LoRaWAN网关移植记录

之前写的LoRaWAN GW NS代码中提到了已经基于Twisted实现了GW/NS代码。其中NS代码设计起来比较简单。因为许多Linux系统中并没有Twisted，甚至CPython也是比较低的版本。所以必须基于MicroPython的多线程版本backport到低版本CPython中。

兼容性

MicroPython是基于CPython 3.4的，而旧版本CPython大多都是2.7的，甚至更低。一种做法是直接交叉编译MicroPython到这些SBC中，另外就是乖乖滴重新写代码了。

主要的兼容性问题在于Timer和time两个模块。

Timer

MicroPython将Timer归为machine下的模块，因为它的定时器是物理定时器，采用定时中断驱动。同时也正是这个原因，ISR代码大多采用lambda来写。

CPython中，Timer归为threading的子类。本质上是线程，所以CPython下循环定时器代码反而比MicroPython要繁琐。移植后的CPython版本，成了1+3四个线程的程序：主程序+UDP接收+两个定时器线程。

time

因为MicroPython来自CPython 3.4，所以有些高精度的计时方法，如tick_cpu()/tick_us()/sleep_ms()，其实这些也都是MicroPython特有方法，CPython 3.4里不是这些方法。目前我暂时以time.time()的浮点数来替代，理论上精确到0.1us。其实能够实现1ms就不错了。

LoRaWAN下发窗口其实是有时间精度要求的。在LoRaWANPktFwd协议中有三种方式计时：

1. 立即下发；
2. 时间戳下发；
3. GPS时间戳下发。

如果计时有问题，会返回以下错误报告：

Value	Definition
NONE	Packet has been programmed for downlink
TOO_LATE	Rejected because it was already too late to program this packet for downlink
TOO_EARLY	Rejected because downlink packet timestamp is too much in advance
COLLISION_PACKET	Rejected because there was already a packet programmed in requested timeframe
COLLISION_BEACON	Rejected because there was already a beacon planned in requested timeframe
TX_FREQ	Rejected because requested frequency is not supported by TX RF chain
TX_POWER	Rejected because requested power is not supported by gateway
GPS_UNLOCKED	Rejected because GPS is unlocked, so GPS timestamp cannot be used

问题来了，在许多广域应用中，需要借助GPS授时，这当然没有疑问。立即下发也没有问题。反倒是没有严格要求的情况下，一般通过NTP进行授时，能够精确到ms么？好像不能。局域网内1ms，公网一般在100ms左右。如果终端设备没有授时装置，则需要网关不断地Beacon推送时间戳。加上TOF时间，误差真的还蛮大的。

更新（20180930）

基于CPython的多线程设计已经在Ubuntu和OpenWRT中调试完毕，现在只需要对接LoRaWAN USB dongle的HCI接口即可。改HCI接口参考Bluetooth SIG HCI而来，主要做了减法，简化了设计。

祝大家国庆快乐！