O objetivo deste BLOG é demonstrar como é possível utilizar o RIOT para programação do WISOL LSM110A. Foi utilizado o Starter Kit LSM110A para o teste. O exemplo permitirá com linhas de comando o envio de texto via LoRa (ABP, AU915) ao servidor U-BLOX ThingStream MQTT (configurado no Gateway da Dragino), ou seja, não será necessário ter um servidor LoRaWAN TTN ou CHIRPSTACK.
Baseado no lora-e5-dev-mini
BETA - EM TESTES - APENAS PARA PROGRAMADORES COM RIOT IOT E CONHECEDORES DO DRAGINO GATEWAY - (OPENWRT E MQTT)
Compilado no WSL2 (Ubuntu on Windows), mas pode ser também no MinGW ou Ubuntu.
LSM110A Starter KIT
Módulo
MQTT
Para os dispositivos de Internet das Coisas (IoT), a conexão com a Internet é um requisito. A conexão com a Internet permite que os dispositivos trabalhem entre si e com serviços de backend. O protocolo de rede subjacente da Internet é o TCP/IP. Desenvolvido com base na pilha TCP/IP, o MQTT (Message Queue Telemetry Transport) tornou-se o padrão para comunicações de IoT.
Ambiente thingstream
Características:
- o custo do Thingstream como um MQTT Broker é muito menor do que o custo daqueles associados ao Azure e AWS;
- o gerenciador de fluxo de dados é uma excelente vantagem, dados podem ser tratados no servidor e então encaminhados;
- permite programação Node.js;
- a segurança é diferente e muito mais simplificada do que tentar fazer uma troca de certificados com a AWS etc;
- tem uma conexão segura em vez do dispositivo. Isso realmente simplifica a integração;
- capacidade de se inscrever em vários tópicos diferentes;
- nós para acessos para vários serviços da AWS Amazon, Azure IoT, IBM Watson, IFTTT (DashBoard e uma infinidade de outras opções)
- criação de Coisas (Thing);
- monitoração de eventos MQTT;
- alertas quando algo não vai bem.
No modo tradicional, se você quer acessar AWS, AZURE, etc:
- você deve fazer registro
- gerar certificados
- manter, guardar e proteger seus Certificados
- despachar cada Certificado um por um para os Devices na produção
- você precisa manter identidades diferentes por cada um dispositivo e entregá-los com segurança
- fortes impactos na complexidade na logística, produção tempo, configuração do sistema e custos de manutenção
Com ThingStream, se você quer acessar AWS, AZURE, etc:
- você deve fazer um registro de CA (certificate authority) (Access ID e Secret Key), exemplo, IAM na AMAZON.
- quando você cria um Device (Things) no ThingStream, você deve pegar as credenciais (Username, Password, Client ID) (Device Certificate), basicamente muda Client Id e Password para cada Device
- utilize estas credenciais (Things) (Username, Password e Client ID) no Device (U-BLOX NINA W106) para acessar o ThingStream via MQTT
- crie Tópicos (Topics) que devem acessados pelos Devices (U-BLOX NINA W106), ou seja, para fazer Publish ou Subscribe
- no DATAFLOW manager (Flows), o Nó ThingStream Subscribe deve estar conectado à um Tópico previamente criado para o seu Device (U-BLOX NINA W106), é por ele que começa o disparo para o DATAFLOW manager
- Dentro do DATAFLOW pode de ter vários Nós ThingStream Subscribe
- no DATAFLOW manager tenha fácil acesso à AWS, AZURE, etc utilizando Access ID e Secret Key e então solicite os serviços disponíveis (S3, LAMBDA, etc) (No caso da AMAZON)
Dentro do ThingStream você tem o FLOW, o que permite tratar e encaminhar os dados para outros lugares.
Saldo de "Publish"
Registros dos Eventos
RIOT: O sistema operacional amigável para a Internet das Coisas.
O RIOT alimenta a Internet das Coisas, como o Linux alimenta a Internet. O RIOT é um sistema operacional gratuito e de código aberto desenvolvido por uma comunidade de base que reúne empresas, universidades e entusiastas, distribuídos em todo o mundo.
O RIOT é um sistema operacional de IoT com recursos em tempo real. Foi desenvolvido por um consórcio de universidades na Alemanha e na França, que incluía a Universidade Livre de Berlim, o Instituto Francês de Pesquisa em Ciência da Computação e Automação e a Universidade de Ciências Aplicadas de Hamburgo. É lançado sob a Licença Pública Geral Menor GNU (LGPL).
É baseado na arquitetura de microkernel e é executado em microcontroladores de 8 a 32 bits. O RIOT suporta multithreading e toda a pilha de rede IoT.
O RIOT suporta a maioria dos dispositivos IoT de baixa potência e arquiteturas de microcontroladores (32 bits, 16 bits, 8 bits). O RIOT tem como objetivo implementar todos os padrões abertos relevantes que suportam uma Internet das Coisas conectada, segura, durável e amiga da privacidade.
O RIOT é um desenvolvimento amigável
Programe como você está acostumado. Não perca tempo com ambientes novos ou complexos.
Programação padrão em C ou C ++
Ferramentas padrão como gcc, gdb, valgrind
Código dependente de hardware minimizado
Zero curva de aprendizado para programação incorporada
Codifique uma vez, execute em plataformas de 8 bits (por exemplo, Arduino Mega 2560), plataformas de 16 bits (por exemplo, MSP430) e em plataformas de 32 bits (por exemplo, ARM)
Conformidade parcial com POSIX. Rumo à conformidade total com POSIX.
Desenvolva no Linux ou Mac OS usando a porta nativa, implemente no dispositivo incorporado
O RIOT é favorável aos recursos
Beneficie-se de uma arquitetura de microkernel e de um agendador sem marcação em dispositivos muito leves.
Robustez e flexibilidade da footprint de código
Permitindo a máxima eficiência energética
Capacidade em tempo real devido à latência de interrupção ultra baixa (~ 50 ciclos de clock) e agendamento com base em prioridades
Multiencadeamento com sobrecarga de encadeamento ultra baixo (<25 bytes por encadeamento)
O RIOT é amigável à Internet das coisas
Prepare seus aplicativos para as coisas menores da Internet com suporte comum ao sistema.
6LoWPAN, IPv6, RPL e UDP
CoAP e CBOR
Alocação de memória estática e dinâmica
Temporizadores de alta resolução e longo prazo
Ferramentas e utilitários (shell do sistema, SHA-256, filtros Bloom, ...)
Estrutura do RIOT
LSM110A E RIOT
Como o módulo LSM110A é baseado no chip STM32WL55 (CPU), será possível rodar o RIOT sem problemas.
O link abaixo, é roteiro Básico para que você possa preparar o ambiente para programar o LSM110A
Durante o processo você "deverá" instalar
git, Arm Toolchain, gcc, make, python3, pip3
Clone RIOT OS
git clone github.com/RIOT-OS/RIOT.gitcd RIOT
Editando arquivos em
\RIOT\tests\pkg_semtech-loramac
Makefile
BOARD ?= lora-e5-dev
include ../Makefile.tests_common
BOARD_WITHOUT_LORAMAC_RX := \
arduino-mega2560 \
i-nucleo-lrwan1 \
stm32f0discovery \
waspmote-pro \
LORA_DRIVER ?= sx126x_stm32wl
LORA_REGION ?= AU915
USEPKG += semtech-loramac
USEMODULE += $(LORA_DRIVER)
# load loramac RX if board supports it
ifeq (,$(filter $(BOARD),$(BOARD_WITHOUT_LORAMAC_RX)))
USEMODULE += semtech_loramac_rx
endif
USEMODULE += auto_init_loramac
USEMODULE += shell
USEMODULE += shell_cmds_default
USEMODULE += fmt
FEATURES_OPTIONAL += periph_eeprom
# Default IotLab Config to run the test
ifneq (,$(filter iotlab%,$(MAKECMDGOALS)))
IOTLAB_NODES ?= 1
IOTLAB_TYPE ?= st-lrwan1:sx1276
IOTLAB_SITE ?= saclay
include $(RIOTBASE)/dist/testbed-support/Makefile.iotlab
endif
include $(RIOTBASE)/Makefile.include
RIOT\build\pkg\semtech-loramac\src\mac\region
REGION_AU915.C (SUB-Bands)
void RegionAU915InitDefaults( InitType_t type ) { switch( type ) { case INIT_TYPE_INIT: { // Channels // 125 kHz channels for( uint8_t i = 0; i < AU915_MAX_NB_CHANNELS - 8; i++ ) { Channels[i].Frequency = 915200000 + i * 200000; Channels[i].DrRange.Value = ( DR_5 << 4 ) | DR_0; Channels[i].Band = 0; } // 500 kHz channels for( uint8_t i = AU915_MAX_NB_CHANNELS - 8; i < AU915_MAX_NB_CHANNELS; i++ ) { Channels[i].Frequency = 915900000 + ( i - ( AU915_MAX_NB_CHANNELS - 8 ) ) * 1600000; Channels[i].DrRange.Value = ( DR_6 << 4 ) | DR_6; Channels[i].Band = 0; } // Initialize channels default mask ChannelsDefaultMask[0] = 0xFF00; ChannelsDefaultMask[1] = 0x0000; ChannelsDefaultMask[2] = 0x0000; ChannelsDefaultMask[3] = 0x0000; ChannelsDefaultMask[4] = 0x0000; ChannelsDefaultMask[5] = 0x0000;
Compilandomake BOARD=lora-e5-dev -C tests/pkg_semtech-loramac
TESTANDO NO WISOL LSM110Atext data bss dec hex filename 62604 184 7584 70372 112e4 /home/ubuntu/RIOT/tests/pkg_semtech-loramac/bin/b-l072z-lrwan1/tests_pkg_semtech-loramac.elf make: Leaving directory '/home/ubuntu/RIOT/tests/pkg_semtech-loramac' ubuntu@DESKTOP-GRCNLV8:~/RIOT$
Na pasta
/home/ubuntu/RIOT/tests/pkg_semtech-loramac/bin/lora-e5-dev
será gerado o tests_pkg_semtech-loramac.bin
Utilize STM32 PROGRAMMER para gravar
Abra o Emulador de Terminal
TX1 e RX1 do KIT LSM110A
Usando o SHELL
Este aplicativo fornece o comando loramac para configurar o MAC, juntar-se a uma rede e enviar/receber dados para/a partir de uma rede LoRaWAN. Subcomandos tx e join estão bloqueados até que o MAC esteja pronto. Classe A é ativado por padrão.
OTA
Juntando-se com over the air activation (OTA)
Defina seu dispositivo EUI, aplicativo EUI, chave de aplicativo:
> loramac set deveui AAAAAAAAAAAAAAAA
> loramac set appeui BBBBBBBBBBBBBBBB
> loramac set appkey CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCJunte-se a uma rede usando o procedimento OTAA:
> loramac join otaa
Join procedure succeeded!Unindo-se à ativação por personalização (ABP)
OTAA é sempre preferido em cenários do mundo real. No entanto, a ABP pode ser prática para testes ou workshops.
Defina o endereço do dispositivo, a chave da sessão da rede, a chave da sessão do aplicativo:
> loramac set devaddr AAAAAAAA
> loramac set nwkskey BBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBB
> loramac set appskey CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCJunte-se a uma rede usando o procedimento ABP:
> loramac join abp
Join procedure succeeded!Salvar contadores de quadros na memória flash não é (ainda) suportado. Antes de enviar dados, é necessário limpar contadores de quadros no Servidor de Rede! Caso contrário, as mensagens de uplink não funcionarão.
NOTA: Se usar TTN com ABP, certifique-se de definir a taxa de dados correta para RX2. Caso contrário, mensagens confirmadas e de downlink não funcionarão. O datarate para RX2 deve ser DR3 (SF9BW125) como visto na visão geral das frequências LoRaWAN:
> loramac set rx2_dr 3Envio e recebimento de dados
Enviar dados confirmáveis na porta 2 (cnf e porta são opcionais):
> loramac tx This\ is\ RIOT! cnf 2Envie dados não cconfirmáveis sobre a porta 10:
> loramac tx This\ is\ RIOT! uncnf 10Ao usar mensagens de downlink classe A (modo padrão) serão recebidas no próximo uplink:
> loramac tx hello
Data received: RIOT, port: 1Outros comandos shell
Salve a configuração LoRaWAN do dispositivo (EUIs e chaves) em EEPROM (se fornecido pelo microcontrolador):
> loramac saveNa próxima reinicialização do dispositivo, esses parâmetros serão lidos automaticamente a partir do armazenamento não volátil EEPROM e, portanto, você pode se juntar diretamente à rede sem inseri-los novamente da linha de comando.
Remova a configuração LoRaWAN armazenada anteriormente:
> loramac eraseAlterne o índice de taxa de dados padrão (de 0 a 16). 5 é para SF7, BW125:
> loramac set dr 5Mude para taxa de dados adaptativo (DataRate)
loramac set adr onExecute um comando Link Check (será acionado na próxima transmissão):
> loramac link_checkA lista de comandos disponíveis:
> help
help
Command Description
---------------------------------------
loramac control the loramac stack
reboot Reboot the nodeSequência de testes
- Pegue as credenciais do LSM110A, no caso são os valores Default na FLASH, durante a geração do Binário do RIOT.
loramac get devaddr
DEVADDR: 00000000
loramac get nwkskey
NWKSKEY: 00000000000000000000000000000000
loramac get appskey
APPSKEY: 00000000000000000000000000000000
Cadastrando ABP keys
00000000|0000..|0000...
Apontando para ThingStream
LoRaWAN para MQTT
loramac tx hello uncnf 1
Topic
ThingStream MQTT recebendo pacotes
TESTES EXTRAS
MONTAGEM
VSC
VÍDEO
loramac tx AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA uncnf 1
DÚVIDAS
FORUMS RIOT
REFERÊNCIAS
Sobre a SMARTCORE
A SmartCore fornece módulos para comunicação wireless, biometria, conectividade, rastreamento e automação.
Nosso portfólio inclui modem 2G/3G/4G/NB-IoT/Cat.M, satelital, módulos WiFi, Bluetooth, GNSS / GPS, Sigfox, LoRa, leitor de cartão, leitor QR code, mecanismo de impressão, mini-board PC, antena, pigtail, LCD, bateria, repetidor GPS e sensores.
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