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 via linhas de comando o acesso à rede LoRaWAN (AU915,OTAA) e então será enviado um texto "HELLO" via OTA, AU915, ao servidor LoRaWAN TTN (The Thing Networks).
BETA - EM TESTES - APENAS PARA PROGRAMADORES COM RIOT IOT
Baseado no lora-e5-dev-mini
Compilado no WSL2 (Ubuntu on Windows), mas pode ser também no MinGW ou Ubuntu.
LSM110A Starter KIT
Módulo
O que é TTN
A Rede de Coisas (TTN) é uma iniciativa iniciada pela sociedade civil holandesa. O objetivo é ter redes LoRaWAN instaladas em todas as cidades do mundo. Ao interconectar essas redes locais, a TTN quer construir uma infra-estrutura mundial para facilitar uma Internet das Coisas (IoT) pública.A The Things Network (TTN) é o servidor IoT na nuvem utilizado nesse projeto. É um dos servidores gratuitos para LoRaWAN mais utilizados, com mais de 90 mil desenvolvedores, mais de 9 mil gateways de usuários conectados à rede ao redor do mundo e mais de 50 mil aplicações em funcionamento.A TTN comercializa "nós" e gateways LoRa e provê treinamento individual e coletivo para empresas e desenvolvedores que desejam utilizar o LoRa. Possui uma comunidade bem ativa nos fóruns, sempre colaborando e ajudando a resolver problemas, além de prover diversos meios de integrar a TTN com a aplicação que se deseja usar. Possui integração nativa com diversas aplicações como: Cayenne (utilizado nesse trabalho), Hypertext Transfer Protocol (HTTP), permitindo ao usuário realizar uplink para um gateway e receber downlink por HTTP, OpenSensors e EVRYTHNG . Caso o usuário queira criar sua própria aplicação, a TTN disponibiliza Application Programming Interface (API) para uso com Message Queuing Telemetry Transport (MQTT) e diversos Software Developer Kits (SDK) para uso com as linguagens Python, Java , Node.Js , NODE-RED e GoA rede TTN utiliza o protocolo LoRaWAN objetivando uma cobertura em longo alcance para os dispositivos da rede, caracterizando-a assim com uma Wide Area Network (WAN). Devido ao baixo consumo de energia e ao uso da tecnologia LoRa, é chamada de LPWAN (Low Power Wide Area Network). O grande diferencial da TTN é seu estabelecimento como uma rede aberta (open-source) e colaborativa (crowd-sourced), onde qualquer usuário pode contribuir instalando um gateway em sua residência.Os elementos da TTN são classificados como:• Endpoints (nós): Os dispositivos responsáveis pela camada de sensoriamento da rede, o endpoint LoRaWAN. Podem coletar informações através de sensores e também acionar dispositivos/máquinas via atuadores. São configurados através de uma das três classes distintas do protocolo LaRaWAN;• Gateways: Elementos responsáveis por concentrar e processar as informações enviadas pelos endpoints. Os gateways em geral estão conectados a internet, seja por WiFi/Ethernet ou 3G/4G em locais remotos. Mesmo que uma mesma rede LoRaWAN tenha diferentes objetivos, baseados em aplicações distintas, os gateways possuem o objetivo comum de fornecer a maior área de cobertura possível;• Aplicações: Conectar e interligar os diferentes dispositivos da rede TTN para o fornecimento de informações gerais sobre a coleta de dados dos dispositivos.
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
Entre no CHIRPSTACK
Configuração do aplicativo do LSM110A
Antes de criar o aplicativo e ingressar em uma rede LoRaWAN, você precisa de uma conta em um provedor de back-end LoRaWAN. Em seguida, crie um aplicativo LoRaWAN e registre seu dispositivo. Como este aplicativo foi fortemente testado com o backend fornecido pelo CHIRPSTACK. Assim que seu aplicativo e dispositivo forem criados e registrados, você terá várias informações (fornecidas pelo provedor LoRaWAN).
Assim que seu aplicativo e dispositivo forem criados e registrados, você terá várias informações fornecidas pelo provedor LoRaWAN:- O tipo de procedimento de JOIN: ABP (Ativação por personalização) ou OTAA (Ativação Over The Air)
- O dispositivo EUI: uma matriz de 8 bytes
- A aplicação EUI: uma matriz de 8 bytes
- A chave do aplicativo: uma matriz de 16 bytes
- O endereço do dispositivo: uma matriz de 4 bytes, necessária apenas com o procedimento de junção ABP
- A chave de sessão do aplicativo: uma matriz de 16 bytes, necessária apenas com o procedimento de junção ABP
- A chave de sessão de rede: uma matriz de 16 bytes, necessária apenas com o procedimento de junção ABP
- Depois de obter essas informações, edite o Makefile adequadamente ou use os comandos set/get no shell do aplicativo de teste.
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
- Acesse TTN e pegue credenciais
loramac set deveui xxxxxxfxxex3xx9e
loramac set appeui 0000000000000001
loramac set appkey 8311413bf104565f9cc39f9c05663f1
loramac join otaa
Enviando um HELLO - loramac tx Hello
Downlink
MONTAGEM
VSC
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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