ST Microelectronics propose 2 Starter Packs de prototypage de la technologie LoRa : P-NUCLEO-LRWAN2 et P-NUCLEO-LRWAN3. Chaque pack contient une gateway LoRaWAN basée sur une carte Nucleo NUCLEO-F746ZG et un concentrateur LRWAN_GS_HF1 SX1301 de RisingHF (433 MHz et 868 MHz), et un endpoint LoRaWAN basé sur une carte Nucleo NUCLEO-L073RZ et une carte fille comportant un module LoRa (USI pour le 868 MHz et RisingHF pour le 433 MHz).
La gateway LoRaWAN peut être (re)configurée via des commandes AT pour changer:
- le plan de fréquence du SX1301 (ie les 8 channels),
- l'adresse du network server (TTN, Loriot ou CampusIoT) du packet forwarder,
- ...
Lisez le manuel de démarrage.
Branchez l'antenne sur la carte fille LRWAN_GS_HF1.
Branchez le connecteur micro USB (CN1) de la carte fille LRWAN_GS_HF1 sur un adaptateur 5V.
Branchez le connecteur micro USB (CN1) de la carte Nucleo sur le port USB de votre machine et repérez son port /dev/tty.* ou /dev/ttyACM0. Attention: ce port NE SERT PAS à l'alimentation de l'ensemble.
Lancez minicom -s sur ce port avec la configuration suivante : 115200 8N1.
Attention: Ne tentez pas de configurer la gateway LRWAN2 (notée HF sur la carte LRWAN_GS_HF1) pour les bandes de fréquences 433MHz ou 470MHz
Entrez les commandes suivantes dans le terminal série pour connaitre l'identifiant du packet forwarder de la gateway :
AT+SYS
Enregistrez la gateway dans votre organisation.
Entrez les commandes suivantes dans le terminal série pour reconfigurer l'adresse du network server:
AT+PKTFWD
AT+PKTFWD=lns.campusiot.imag.fr,1700,1700
AT+RESET
Vérifiez que la configuration est effective.
+RESET: OK
Restarting...
_/_/_/ _/_/_/ _/_/_/ _/_/_/ _/ _/ _/_/_/ _/ _/ _/_/_/
_/ _/ _/ _/ _/ _/_/ _/ _/ _/ _/ _/
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_/ _/ _/ _/ _/ _/ _/_/ _/ _/ _/ _/ _/
_/ _/ _/_/_/ _/_/_/ _/_/_/ _/ _/ _/_/_/ _/ _/ _/
Powered by RisingHF & STMicroelectronics
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VERSION: 2.1.7, Nov 6 2018
LOG: OFF
AT ECHO: ON
BAUDRATE: 115200bps
MACADDR: 00:80:E1:01:52:AF
ETHERNET: DHCP
DNS1: 114.114.114.114
DNS2: 8.8.8.8
NTP SERVER: 1.ubuntu.pool.ntp.org
EUI PADDING: {3, FF}, {4, FF}
GATEWAY ID: 0080E1FFFF0152AF
LORAWAN: Public
LORAWAN SERVER: lns.campusiot.imag.fr
UPLINK UDP PORT: 1700
DOWNLINK UDP PORT: 1700
CHANNEL0: 867100000, A, SF7/SF12, BW125KHz (LORA_MULTI_SF)
CHANNEL1: 867300000, A, SF7/SF12, BW125KHz (LORA_MULTI_SF)
CHANNEL2: 867500000, A, SF7/SF12, BW125KHz (LORA_MULTI_SF)
CHANNEL3: 867700000, A, SF7/SF12, BW125KHz (LORA_MULTI_SF)
CHANNEL4: 867900000, A, SF7/SF12, BW125KHz (LORA_MULTI_SF)
CHANNEL5: 868100000, B, SF7/SF12, BW125KHz (LORA_MULTI_SF)
CHANNEL6: 868300000, B, SF7/SF12, BW125KHz (LORA_MULTI_SF)
CHANNEL7: 868500000, B, SF7/SF12, BW125KHz (LORA_MULTI_SF)
CHANNEL8: 868300000, B, SF7, BW250KHz (LORA_STANDARD)
CHANNEL9: 868800000, B, 50Kbps (FSK)
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Concentrator starting...
Concentrator Radio A type SX1257
Concentrator Radio B type SX1257
Concentrator started (2926ms)
ST LoRa GW V2
Ethernet starting...
Ethernet started
DHCP IP: 10.0.1.3
Downlink UDP Connected
Uplink UDP Connected
La gateway envoie alors les messages LoRa reçus par le concentrateur RisingHF au network server.
Positionnez le mode de journalisation de la gateway pour visualiser les messages LoRa reçus par la gateway.
AT+LOG
AT+LOG=ON
L'adresse du serveur NTP est pas défaut 1.ubuntu.pool.ntp.org
La configuration du NTP server peut être requis (c'est le cas à l'Université Grenoble Alpes).
AT+NTP
+NTP: "1.ubuntu.pool.ntp.org"
AT+NTP=0.europe.pool.ntp.org
+NTP: "0.EUROPE.POOL.NTP.ORG"
AT+SYS
Pour l'Université Grenoble Alpes:
AT+NTP=195.83.24.250
AT+SYS
TODO
AT Returns +OK.
AT+HELP Prints help information.
AT+FDEFAULT Resets to factory default settings.
AT+RESET Software-reset gateway.
AT+SYS Checks all configurations.
AT+VER Gets version.
AT+LOG Turns on/off packet forwarder log.
AT+ECHO AT command echo on/off.
AT+MAC Sets/gets the gateway MAC address.
AT+IP DHCP/static IP control.
AT+DNS Sets/gets the DNS address.
AT+NTP Sets/gets the NTP server address.
AT+EUI MAC Address (EUI48) to Gateway ID (EUI64) padding. LORAWAN LoRaWAN® network selection (public/private).
AT+PKTFWD Packet forwarder server address and port settings.
AT+CH Packet forwarder channels.
AT+Baudrate AT command and logging UART interface baud rate.
Afin d'éviter une perte du firmware, vous pouvez dumper celui de votre carte avant son usage.
Vous pouvez aussi réinstaller celui-ci mis à disposition par TTN.
Attention: il faudra configurer la gateway avec les commandes AT et notamment la MacAddress avec celui qui est sur l'étiquette présente sous la carte (
AT+MAC=mac_address).
Le kit I-NUCLEO-LRWAN1 (carte Nucleo L073RZ et modem USI LoRa avec SX1272) est livré avec un firmware par défaut.
DevEUI, AppEUI et AppKey sont inscrits sur une étiquette sur la face dessous de la carte Nucleo.
Si ce n'est pas ou plus le cas, pour récupérer DevEUI, AppEUI et AppKey, vous pouvez :
- soit observer les frames LoRa de type JoinRequest reçues par votre gateway. Sur le LoRaServer, le joinEUI correspond à l'AppEUI,
- soit brancher un adapteur USBSerial sur les broches de la carte USI retirée de la carte Nucleo.
- soit lire le DevEUI et l'AppEui dans la mémoire Flash de la carte Nucleo
Pour le deuxième cas, le brochage est le suivant:
- +3V3 (CN6 pin 4)
- GND (CN6 pin 6)
- LPUART1_Rx (CN8 pin 2)
- LPUART1_Tx (CN8 pin 1) et le réglage du port série est : 115200 8N1
Les commandes AT sont les suivantes:
AT+EUI
AT+APPEUI
AT+AK
Pour le troisième cas, les commandes à lancer sont:
- Pour le DevEUI:
ST-LINK_CLI.exe -c swd ur -r8 0x08080000 0x08 - Pour l'AppEUI:
ST-LINK_CLI.exe -c swd ur -r8 0x08080008 0x08
Si vous utilisez STM32CubeIDE, vous pouvez utiliser gdb:
(gdb) set endian big
The target is assumed to be big endian
(gdb) x/g 0x08080000
0x8080000: 0x....
(gdb) x/g 0x08080008
0x8080008: 0x....
Dans le firmware par défaut, l'AppKey est la concatenation du DevEUI et l'AppEUI.
Vous pouvez alors enregistrer le kit sur votre network server.
Une fois enregistré, le kit effectue l'activation en mode OTAA et envoie périodiquement des frames dont le payload est encodé au format LPP Cayenne. Configurez le décodeur de frames selon le mode LPP Cayenne pour décoder le payload. Le résultat ressemblera à cet objet JSON:
{
"digitalInput": {
"3": 0
},
"digitalOutput": {
"4": 0
},
"temperatureSensor": {
"1": 23
},
"humiditySensor": {
"2": 41.5
},
"barometer": {
"0": 990.7
}
}
Pour recontruire le firmware avec l'environnement gratuit STM32CubeIDE, il faut :
- télécharger le code de la dernière version de l'extension LoRaWAN du STM3Cube soit la version 1.3.1 dans ce tutoriel.
- importer le projet
STM32CubeExpansion_LRWAN_V1.3.1/Projects/STM32L073RZ-Nucleo/Applications/LoRa/AT_Master/SW4STM32/LRWAN_NS1de l'environnement SW4STM32 avecFile > ImportpuisGeneral > Projects from Folder or Archivedans STM32CubeIDE: guide de migration - modifier le code source de l'application AT_Master
STM32CubeExpansion_LRWAN_V1.3.1/Projects/STM32L073RZ-Nucleo/Applications/LoRa/AT_Master/LoRaWAN/App/src/main.ccomme indiqué dans la page 24 (section 4.3) de la documentation - compiler le projet et flasher le firmware sur le noeud (menu
Run>Run). Plus de détails sur https://www.st.com/en/development-tools/stm32cubeide.html#resource
Vous pouvez ajouter d'autres shields Nucleo et Arduino (3.3V) pour prototyper des applications IoT avancées.
Le démarrage de la gateway LRWAN3 est presque identique au démarrage de la gateway LRWAN2. Elle est par défaut configurée sur la bande ISM chinoise (cn470). Il convient de reconfigurer ces canaux pour être conforme à la réglementation européene (ETSI eu433).
AT+SYS
AT+SYS
+SYS: OK
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VERSION: 2.1.7, Nov 6 2018
LOG: OFF
AT ECHO: ON
BAUDRATE: 115200bps
MACADDR: 00:80:E1:01:12:34
ETHERNET: DHCP
DNS1: 114.114.114.114
DNS2: 8.8.8.8
NTP SERVER: 1.ubuntu.pool.ntp.org
EUI PADDING: {3, FF}, {4, FF}
GATEWAY ID: 0080E1FFFF011234
LORAWAN: Public
LORAWAN SERVER: cn1.loriot.io
UPLINK UDP PORT: 1780
DOWNLINK UDP PORT: 1780
CHANNEL0: 471500000, A, SF7/SF12, BW125KHz (LORA_MULTI_SF)
CHANNEL1: 471700000, A, SF7/SF12, BW125KHz (LORA_MULTI_SF)
CHANNEL2: 471900000, A, SF7/SF12, BW125KHz (LORA_MULTI_SF)
CHANNEL3: 472100000, A, SF7/SF12, BW125KHz (LORA_MULTI_SF)
CHANNEL4: 472300000, B, SF7/SF12, BW125KHz (LORA_MULTI_SF)
CHANNEL5: 472500000, B, SF7/SF12, BW125KHz (LORA_MULTI_SF)
CHANNEL6: 472700000, B, SF7/SF12, BW125KHz (LORA_MULTI_SF)
CHANNEL7: 472900000, B, SF7/SF12, BW125KHz (LORA_MULTI_SF)
CHANNEL8: OFF (LORA_STANDARD)
CHANNEL9: OFF (FSK)
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AT+PKTFWD=lns.campusiot.imag.fr,1700,1700
AT+LOG=ON
AT+CH
AT+CH=eu433
AT+RESET
La gateway écoute et réponds désormais sur les canaux suivants.
+CH: 0, 433175000, A, SF7/SF12, BW125KHz (LORA_MULTI_SF)
+CH: 1, 433375000, A, SF7/SF12, BW125KHz (LORA_MULTI_SF)
+CH: 2, 433575000, A, SF7/SF12, BW125KHz (LORA_MULTI_SF)
+CH: 3, 433775000, A, SF7/SF12, BW125KHz (LORA_MULTI_SF)
+CH: 4, 433975000, B, SF7/SF12, BW125KHz (LORA_MULTI_SF)
+CH: 5, 434175000, B, SF7/SF12, BW125KHz (LORA_MULTI_SF)
+CH: 6, 434375000, B, SF7/SF12, BW125KHz (LORA_MULTI_SF)
+CH: 7, 434575000, B, SF7/SF12, BW125KHz (LORA_MULTI_SF)
+CH: 8, OFF (LORA_STANDARD)
+CH: 9, OFF (FSK)
La gateway peut être enregistrée sur un network server configuré par la bande eu433.
RXaffiche la trame LoRa recue.JULaffiche le contenu du datagramme envoyé au network serveur.JDLaffiche le contenu du datagramme recu de network serveur.LTXaffiche la trame LoRa envoyée à un endpoint.LTSaffiche le timestamp interne au concentrateur
RX: 407BAD00FC800000088F8CC34CD1A913D9574AD997EC732B902412A00B77
JUL: {"rxpk":[{"tmst":47323908,"chan":0,"rfch":0,"freq":433.175000,"stat":1,"modu":"LORA","datr":"SF9BW125","codr":"4/5","lsnr":11.5,"rssi":-28,"size":30,"data":"QHutAPyAAAAIj4zDTNGpE9lXStmX7HMrkCQSoA"}]}
JDL: {"txpk":{"imme":false,"rfch":0,"powe":14,"ant":0,"brd":0,"tmst":48323908,"freq":433.175,"modu":"LORA","datr":"SF9BW125","codr":"4/5","ipol":true,"size":18,"data":"YHutAPyGAAADUv8AAQb6/Vlm"}}
LTX: 607BAD00FC8600000352FF000106FAFD5966
LTS: 47686199 48323908 637709
...
LRX: 407BAD00FC802F0008577306DBC51D660B627B4F8F0FD1F738979A452C5E
JUL: {"rxpk":[{"tmst":925204115,"chan":1,"rfch":0,"freq":433.375000,"stat":1,"modu":"LORA","datr":"SF7BW125","codr":"4/5","lsnr":11.3,"rssi":-33,"size":30,"data":"QHutAPyALwAIV3MG28UdZgtie0+PD9H3OJeaRSxe"}]}
LRX: 407BAD00FC80300008F0AE14EBB9E18174A2AD5807D8F7A0E8D93185D870
JUL: {"rxpk":[{"tmst":944028803,"chan":0,"rfch":0,"freq":433.175000,"stat":1,"modu":"LORA","datr":"SF7BW125","codr":"4/5","lsnr":9.5,"rssi":-34,"size":30,"data":"QHutAPyAMAAI8K4U67nhgXSirVgH2Peg6Nkxhdhw"}]}
LRX: 407BAD00FC8031000841FE2E9D0BF57386EA6514A6FFEA3C083110CF4F33
JUL: {"rxpk":[{"tmst":962853363,"chan":0,"rfch":0,"freq":433.175000,"stat":1,"modu":"LORA","datr":"SF7BW125","codr":"4/5","lsnr":9.3,"rssi":-35,"size":30,"data":"QHutAPyAMQAIQf4unQv1c4bqZRSm/+o8CDEQz08z"}]}
LRX: 407BAD00FC8032000892FF1918D8F185EED04A2442C055A3328D83639893
JUL: {"rxpk":[{"tmst":981675995,"chan":0,"rfch":0,"freq":433.175000,"stat":1,"modu":"LORA","datr":"SF7BW125","codr":"4/5","lsnr":9.5,"rssi":-30,"size":30,"data":"QHutAPyAMgAIkv8ZGNjxhe7QSiRCwFWjMo2DY5iT"}]}
Attention: Ne tentez pas de configurer la gateway LRWAN3 (notée LF sur la carte LRWAN_GS_LF1) pour les bandes de fréquences 868MHz ou 915MHz
Le kit ST Nucleo LoRa Sensor LRWAN_NS1 est basé sur la carte Nucleo-L073 et la carte fille ST Nucleo LoRa Sensor basé sur le module RHF0M003 de RisingHF.
Par défaut, ce kit est par défaut configuré sur la bande ISM chinoise (cn470). Il convient de reconfigurer ses canaux pour être conforme à la réglementation européene (ETSI eu433) conformément à la documentation:
- soit en reconstruisant le firmware
- soit en le reconfigurant via les commandes AT
Pour recontruire le firmware avec l'environnement gratuit STM32CubeIDE, il faut :
- télécharger le code de l'extension LoRaWAN du STM3Cube
- importer le projet
STM32CubeExpansion_LRWAN_V1.3.1/Projects/STM32L073RZ-Nucleo/Applications/LoRa/AT_Master/SW4STM32/LRWAN_NS1de l'environnement SW4STM32 dans STM32CubeIDE: guide de migration - modifier le code source de l'application AT_Master
STM32CubeExpansion_LRWAN_V1.3.1/Projects/STM32L073RZ-Nucleo/Applications/LoRa/AT_Master/LoRaWAN/App/src/main.ccomme indiqué dans la page 28 (section 5.3) de la documentation
#main.c
#ifdef USE_LRWAN_NS1
#define FREQ_BAND /*EU868*/ CN470PREQUEL <-- à modifier pour EU433
#endif
- compiler le projet et flasher le firmware sur le noeud (menu
Run>Run). Plus de détails sur https://www.st.com/en/development-tools/stm32cubeide.html#resource
Une fois enregistré, le kit effectue l'activation en mode OTAA et envoie périodiquement des frames dont le payload est encodé au format LPP Cayenne. Configurez le décodeur de frames selon le mode LPP Cayenne pour décoder le payload. Le résultat ressemblera à cet objet JSON:
{
"digitalInput": {
"3": 0
},
"digitalOutput": {
"4": 0
},
"temperatureSensor": {
"1": 23
},
"humiditySensor": {
"2": 41.5
},
"barometer": {
"0": 990.7
}
}
Vous pouvez tracer les commandes AT du modem LoRaWAN en vous connecter pour port USBSerial de la carte Nucleo (9600 8N1).
AT
????+AT: OK
AT+ID=DevEui
????+ID: DevEui, 8C:F9:57:20:00:00:12:34
AT+ID=APPEUI
????+ID: AppEui, A1:79:AA:AA:AD:20:4A:72
AT+FDEFAULT
+FDEFAULT: OK
AT+LOWPOWER=AUTOON
????+LOWPOWER: AUTOON
AT+DR=EU433
????+DR: EU433
AT+ID=DevAddr
????+ID: DevAddr, 00:00:FC:6F
AT+MODE=LWOTAA
????+MODE: LWOTAA
AT+WDT=OFF
????+WDT: OFF
AT+ADR=OFF
????+ADR: OFF
AT+DR=3
AT+JOIN
????+JOIN: Start
????+JOIN: NORMAL
????+JOIN: Network joined
????+JOIN: NetID C0002B DevAddr FC:00:AF:88
????+JOIN: Done
AT+VDD
????+VDD: 3.31V
AT+MSGHEX=007326a601670105026860030064040100
????+MSGHEX: Start
????+MSGHEX: FPENDING
????+MSGHEX: RXWIN1, RSSI -22, SNR 7.5
????+MSGHEX: Done
AT+VDD
????+VDD: 3.31V
AT+MSGHEX=007326a601670105026860030064040100
????+MSGHEX: Start
????+MSGHEX: Done
AT+VDD
????+VDD: 3.31V
Remarque: il est possible que le programme plante après la commande AT+ADR=OFF présente dans la trace : il faut ajouter l'instruction suivante dans la fonction Lora_SetDataRate du fichier lora_driver.c.
ATEerror_t Lora_SetDataRate(uint8_t DataRate)
{
ATEerror_t Status;
int32_t var = DataRate; // Instruction à ajouter
Status = Modem_AT_Cmd(AT_SET, AT_DR, &var);
return (Status);
}Remarque: Pour activer l'ADR, vous pouvez modifier la fonction Lora_fsm du fichier lora_driver.c.
/*to adapt the data rate during transmission*/
LoraCmdRetCode = Lora_SetAdaptiveDataRate(ADAPT_DATA_RATE_ENABLE);
//LoraCmdRetCode = Lora_SetAdaptiveDataRate(ADAPT_DATA_RATE_DISABLE);- P-NUCLEO-LRWAN2 STM32 Nucleo pack LoRa™ HF band sensor and gateway
- P-NUCLEO-LRWAN3 STM32 Nucleo pack LoRa™ LF band sensor and gateway
- manuel de démarrage