Aan de slag met de RAK831 LoRa Gateway en RPi3

Dit project leidt je door alle stappen die nodig zijn om je RAK831 LoRa Gateway-module in gebruik te nemen met wifi als backhaul.

Inleiding

Deze stapsgewijze handleiding is bedoeld voor ontwikkelaars die hun eigen lora-gateway willen ontwikkelen met behulp van de geweldige RAK831 Lora-radio-front-endmodule van RAK Wireless. De gids gaat uit van basiskennis van het Raspberry pi-ecosysteem, de hardware en het bijbehorende Debian OS. De gids gaat ook uit van basiskennis van de GPIO en randapparatuur die aanwezig is op de Raspberry Pi. Dus laten we beginnen.

Wat is LoRA?

LoRa Alliance™-technologie. LoRaWAN™ is een Low Power Wide Area Network (LPWAN)-specificatie die bedoeld is voor draadloze op batterijen werkende dingen in een regionaal, nationaal of wereldwijd netwerk. LoRaWAN richt zich op de belangrijkste vereisten van Internet of Things, zoals veilige bidirectionele communicatie, mobiliteit en lokalisatiediensten.

Het bovenstaande diagram toont de verschillende onderdelen van de draadloze LoRa-architectuur. Enkele van de belangrijke onderdelen worden hieronder in het kort uitgelegd:

Belangrijkste kenmerken van LoRa-technologie en het LoRaWAN-protocol

· GEOLOCATION:Maakt GPS-vrije, energiezuinige tracking-applicaties mogelijk

· LAGE KOSTEN:Verlaagt de kosten op drie manieren:investeringen in infrastructuur, bedrijfskosten en end-node-sensoren

· GESTANDAARDISEERD:verbeterde wereldwijde interoperabiliteit versnelt de acceptatie en uitrol van op LoRaWAN gebaseerde netwerken en IoT-toepassingen

· LAAG VERMOGEN:protocol dat speciaal is ontworpen voor een laag stroomverbruik, waardoor de levensduur van de batterij tot 20 jaar wordt verlengd

· LANG BEREIK:één basisstation zorgt voor een diepe penetratie in dichtbevolkte stedelijke/binnenregio's, en verbindt landelijke gebieden tot op 48 km afstand

· VEILIG:ingebouwde end-to-end AES128-codering

· HOGE CAPACITEIT:ondersteunt miljoenen berichten per basisstation, ideaal voor openbare netwerkoperators die veel klanten bedienen

De RAK 831 is een LorA Radio-frontend; d.w.z. het fungeert als een ontvanger van inkomende lora-datapakketten en stuurt ze door naar een aggregatorbeheersoftware/hardwarehost. Het kan ook LoRA-datapakketten verzenden op basis van het verzoek van de hostkaart. In ons geval is een Raspberry pi 3 het hostbord dat de RAK 831-frontend bestuurt.

De backhaul kiezen

Wat is een backhaul? Backhaul verwijst naar hoe de Raspberry Pi met internet wordt verbonden. Deze handleiding richt zich op het gebruik van Wifi als backhaul, maar u kunt ook Ethernet of 3G/4G gebruiken. Als je Ethernet in de buurt van de gateway hebt, geef dit dan de voorkeur boven wifi of 3G/4G. Dit komt omdat het hebben van een extra radiosignaal in de behuizing ruis zal veroorzaken. De software kan de lawaaierige omgeving aan, dus het is geen groot probleem, maar hoe minder lawaai, hoe beter. U kunt deze keuze combineren met Power-over-Ethernet om de bekabeling tot aan de gateway te minimaliseren.

Aan de andere kant, als je wifi kiest in plaats van Ethernet, probeer dan een dongle met externe antenne te gebruiken en verplaats de antenne buiten de behuizing om minder ruis in de doos te hebben.

De hardware instellen:

Voordat we iets aansluiten en inschakelen, laten we de volgende configuraties uitvoeren op de Raspberry Pi en de RAK 831-module:

RASPBERRY PI

1) Pak het raspberry pi 3-bord en maak een 8 GB micro-sd-kaart klaar met de raspbian-software. Je kunt zelfs een noobs-sd-kaart kopen met de software vooraf geladen. Volg de instructies hier om het besturingssysteem op de SD-kaart te flashen: https://www.raspberrypi.org/learning/hardware-guide/

2) Sluit de Raspberry Pi aan op een 5v 2amp voeding. DIT IS ERG BELANGRIJK. De lora-module kan een piek van 700 mA trekken tijdens actieve draadloze transacties en heeft daarom een ​​goede power-steen om de raspberry pi van stroom te voorzien

RAK 831:

1) Voordat u het bord zelfs inschakelt, haalt u de antennes uit uw set en sluit u deze aan op de antenneschroefaansluiting. DIT IS ESSENTIEEL.

Verbindingsdetails:

Hier is een tabel die laat zien hoe je de rak831-module verbindt met de raspberry pi:

Ga voor meer informatie over de Raspberry Pi-pinlay-out naar: https://www.raspberrypi.org/documentation/usage/gpio/ voor details

Opmerkingen:

• De reset-pin kan worden aangesloten op een van de GPIO's op de raspberry pi 3.
• Het is essentieel dat u de voedingspinnen correct aansluit om schade aan het RAK 831-bord te voorkomen.

SPI inschakelen:

Het SPI-randapparaat is standaard niet ingeschakeld. Ga als volgt te werk om het in te schakelen.

• Voer sudo raspi-config uit .
• Gebruik de pijl-omlaag om 9 geavanceerde opties . te selecteren
• Pijl omlaag naar A6 SPI .
• Selecteer ja wanneer u wordt gevraagd om SPI . in te schakelen ,
• Selecteer ook ja wanneer het vraagt ​​om het automatisch laden van de kernelmodule.
• Gebruik de pijl naar rechts om de  . te selecteren knop.
• Selecteer ja wanneer het vraagt ​​om opnieuw op te starten.

Het systeem zal opnieuw opstarten. Als het weer verschijnt, logt u in en voert u de volgende opdracht in

>ls /dev/*spi* 

De Pi zou moeten reageren met

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

Deze vertegenwoordigen SPI-apparaten op de chip die respectievelijk pinnen 0 en 1 inschakelen. Deze pinnen zijn bedraad in de Pi. Normaal gesproken betekent dit dat de interface maximaal twee randapparatuur ondersteunt, maar er zijn gevallen waarin meerdere apparaten in serie kunnen worden geschakeld, waarbij een enkel chip-activeringssignaal wordt gedeeld.

Voeding van stroom naar het bord:

Zoals bij alle draadloze projecten, hebben ze meestal meer stroom nodig dan het hostbord via de voedingspinnen kan leveren. De twee onderstaande schema's geven een overzicht van hoe u de RAK 831 en raspberry pi 3 van stroom kunt voorzien.

1) Voed de 5v-rail van de Raspberry Pi

2) Voed de 5v-rail op de Raspberry Pi en RAK831 afzonderlijk aan

Software-installatie:

Laten we op de Raspberry pi de volgende stappen uitvoeren om de essentiële software te installeren:

• SPI inschakelen:

Gebruik het hulpprogramma raspi-config om SPI ([5] Interfacing-opties -> P4 SPI) in te schakelen en ook het bestandssysteem uit te breiden ([7] Geavanceerde opties -> A1 Bestandssysteem uitbreiden):

$ sudo raspi-config 

• Zorg ervoor dat git is geïnstalleerd

Sudo apt-get updateSudo apt-get upgradeSudo apt-get install git 

• Beheer je wifi-verbinding op de raspberry pi
• Configureer de wifi-inloggegevens (kijk hier voor meer informatie)

$ sudo nano /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf  

En voeg het volgende blok toe aan het einde van het bestand, waarbij u SSID en wachtwoord vervangt om overeen te komen met uw netwerk:

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

• Kloon het installatieprogramma en start de installatie

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

• In de installatiestap wordt u gevraagd of u configuratie op afstand wilt inschakelen. Typ ‘y’ of ‘yes’ en ga verder met de installatie. Aan het begin van de installatie van de opdrachtregel zou het script u de gateway-EUI laten zien die belangrijk is voor de volgende stappen. LET OP !
• Als je de externe configuratieoptie wilt gebruiken, zorg er dan voor dat je een JSON-bestand hebt gemaakt met de naam gateway-EUI (bijv. B827EBFFFE7B80CD.json) in de Gateway Remote Config-repository hier: https://github.com/ttn -zh/gateway-remote-config. Fork de repo, voeg uw .json-bestand toe met de juiste configuratie en leg vervolgens de gevorkte repo vast. Als u klaar bent, stuurt u een pull-verzoek naar de hoofdrepo en het bestand zou de volgende dag in de repo moeten verschijnen. Een voorbeeld-json wordt hieronder getoond:

{ "gateway_conf":{ "gateway_ID":"de id zoals je hebt genoteerd in de uitvoer van de install.sh-console", "servers":[ { "server_address" :"de router waarmee u verbinding wilt maken", "serv_port_up":1700, "serv_port_down":1700, "serv_enabled":true } ], "ref_latitude":de lat van de rak 831-gateway, "ref_longitude":de long van de rak 831 gateway, "ref_altitude":40, "contact_email":"contact email of the gateway owner", "description":"een korte beschrijving" } }  

Opmerking:

Bekijk de link hier voor een lijst met geldige routers: https://www.thethingsnetwork.org/wiki/Backend/Connect/Gateway

• Standaard verandert het installatieprogramma de hostnaam van je Raspeberry Pi in ttn-gateway (om botsingen met andere Raspberry Pi's in je netwerk te voorkomen). Je kunt dit negeren in de niet-externe configuratiemodus.
• HOE, je gateway zou nu moeten werken. Zorg ervoor dat u de gateway de volgende dag opnieuw start om uw json-bestand correct naar de RPi3 te downloaden.
• Merk op dat de global_config.json in moet worden aangepast volgens:

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

voor degenen die de mp_pkt_fwd willen gebruiken in plaats van de oude poly packet forwarder die hier is gehoord en hetzelfde willen installeren met de gegeven instructie:

https://github.com/kersing/packet_forwarder/tree/master/mp_pkt_fwd. Nogmaals, je kunt het global_conf..json-bestand in de hoofdmap van het project zien. Zorg er wel voor dat je het bestand bewerkt (imp-secties hieronder beschreven) en kopieer hetzelfde naar de bin-map na compilatie.

Enkele configureerbare entiteiten in global_conf.json:

Het global_conf.json-bestand kan worden gevonden in ./bin/global_conf.json vanaf de basis van uw projectdirectory nadat het installatiescript is uitgevoerd. Hier is een lijst met enkele entiteiten die u mogelijk wilt bewerken in het bestand global_conf.json voor uw specifieke gatewayconfiguratie:

1) Configuratie "radio_0" of "radio_1", met name de parameter Frequentie en de parameters voor min en max frequentiebereik.

2) sectie "gateway_conf". Vooral de gateway-ID of de EUI van uw gateway.

3) server up en down-poort in hetzelfde gateway_conf-object samen met uw TTN-serveradres of het adres van uw eigen applicatieserver als deze beschikbaar is.

Bron:Aan de slag met de RAK831 LoRa Gateway en RPi3