STM32+LORA芯片调试

最近接手一个新项目，主要是用stm32做控制芯片，然后利用lora通信，实现相关功能。

项目概述
硬件设备
项目流程
LORA介绍
理论知识
调试流程
调试中的问题
个人反思

整个项目由3个同学协作完成，我主要负责通信部分的调试。

1.项目概述：通过单片机控制lora节点，发送数据给“lora数据集中器”，数据集中器将数据上发给指定服务器，进行软件端的开发。

名称	作用
WH-L101-L（lora节点）	单片机通过节点发送数据给集中器
LG220（数据集中器）	集中器将数据上传给指定服务器

2.硬件设备：“lora节点”*10， “lora数据集中器”*1，单片机型号为：stm32f103c8t6(自己设计的PCB)；

若干USB-TTL模块，lora节点配套底板一块，吸盘天线若干。

3.项目流程：首先确定整个项目所要实现的功能，根据功能背后的硬性要求，寻找对应的硬件设备，制作选型文档，从多维度进行考虑，缩小目标设备的选择范围，先确定几个大概选型，咨询相关技术客服，了解实际的产品型号，最后再下单购买。

4.lora是一种远距离、低功耗通信技术，全称是：Long Range。

找了两个简单的介绍文档，可以留作参考http://www.four-faith.com/2018/industry_0828/683.html （附有各种通信方式特点对照表）https://blog.csdn.net/Ttian6/article/details/94215277。

LORA的通信距离不等，我选择的芯片支持通信距离为2KM左右，且通信距离可调，芯片功耗很低。lora 模块很多，需要慎重选择。

5.理论知识

介绍一下这套通讯设备之间的关系：单片机控制节点，节点发送数据给数据集中器，集中器将数据上传至服务器。但是，这是在应用时的工作逻辑关系，如何调试这套设备呢？必须先熟悉几个软件以及知识点。

网络调试助手：一共分为串口和网口两个调试端口。一般是将电脑当作本地服务器，通过串口给一端（LORA芯片）发送信息，然后网口一端显示服务器（本地服务器的地址就是电脑的IP地址）接收到的数据（这里的数据是由集中器所上传）。

LORA的通信方式：lora节点与lora数据集中器之间通信，是依靠各自的lora吸盘天线，与网络，基站等等无关；

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

TCP/TP协议：就是简单的通信协议啦，我在前几篇博客中都有过详细介绍。

服务器端口号：每一个服务器都可以设定几个特定的端口号供自己使用

本地端口号：就是当前设备的端口号

服务器端口号：服务器或者网关开启接口给除它之外的IP连接；本地端口：供其他服务器或者设备连接的接口编号。所以在此处，网络调试助手与集中器之间，关系就应该是：网络调试助手，端口号填写集中器的服务器端口号，集中器端口号与之相反。

6.调试流程：

（1）基于配套底板调试LORA节点，进入AT指令，设置一些主要参数。购买配套底板是为了防止自己画的板子出问题，用作对照实验，且可以极大提升开发效率。小编

（2）调试集中器：成功配置集中器之后，就可以进行简单的连接，以及与配套的透传云实现数据收发。

（3）基于自己设计的PCB板调试LORA节点，也就是通过单片机发送指令，实现AT指令的收发。

（4）实际通信有效距离测试。

最后，也是最重要的一点，一定要学会看芯片使用手册！！！！！！！

小编的调试步骤：

（1）查看芯片快速入门手册以及配套底板的硬件说明，将芯片与配套底板焊接，通过USB-TTL模块连接电脑与底板（已知采用串口通信），打开串口助手，发送指令快速进入AT模式，分别看各个参数的作用，并设置参数。

（2）为数据集中器供电（集中器的天线分别安上），并且电脑连接集中器的WIFI，登陆指定网页：192.168.1.1，账号密码都是：root，然后进入集中器设置界面（如下）。服务器设置：指定集中器数据上传的服务器。基本设置：设定与节点连接的相关参数。通道：就是数据传输的通道，彼此间参数各不相同（主要是频率这部分），防止数据冲突。

（3）尝试建立连接（采用本地服务器）：此时，焊接有芯片的底板通过USB-TTL连接到电脑串口上，电脑连接集中器的WIFI，并且，将集中器的服务器界面，服务器IP地址设置为电脑IP，服务器端口和本地端口设定好，在专门的配置软件（网络串口调试助手）中，也要保持一一对应的关系（类似串口通信的TX-RX，RX-TX），设定好波特率。通过串口发送数据，就可以在集中器端查看发送的数据。

（4）将AT指令配置交由单片机完成（通过单片机发送指令，有2种方式，状态机或者直接延时发送），通过阅读芯片手册，可以知道指令发送的起始信号和退出信号。

（5）测试自己设计的PCB板子，先确定最小系统没问题，然后将外围电路及芯片焊接上，测试LORA芯片是否对单片机发送的指令做出预期回应（单片机串口1发送数据，然后将串口1接受的数据进行存储，通过串口2发送给电脑显示）

（6）通过以上步骤，就能够确定硬件大体的功能达到预期要求。传输距离，依靠天线电路。这部分电路设计很重要，我将单独列一章作为介绍（兼顾PCB天线设计以及天线型号选择）。

（7）单独测试传输距离：分别采用改装的吸盘天线以及PCB天线。发现传输速率越低（波长越长），传输距离越远。

注意传输协议，包头包围，发送数据时，注意十进制和十六进制之间的转换，发送字母S，就要通过串口发送S对应的ASCLL码，而且是10进制的。单片机判断数据，也就是判断接收的ASCLL码十进制的值。

（8）软硬件对接，通过网络串口调试助手，可以查看数据。实际场景中，需要将集中器的服务器地址改为指定云服务器的地址，然后由软件后台进行判断。

7.调试中的问题：

（1）始终无法进入AT指令：WH-L101-L-C型号的lora芯片，进入AT指令，需要严格遵循时序要求。此处，就以最简单的延时函数调试单片机进入AT指令模式：（状态机涉及信息众多，延时，简单粗暴，可靠）

     if(USART_RX_STA&0x8000)//接受到中断，就执行保存{            USART_RX_STA=0;//对数组清零，方便下一次接收len=USART_RX_STA&0x3fff;//取出u16中的低16 位，得到此次接收到的数据长度for(t=0;t<len;t++){USART1->DR=USART_RX_BUF[t];//把每一个数据都在串口打印出来while((USART1->SR&0X40)==0);//等待发送结束}USART_RX_STA=0;//对数组清零，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");//可以查询设置的数据}

自己调试快一周，几在崩溃边缘徘徊，被同伴一语点破，甚幸甚幸呀。（以前用的通信模块，进入AT指令没有严格要求时序问题，更重要的，是暴露了自己的问题，几次怀疑时序，但却没有付诸行动，导致调试耗时巨大）。使用手册，重要部分，一定要精度。

（2）很短时间就调试成功了数据集中器，但是，如何测试“有人公司”产品的实际传输距离呢？这里就涉及到了网络调试助手，以前一直认为网络调试助手只能在一台电脑上实现“串发网收”。因此在此处困惑许久，直至配置服务器连接**公司透传云，都没能进行数据传输测试。老师花了一分钟，小编就明白了如何测试及原理：一台电脑连接"底板+lora芯片"，打开网络调试助手的串口部分，另一台电脑打开网络调试助手的网口部分（同时在集中器上设置好服务器地址位本机IP地址，服务器端口及本地端口），一台电脑移动，发送数据，在数据集中器端的电脑即可在网络端口查看数据。

（3）敢于质疑，在利用AD画图的时候，发现芯片手册上存在问题，前后对照之后，果断问了技术支持，更新了原理图的版本。

（4）自己设计的PCB天线电路（外置天线），但是传输距离只有10~20M远，购买的底板+芯片+吸盘天线，在学校内传输距离达到了1000+（楼层越多，越密集，传输效果越不稳定，信号越弱），正在改进电路，希望下一版，自己设计的天线可以传输更远的距离。

8.个人反思：接手了比较多的通信、物联网相关项目，但是本次还是遇到了问题，足见自己功底不踏实。正如老师所说：想要快起来，必须先让自己慢下来。并且，对于各种协议的理解，远远未达到清晰明了，依旧停留在了解的阶段。

9.项目拓展，如果有n多个lora芯片需要接入同一个集中器，需要将修改集中器的接入节点数量，并且，在每一个单片机中烧录指定程序（每个单片机对应一个芯片，程序中需要修改单片机AT指令中LORA节点的ID），如果已知产品数量，那么，依旧可以采用状态机来解决重复烧录这个问题。

暂时先总结出这么多，希望对读者能有一定帮助。

我曾许下十年，只为最美的遇见。

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