明白瞭如何測試及原理：一臺電腦連接"底板+lora芯片"，打開網絡調試助手的串口部分，另一臺電腦打開網絡調試助手的網口部分（同時在集中器上設置好服務器地址位本機IP地址，服務器端口及本地端口），一臺電腦移動，發送數據，在數據集中器端的電腦即可在網絡端口查看數據。

（3）敢於質疑，在利用AD畫圖的時候，發現芯片手冊上存在問題，前後對照之後，果斷問了技術支持，更新了原理圖的版本。

（4）自己設計的PCB天線電路（外置天線），但是傳輸距離只有10~20M遠，購買的底板+芯片+吸盤天線，在學校內 傳輸距離達到了1000+（樓層越多，越密集，傳輸效果越不穩定，信號越弱），正在改進電路，希望下一版，自己設計的天線可以傳輸更遠的距離。

8.個人反思：接手了比較多的通信、物聯網相關項目，但是本次還是遇到了問題，足見自己功底不踏實。正如老師所說：想要快起來，必須先讓自己慢下來。並且，對於各種協議的理解，遠遠未達到清晰明瞭，依舊停留在瞭解的階段。

 

9.項目拓展，如果有n多個lora芯片需要接入同一個集中器，需要將修改集中器的接入節點數量，並且，在每一個單片機中燒錄指定程序（每個單片機對應一個芯片，程序中需要修改單片機AT指令中LORA節點的ID），如果已知產品數量，那麼，依舊可以採用狀態機來解決重複燒錄這個問題。

暫時先總結出這麼多，希望對讀者能有一定幫助。

我曾許下十年，只爲最美的遇見。