RAK 831 Lora Gateway 및 RPi3 시작하기

이 프로젝트 RAK 831 Lora 게이트웨이 모듈을 시작하고 Wi-Fi를 백홀로 사용하여 실행하는 데 필요한 모든 단계를 안내합니다.

스토리

소개

이 단계별 가이드는 RAK Wireless의 멋진 RAK831 Lora 라디오 프런트 엔드 모듈을 사용하여 자신만의 lora 게이트웨이를 개발하려는 개발자를 대상으로 합니다. 이 가이드는 Raspberry pi 에코 시스템, 하드웨어 및 관련 Debian OS에 대한 기본 지식이 있다고 가정합니다. 또한 이 가이드에서는 Raspberry Pi에 있는 GPIO 및 주변 장치에 대한 기본 지식이 있다고 가정합니다. 시작하겠습니다:

LoRA란 무엇입니까?

로라 Alliance™ 기술. LoRaWAN™은 지역, 국가 또는 글로벌 네트워크에서 배터리로 작동되는 무선 사물을 위한 저전력 광역 네트워크(LPWAN) 사양입니다. LoRaWAN은 안전한 양방향 통신, 이동성 및 로컬라이제이션 서비스와 같은 사물 인터넷의 핵심 요구 사항을 목표로 합니다.

예의 Semtech

위의 다이어그램은 Lora 무선 아키텍처의 다양한 부분을 보여줍니다. 중요한 부분 중 일부는 아래에 간략하게 설명되어 있습니다.

LoRa 기술 및 LoRaWAN 프로토콜의 주요 기능

· GEOLOCATION:GPS가 필요 없는 저전력 추적 애플리케이션 사용

· 낮은 비용:인프라 투자, 운영 비용 및 종단 노드 센서의 세 가지 방법으로 비용을 절감합니다.

· 표준화됨:향상된 글로벌 상호 운용성으로 LoRaWAN 기반 네트워크 및 IoT 애플리케이션의 채택 및 출시 속도 향상

· 저전력:배터리 수명을 최대 20년까지 연장하는 저전력 소비를 위해 특별히 설계된 프로토콜

· 장거리:단일 기지국은 밀집된 도시/실내 지역에 깊은 침투를 제공하고 최대 30마일 떨어진 시골 지역을 연결합니다.

· 보안:내장된 종단 간 AES128 암호화

· 대용량:기지국당 수백만 개의 메시지 지원, 많은 고객에게 서비스를 제공하는 공용 네트워크 운영자에게 이상적

RAK 831은 LorA 라디오 프론트엔드입니다. 즉, 들어오는 lora 데이터 패킷의 수신기 역할을 하여 집계 관리 소프트웨어/하드웨어 호스트로 전달합니다. 호스트 보드 요청에 따라 LoRA 데이터 패킷을 전송할 수도 있습니다. 우리의 경우 라즈베리 파이 3는 RAK 831 프론트엔드를 제어하는 ​​호스트 보드입니다.

백홀 선택

백홀이란 무엇입니까? 백홀은 Raspberry Pi가 인터넷에 연결되는 방식을 나타냅니다. 이 가이드에서는 Wi-Fi를 백홀로 사용하는 데 중점을 두지만 이더넷 또는 3G/4G를 사용할 수도 있습니다. 게이트웨이 근처에 이더넷을 사용할 수 있는 경우 WiFi 또는 3G/4G보다 선호합니다. 인클로저 내부에 추가 무선 신호가 있으면 노이즈가 발생하기 때문입니다. 소프트웨어는 시끄러운 환경을 처리할 수 있으므로 큰 문제는 아니지만 노이즈가 적을수록 좋습니다. 이 선택을 PoE(Power-over-Ethernet)와 결합하여 게이트웨이까지 연결되는 케이블을 최소화할 수 있습니다.

반면에 이더넷 대신 WiFi를 선택하는 경우 외부 안테나가 있는 동글을 사용하고 안테나를 인클로저 외부로 이동하여 상자 내부의 소음을 줄이십시오.

하드웨어 설정:

연결하고 전원을 켜기 전에 raspberry pi와 RAK 831 모듈에서 다음 구성을 수행할 수 있습니다.

라스베리 파이

1) raspberry pi 3 보드와 raspbian 소프트웨어가 포함된 8gb 마이크로 SD 카드를 준비합니다. 소프트웨어가 미리 로드된 noobs sd 카드를 구입할 수도 있습니다. sd 카드에서 os를 플래시하는 방법은 다음 지침을 따르세요. https://www.raspberrypi.org/learning/hardware-guide/

2) raspberry pi를 5v 2amps 전원 공급 장치에 연결합니다. 이건 매우 중요합니다. lora 모듈은 활성 무선 트랜잭션 중에 700mA 피크를 끌어낼 수 있으므로 raspberry pi에 전원을 공급하는 우수한 전원 브릭을 가질 수 있습니다.

라즈베리 파이 v3

RAK 831:

1) 보드의 전원을 켜기 전에 키트에 들어 있는 안테나를 가져와 안테나 나사 터미널에 연결합니다. 이것은 필수적입니다.

Raspberry Pi v3, RAK 831 모듈 및 Lora 노드

연결 세부정보:

다음은 rak831 모듈을 raspberry pi와 연결하는 방법을 보여주는 표입니다.

rpi v3에서 rak 831 핀 연결 rak 831 실크 스크린을 rak 831 핀으로 매핑합니다.

rak 831 실크 스크린을 rak 831 핀으로 매핑

Raspberry Pi 핀 레이아웃을 이해하려면 https://www.raspberrypi.org/documentation/usage/gpio/를 참조하세요.

참고:

• 리셋 핀은 raspberry pi 3의 모든 GPIO에 연결할 수 있습니다.

• RAK 831 보드의 손상을 방지하려면 전원 공급 장치 핀을 올바르게 연결해야 합니다.

SPI 활성화:

SPI 주변기기는 기본적으로 켜져 있지 않습니다. 활성화하려면 다음을 수행하십시오.

• sudo raspi-config를 실행합니다.

• 아래쪽 화살표를 사용하여 9가지 고급 옵션 선택

• A6 SPI 아래로 화살표

• SPI를 활성화할지 묻는 메시지가 표시되면 예를 선택합니다. ,

• 또한 커널 모듈을 자동으로 로드할지 묻는 메시지가 표시되면 예를 선택합니다.

• 오른쪽 화살표를 사용하여 <마침> 버튼을 선택합니다.

• 재부팅할지 묻는 메시지가 표시되면 예를 선택합니다.

Raspi-config for SPI

시스템이 재부팅됩니다. 다시 나오면 로그인 후 다음 명령어 입력

>ls /dev/*spi*

Pi는 다음과 같이 응답해야 합니다.

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

이것은 각각 칩 인에이블 핀 0과 1의 SPI 장치를 나타냅니다. 이 핀은 Pi 내에 고정 배선되어 있습니다. 일반적으로 인터페이스는 최대 2개의 주변기기를 지원하지만 여러 장치를 데이지 체인 방식으로 연결하여 단일 칩 활성화 신호를 공유할 수 있는 경우가 있습니다.

보드에 전원 공급:

다른 무선 프로젝트와 마찬가지로 호스트 보드가 공급 핀을 통해 제공할 수 있는 것보다 더 많은 전력이 필요한 경향이 있습니다. 아래의 두 가지 구성표는 RAK 831 및 raspberry pi 3에 전원을 공급하는 방법을 나열합니다.

1) Raspberry Pi에서 5v 레일에 전원 공급

2) Raspberry Pi와 RAK831의 5v 레일에 별도로 전원을 공급합니다.

소프트웨어 설치:

Raspberry pi에서 다음 단계를 수행하여 필수 소프트웨어를 설치할 수 있습니다.

• SPI 활성화:

raspi-config 유틸리티를 사용하여 SPI([5] 인터페이스 옵션 -> P4 SPI)를 활성화하고 파일 시스템도 확장합니다([7] 고급 옵션 -> A1 파일 시스템 확장).

$ sudo raspi-config

• git이 설치되었는지 확인

Sudo apt-get 업데이트
Sudo apt-get 업그레이드
Sudo apt-get install git

• 라즈베리 파이에서 Wi-Fi 연결 관리

• WiFi 사용자 인증 정보 구성(자세한 내용은 여기에서 확인)

$ sudo nano /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf

그리고 파일 끝에 다음 블록을 추가하여 네트워크와 일치하도록 SSID와 비밀번호를 바꿉니다.

network={
ssid=“The_SSID_of_your_wifi”
psk=“Your_wifi_password”
}

• 설치 프로그램 복제 및 설치 시작

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

• 설치 단계에서 원격 구성을 활성화할지 묻는 메시지가 표시됩니다. 'y' 또는 'yes'를 입력하고 설치를 계속합니다. 명령줄 설치를 시작할 때 스크립트는 다음 단계에 중요한 게이트웨이 EUI를 표시합니다. 참고하세요!

• 원격 구성 옵션을 사용하려면 https://github.com/ttn의 게이트웨이 원격 구성 저장소에 게이트웨이 EUI(예:B827EBFFFE7B80CD.json)라는 JSON 파일을 생성했는지 확인하세요. -zh/게이트웨이 원격 구성. 저장소를 분기하고 적절한 구성으로 .json 파일을 추가한 다음 분기된 저장소를 커밋합니다. 완료되면 마스터 리포지토리에 풀 요청을 보내면 파일이 다음날 리포지토리에 표시됩니다. 샘플 json은 다음과 같습니다.

{
“gateway_conf”:{
“gateway_ID”:“install.sh 콘솔 출력에 기록해 둔 ID”,
“서버”:[
{
“server_address”:“연결하려는 라우터”,
“serv_port_up”:1700,
“serv_port_down”:1700,
“serv_enabled”:true
}
],
"ref_latitude":rak 831 게이트웨이의 위도,
"ref_longitude":rak 831 게이트웨이의 길이,
"ref_altitude":40,
"contact_email":"게이트웨이 소유자의 연락처 이메일",
"description":"짧은 설명"
}
}

참고:

유효한 라우터 목록은 https://www.thethingsnetwork.org/wiki/Backend/Connect/Gateway에서 링크를 확인하십시오.

• 기본적으로 설치 프로그램은 Raspeberry Pi의 호스트 이름을 ttn-gateway로 변경합니다(네트워크의 다른 Raspberry Pi와의 충돌을 방지하기 위해). 비원격 구성 모드에서 재정의할 수 있습니다.

• 지금 게이트웨이가 작동해야 합니다. json 파일이 RPi3에 제대로 다운로드되도록 다음 날 게이트웨이를 다시 시작해야 합니다.

• global_config.json은 다음과 같이 조정해야 합니다.

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

여기에서 들은 오래된 폴리 패킷 포워더 대신 mp_pkt_fwd를 사용하고 제공된 지침에 따라 동일한 것을 설치하려는 사람들을 위해:

https://github.com/kersing/packet_forwarder/tree/master/mp_pkt_fwd. 다시 프로젝트 루트에서 global_conf..json 파일을 볼 수 있습니다. 파일을 편집하고(아래에 설명된 imp 섹션) 컴파일 후 동일한 파일을 bin 폴더에 복사합니다.

global_conf.json의 일부 구성 가능한 엔터티:

global_conf.json 파일은 설치 스크립트가 실행된 후 프로젝트 디렉토리 베이스의 ./bin/global_conf.json에서 찾을 수 있습니다. 다음은 특정 게이트웨이 구성에 대해 global_conf.json 파일에서 편집할 수 있는 몇 가지 엔터티 목록입니다.

1) "radio_0" 또는 "radio_1" 구성, 특히 주파수 매개변수와 최소 및 최대 주파수 스위프 매개변수

2) "gateway_conf" 섹션, 특히 게이트웨이 ID 또는 게이트웨이의 EUI.

3) 동일한 gateway_conf 개체의 서버 위아래 포트와 TTN 서버 주소가 있는 경우 자신의 애플리케이션 서버 주소의 주소가 있는 경우

보드 재설정:

라즈베리 파이를 시작할 때마다 첨부된 RAK831 lora 모듈을 재설정하는 것이 좋습니다. 두 가지 방법이 있습니다.

• 셸 스크립트를 통해:

LoRa 드라이버가 하드웨어에 액세스하기 전에 RAK831을 재설정하기 위해 작은 셸 스크립트를 작성할 수 있습니다. 셸 스크립트의 내용은 다음 예와 같을 수 있습니다(Raspberry Pi의 GPIO 17(핀 11)가 RAK831의 재설정 핀에 연결되어 있다고 가정).

#!/bin/bash
에코 "17"> /sys/class/gpio/export
에코 "아웃"> /sys/class/gpio/gpio17/direction
에코 "1"> /sys/class/gpio/gpio17/value
절전 5
에코 "0"> /sys/class/gpio/gpio17/value
절전 1
에코 "0"> /sys/class/gpio/gpio17/value

이 라인은 "rak831_reset.sh"라는 파일에 저장할 수 있습니다. 집선 IC를 깨끗한 상태로 유지하려면 부팅할 때마다 이 스크립트를 한 번만 호출해야 합니다.

• Wiring pi를 통해:

호스트 시스템이 Raspberry Pi인 경우 사용자는 작은 C-Tool을 작성하여 RAK831을 재설정할 수 있습니다. Raspberry Pi의 GPIO 핀에 액세스하기 위해 낮은 수준의 세부 사항을 처리하는 "wiringPi"라는 라이브러리가 있습니다. 라이브러리는 http://wiringpi.com에서 다운로드할 수 있습니다. 설치 및 사용 지침을 얻으려면 이 사이트를 참조하십시오. RAK831_reset.c 파일의 내용은 다음과 같습니다.

#include
#include
#define GPIO_RESET_PIN 0 // 와이어링파이 매핑 보기!
int main() {
wiringPiSetup();
pinMode(GPIO_RESET_PIN, OUTPUT);
digitalWrite(GPIO_RESET_PIN, HIGH);
sleep(5);
digitalWrite(GPIO_RESET_PIN, LOW);
반환;
}

집선기 IC를 깨끗한 상태로 유지하려면 부팅할 때마다 이 도구를 한 번만 호출해야 합니다.

gcc -Wall -o 깜박임 깜박임.c -lwiringPi
sudo ./blink

TTN 네트워크에 게이트웨이 등록:

노드가 클라우드로 데이터를 보내도록 하려면 TheThingsNetwork는 lora를 통해 lora 노드가 보낸 데이터를 구문 분석하고 저장하는 클라우드 서비스를 제공합니다.

자세히 보기:RAK 831 Lora 게이트웨이 및 RPi3 시작하기