全面拆解和构建5G物联网-3：LoRa终端搭建的总体思路、步骤与架构

搭建的LoRa终端的总体思路与步骤：

1. 搭建的LoRa终端的系统需求和目标

2. 设计LoRa终端的目标系统

3. 设计LoRa终端的主机开发环境

4. 设计LoRa终端的软件架构

5. 构建LoRa终端的实际硬件开发平台

6. 构建LoRa终端的实际软件开发平台

7. 迭代式实现LoRa终端的软件功能

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1. LoRa终端系统的系统需求目标

（1）搭建一个低功耗的LoRa的通用终端，用于远距离传输传感器采集到数据。

（2）能够支持多种传感器信息的采集，包括温度、湿度、压力、GPS定位等。

（3）LoRa的终端主要用于LoRa协议的学习、开发调试，并非最终产品，因此暂不考虑终端相关的机械、外观、生产等。

（4）尽可能的利用开源的、通用的软件和硬件平台实现。

（5）支持LoRa MAC层标准，便于接入到第三方LoRa服务器。

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2. 设计LoRa终端的目标系统

LoRa终端开发版提供三类的对外接口

（1）传感器接口

传感器类型：温度、湿度、速度、液压、GPS定位、摄像头、三轴传感器等。

设备接口：采用单片机MCU的外部设备总线，包括GPIO、SPI、I2C、串口、工业CAN总线、显示屏LCD总线。

（2）LoRa的射频天线接口

用于发送和接收LoRa的射频电磁波信号，天线的长度与电磁波的波长相关。

（3）LoRa主机调试接口

串口：考虑到大量的笔记本没有提供串口，因此需要通过串口转USB芯片，提供USB串口

仿真接口：用于下载目标程序和调试目标程序，仿真器接口包括：Jtag接口（10 pin）、SWD接口（20 pin）、SWIM接口(4 pin）。

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3. 设计LoRa终端的主机开发环境

• 主机开发环境：Protel99SE：用于开发原理图和PCB.
• 串口程序：用于查看目标系统的程序执行的串口打印结果，如secureCRT等，这里的工具很多。
• MCU继承开发环境：用来开发目标程序，包括编辑、编译、汇编、连接，特别是需要一个交叉编译器。这里工具有MCU硬件厂家提供的集成开发工具，如ST Visual Develop，也包括一些第三方厂家开发的通用继承开发环境，如IAR for ARM。
• 目标系统的目标代码：这是通过集成开发工具的交叉编译编译出来的目标代码，包括中间每个源文件的目标代码，还包括最终连接后的在目标板上可执行程序。

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4. 设计LoRa终端的软件架构

这是主要值上图中的源代码部分：

• 目标系统的源代码：源代码是通过集成开发工具的工程文件来管理和维护的。包括MCU芯片厂家提供的MCU lib和外设接口驱动程序，也包括传感器设备的驱动程序、LoRa芯片驱动程序、LoRa MAC层协议。这些程序都不需要我们重新开发，可以理工芯片厂家提供的开源代码。而用户定制程序，属于代码集成，与业务相关和硬件电路板相关，需要我们开发。为了降低这块程序的开发量，通常可以基于开发板厂家提供的demo程序开发或基于LoRa芯片厂家提供的demo程序进行开发。

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5. 构建LoRa终端的实际硬件开发平台

（1）LoRa射频芯片的选择

（2）MUC芯片的选择

（3）LoRa终端开发板的选择（可以通过淘宝购买）

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6. 构建LoRa终端的实际软件开发平台

（1）来自于LoRa官网上的开源代码

（2）来自MCU厂家官网上的开源代码

（3）来自集成开发工具提供的内置的开源库

（4）来LoRa终端开发板提供商（淘宝）提供的非开源代码

（5）自己写的特定应用的demo和业务代码

 

7. 迭代式实现LoRa终端的软件功能

（1）MCU的初始化与代码的执行，并能够通过SPI总线操作和管理LoRa的射频芯片

（2）两个LoRa终端，实现点对点裸数据格式通信：打通MCU通过LoRa射频芯片进行通信的通路。

（3）两个LoRa终端+LoRa基站实现点对多点的裸数据格式通信：打通LoRa终端到LoRa基站之间的通路。

实现LoRa MAC协议，支持Class A, B，C三种选项,  并与LoRa基站进行通信

（4）从传感器接收数据、并通过LoRa空中接口与LoRa的基站进行通信

（5）LoRa终端通过LoRa基站，使用LoRo MAC协议与LoRa的核心网服务器进行通信。

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后记：

后续将继续深入讨论上述的步骤5-7。