LoRaWAN模组LSD4WN-2L717M90小白使用手册

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　　背景

　　本文主要描述如何通过LoRaWAN开发板配置LoRaWAN模组：LSD4WN-2L717M90入网

　　本文先进行概述得介绍后，对该模组如何轻松上手到调试完成进行说明。

　　该模组如果想无障碍的使用起来需要经过如下步骤：

　　过程

　　1. 概述

　　LSD4WN-2L717M90 是利尔达物联网技术有限公司研制的一款 LoRaWAN End Node 模块。该模块集成了LoRaWANTM协议栈，符合 LoRa Alliance 发布的 LoRaWANTM Specification 1.0.2 Class A/C 标准。模块采用串行接口与用户设备进行数据、指令交互，可以方便地为用户提供快速 LoRaWAN 网络接入和无线数据传输等功能。

　　1.1 LoRaWAN简介

　　LoRaWAN 属于一种低功耗广域网网络(LPWAN)规范，适用于多种物联网低功耗(IoT)应用场合，如自动抄表、智慧城市、智能家居、工业自动化等。LoRaWAN 由 LoRa 联盟推动。

　　1.1.1 LoRaWAN设备类型

　　LoRaWAN 协议针对低功耗、电池供电的传感器等应用进行了不同等级的优化，分成不同级别的终端类型，以优化网络延迟和电池寿命间的平衡关系，具体如表 1-1 所示；同时为最大限度地提升终端设备的电池寿命和整体网络容量，LoRaWAN 网络服务器通过一种自适应数据速率（ADR）的方法管理每个终端速率和功率等。其中A代表All，B代表Beacon，C代表Continuous

　　1.1.2 LoRaWAN设备网络激活（入网）模式

　　注：
　　（1）出厂固件已烧好 DevEui，AppEui 和 AppKey 供用户自行烧写。
　　（2）若设置为 ABP 激活，则必须开启热启动。

激活方式	描述	所需参数
Over the Air Activation (OTAA)	模块通过加入网络（JOIN）操作，来获得网络安全密钥	DevEui、AppEui、AppKey，同时设置为OTAA激活方式
Activation by Personalization (ABP)	模块本地已经保存网络会话密钥、应用加密密钥等，可以加入指定的LoRaWAN服务器	DevAddr、NwkSkey、AppSkey，同时设置为ABP激活

　　2. 工作机制

　　2.1 系统状态

　　模块定义了两种系统状态，分别是睡眠状态与激活状态。
　　（1）WAKE 引脚被拉低，模块进入睡眠状态。此状态下用户无法执行任何指令、数据通信等操作，但模块会保存系统当前的运行状态、配置参数等。
　　（2）WAKE 引脚被拉高，模块进入激活状态。此状态下用户可进行 LoRaWAN 数据收发、参数配置等操作。

　　用户通过 WAKE 引脚来选择模块的系统状态，如表 2-1 所示。

　　2.2 工作模式　　激活状态包含了两种工作模式，分别是透传模式与指令模式：
　　（1）指令模式主要用于参数配置、状态读取等。在指令模式下，用户发送完一条参数配置或状态读取的指令时，都需等待模块返回”OK”后，再进行下一条指令操作，否则可能会导致本条指令无效。
　　（2）透传模式主要用于发送与接收应用数据。在透传模式下，若模块被选定为 OTAA 激活，在未加入网络的情况下，默认会自动执行加入网络（JOIN）操作。模块正常加入网络，才可以提供有效的 LoRaWAN
数据服务。在与服务器通信过程中，根据模块与服务器两者之间的通信状态，可分为连接状态与连接丢失状态。

　　用户通过 MODE 引脚注 2-1 来选择模块的工作模式，如表 2-2 所示。

　　2.3 指令模式

　　指令模式主要用于模块参数配置、状态读取等。用户通过串口发送 AT 指令来访问模块，从而进行寄存器的读写配置、状态寄存器的查询等操作。

　　2.3.1 AT指令

　　指令模式采用 AT 协议解析，传输 ASCII 格式数据。其中做如下约定，如表 3-1 所示。

　　注：在指令模式下，输入AT指令，必须以回车作为结束符，即\r或者0x0D。

　　AT 指令返回值根据指令结果的不同，具有不同返回值，如表 3-2 所示

　　2.4 透传模式

　　透传模式主要用于发送与接收应用数据。在透传模式下，模块若未加入 LoRaWAN 网络，首先执行注册入网，直至成功加入网络；在成功加入网络后，模块可正确处理用户数据，进行有效的空口数据交互与串口
数据交互。

　　2.5 开发板程序下载

　　2.5.1 连接开发板至PC

　　使用带有数据传输功能的Micro USB线连接开发板到PC，将电源选择拨码开关切换到 USB 端，使用 USB 对开发板进行供电；将串口选择拨码开关 S1 拨至 MCU 端，使得 MCU 串口与电脑正确连接。

　　注：首次连接需至PC的设备管理器检查是否连接正常，若连接正常，会在端口中显示当前串口名称及串口号，否则需下载cp210x_usb驱动

　　2.5.2 程序下载

　　开发板程序通过JIink或STlink下载，下载接口在开发板左下角，如下图所示。可以通过“J-FLASH”下载 bin 文件，也可以在直接通过 IAR 或者 Keil5 等编译，这里使用keil5进行编译下载

　　注：首次下载需在设备管理器检查是否存在J-Link驱动，否则需下载J-Link driver

　　2.6 硬件连接

　　LoRaWAN模组LSD4WN-2L717M90连接至LoRaWAN开发板，并连接天线；同时通过USB口将模组连接到电脑。

　　2.7 AT指令配置

　　程序下载完成后，可使用串口工具（如sscom）配置AT指令，选择对应的串口，波特率为115200，打开串口

　　2.8 模组工作模式切换

　　模组工作模式分为命令模式与透传模式。命令模式下通过AT指令读取状态或配置参数，透传模式下发送与接收用户数据。设备开机后默认为命令模式，可发送AT指令测试命令模式是否工作正常。可通过开发板上的K1按键切换模组工作模式。

　　2.9 配置模组入网-OTAA

　　2.9.1 入网参数配置

　　在命令模式下，通过AT指令配置模组使用OTAA入网所需参数
　　DevEUI：以16进制表示，共8个字节，为全网唯一的设备标识符，类似MAC地址的含义。
　　AppEUI：以16进制表示，共8个字节，通常标识唯一的应用提供者。
　　AppKey：以16进制表示，共16个字节，应用程序密钥，通常由应用提供者分配给模组，用于无线激活过程中的数据加密。

　　注：若需掉电存储，配置完成后需执行AT+SAVE命令并执行AT+RESET复位模块。配置完成后通过开发板的K1按键切换到透传模式，只有透传模式下，模组发起入网请求。

　　2.9.2 添加节点到lierda LoRaWAN NS平台

　　2.9.2.1 登录lierda LoRaWAN NS平台

　　2.9.2.2 添加节点

　　确保一台LoRaWAN网关已添加到NS并成功上线，在首页->项目管理->网关->设备管理界面添加节点。

　　2.9.2.3 选择设备入网模式

　　选择添加OTAA设备

　　2.9.2.4 OTAA入网参数填写

　　其中devEUI，appEUI，appKey，cls类型，lwan版本需与节点保持一致。

　　2.9.2.5 入网交互查询

　　节点添加完成后，在首页->项目管理->网关->设备管理->节点->查看数据界面可查询节点入网信息，对于OTAA入网模式的节点，需同NS进行Join Request及Join Accept的交互才可成功入网

　　2.9.2.6 上行数据发送

　　由模组发起，可通过串口发送任意数据，这里以发送lierda为例，可在上行数据中找到UpCnt查看此条数据的帧计数。

　　2.9.2.7 上行数据接收

　　在首页->项目管理->网关->设备管理->节点->查看数据界面中找到具有相同帧计数的数据，点击详情查看payload，数据格式为16进制

　　此段数据的payload为6C69657264610D0A，

　　可通过在线数据转换工具将16进制数据转换为字符串校验payload是否正常。

　　2.9.2.8 下行数据发送

　　由NS发起，在首页->项目管理->网关->设备管理->节点->节点调试界面输入调试内容后提交，节点调试模式可选择字符串或16进制，这里以发送lierda_test为例。

　　2.9.2.9 下行数据接收

　　由于模组工作在Class A模式，数据上行后才后打开接收窗口，因此先发送一条上行数据，若接收到下行数据，数据前会标识[DN]，可看到模组接收到lierda_test。

　　2.10. 配置模组入网-ABP

　　2.10.1 入网参数配置

　　在命令模式下，通过AT指令配置模组使用ABP入网所需参数
　　DevEUI：以16进制表示，共8个字节，为全网唯一的设备标识符，类似MAC地址的含义。
　　DevAddr：以16进制表示，共4个字节，设备地址，用来标识终端在一个LoRaWAN网络中的唯一地址。
　　NwkSkey：以16进制表示，共16个字节，网络会话密钥，用于保障终端节点传输到网络服务器之间的数据的完整性
　　AppSkey：以16进制表示，共16个字节，应用会话密钥，用于加密传输的数据，保障终端节点到应用服务器之间的数据的机密性。

　　注：
　　（1）配置模组入网模式为ABP，同时需开启热启动。
　　（2）若需掉电存储，配置完成后需执行AT+SAVE命令并执行AT+RESET复位模块。配置完成后通过开发板的K1按键切换到透传模式。

　　2.10.2 添加节点到lierda LoRaWAN NS平台

　　2.10.2.1 登录lierda LoRaWAN NS平台

　　2.10.2.2 添加节点

　　确保一台LoRaWAN网关已添加到NS并成功上线，在首页->项目管理->网关->设备管理界面添加节点。

　　2.10.2.3 选择设备入网模式

　　选择添加ABP设备

　　2.10.2.4 ABP入网参数填写

　　其中devAddr，devEUI，appsKey，nwksKey, cls类型，lwan版本需与节点保持一致。

　　2.10.2.5 对于使用ABP入网模式的终端设备，在第一个上行数据成功后默认入网成功

　　2.10.2.6 上行数据发送

　　由模组发起，可通过串口发送任意数据，这里以发送LIERDA为例，可在上行数据中找到UpCnt查看此条数据的帧计数。

　　2.10.2.7 上行数据接收

　　在首页->项目管理->网关->设备管理->节点->查看数据界面中找到具有相同帧计数的数据，点击详情查看payload，数据格式为16进制

　　此段数据的payload为4C49455244410D0A

　　可通过在线数据转换工具将16进制数据转换为字符串校验payload是否正常。

　　2.10.2.8 下行数据发送

　　由NS发起，在首页->项目管理->网关->设备管理->节点->节点调试界面输入调试内容后提交，节点调试模式可选择字符串或16进制，这里以发送lierda111_test为例。

　　2.10.2.9 下行数据接收

　　由于模组工作在Class A模式，数据上行后才后打开接收窗口，因此先发送一条上行数据，若接收到下行数据，数据前会标识[DN]，可看到模组接收到lierda111_test。

　　3. AT指令读取状态-示例

　　3.1 系统指令

　　3.1.1 空指令NOP

　　用于测试模块与用户MCU的串口通信是否正常

　　3.1.2 读取版本VER

　　用于查询产品版本号信息（LoRaWAN协议版本+硬件版本+固件版本+时间版本）

　　当前版本的LoRaWAN协议版本为LoRaWAN1.0.3，硬件版本为CN470P.01，固件版本为02.36.01，时间版本为Jan 25 2022 17:17:23

　　3.1.3 读取串口波特率

　　用于读取透传模式下的串口波特率

　　3.1.4 读取实时时间RTC

　　当前RTC时间为2018年1月1日0时10分26秒

　　3.1.5 读取系统参数SYSTEM

　　模块未开启回显功能

　　3.2 MAC指令

　　3.2.1 读取上行传输类型CONFIRM

　　当前上行传输类型为UnConfirmed message，服务器不会应答上行数据包；重发次数为3次

　　3.2.2 读取激活模式OTAA

　　模块当前为OTAA激活方式，关闭热启动，X3、X4参数保留。

　　3.2.3 读取DEVEUI

　　该模块的DevEUI为00956900000018B7，为全网唯一的设备标识符，类似MAC地址的意义

　　3.2.4 读取APPEUI

　　该模块的AppEUI（JoinEUI）为00956900000018B7

　　3.2.5 读取DEVADDR

　　3.2.6 读取端口号

　　模块当前端口好为0x0A

　　3.2.7 读取CSQ

　　对指定信道进行一次信号质量强度检测，返回当前环境的RSSI

　　模块当前RSSI为-106dBm

　　3.2.8 读取设备类型CLASS

　　读取设备工作模式CLASS，0-Class A，2-Class C。

　　当前设备类型为Class A,

　　3.2.9 读取ADR

　　读取ADR使能控制，0-ADR不使能，1-ADR使能

　　模块当前开启ADR功能

　　3.2.10 读取发送功率POWER

　　当前模块功率为20dBm。

　　3.2.11 读取通信速率DATARATE

　　模块当前通信速率为DR3（SF9，BW125），缺省速率为DR3（SF9，BW125），速率范围DR0~DR5。

　　3.2.12读取BAND

　　读取模块当前的扫描模式，分为6-同频，7-异频

　　当前入网扫描模式为同频

　　3.2.13 读取FREQ

　　读取模块当前可用的频率，查询得到当前频率表，

　　3.2.14 读取注册入网信息JOIN

　　可用于读取注册入网信息

　　当前模块已入网，单词入网扫描在周期为13s，JOIN最大尝试次数为176次，模块已发送1次JOIN请求。

　　3.2.15 读取Link Check

　　当前模块未执行Link Check

　　3.2.16 读取当前RX2参数

　　模块当然RX2速率为DR0，频率为505.3MHz

　　3.2.17 读取CSMA

　　模块当前未开启CSMA功能

　　3.2.18 时间同步TIMESYNC

　　需模块入网成功后执行有效，获取服务器实时时间，并更新本地RTC时间

　　模块当前获取的服务器实时时间为：2022.06.13.10.02.07

　　结论

　　配置LSD4WN-WL717M90模组入网，需事先在Lierda LoRaWAN NS平台中对接一台LoRaWAN 网关，同时模组频点需与网关一致

　　模组入网前应在命令模式下配置好入网模式（OTAA/ABP）及工作模式（Class A/C），模组默认使用OTAA及Class A。

　　如需更改模组入网参数，更改完成后需执行SAVE操作（AT+SAVE）并复位（AT+RESET）模组。