Thanapon Tapala

Backend Developer

Embedded Developer

Smart Farmer

Maker

Thanapon Tapala

Backend Developer

Embedded Developer

Smart Farmer

Maker

Blog Post

[LoRa] ตั้งค่า LoRa Server Project เพื่อทำ Private LoRaWAN ครับ (ภาคต่อ)

July 15, 2019 arduino, lora, raspberry pi
[LoRa] ตั้งค่า LoRa Server Project เพื่อทำ Private LoRaWAN ครับ (ภาคต่อ)

อ้างอิงจากบทความ [LoRa] สร้าง Private LoRaWAN ด้วย LoRa Server Project บน Raspberry Pi 3 ผมได้ค้างเรื่องการตั้งค่า LoRa Server Project ไว้ ซึ่งบทความนี้จะแนะนำการตั้งค่า LoRa Server Project เพื่อสร้าง Private LoRaWAN กันครับ

Requirement:

  • Raspberry Pi 3 + Single Channel Packet Forwarding + LoRa Server Project
  • Arduino Promini + RFM95w
  • USB to Serial

เริ่มกันเลยละกันครับจะได้ไม่เสียเวลาาา!!!!!

  • Login เข้าไปยัง LoRa App Server ซึ่ง URL ที่ใช้จะเป็น IP Address ของ Raspberry Pi แล้วตามด้วย Port: 8080 เช่น http://192.168.2.10:8080 โดยใช้ Username/Password: admin/admin
Image for post
Image for post
  • หลังจาก Login เสร็จเรียบร้อยเราจะเข้าไปยังหน้าจัดการ LoRaServer ซึ่งจากตัวอย่างผมได้ทำการสร้าง Application สำหรับทำการทดสอบแล้วนะก็ไม่ต้องสนใจครับ เข้ามายังเรื่องของเราต่อหลังจากนั้นให้ทำเลือก Network-server เพื่อทำการ Server สำหรับ LoRaWAN นะครับ แล้วทำการกด ADD
Image for post
Image for post
  • จากนั้นเราจะเข้ามายังหน้าเพิ่ม Network-Server ซึ่ง parameter ที่เราจะต้องกำหนดจะมีอยู่ 2 อย่างคือ
    – Network-server name คือชื่อ Network-server ที่เราจะใช้เรียกเป็นชื่ออะไรก็ได้ครับ
    – Network-server server คือ Network-server API ที่เราได้จากการติดตั้ง LoRa Server นั้นเองครับ โดยค่า default คือ localhost:8000
  • หลังจากนั้น Add Network-Server ได้เลยครับ
Image for post
  • ทำการเพิ่ม Service-profiles โดยจะมี parameter ที่เราจะต้องกำหนดคือ
    Service-profile name
    Network-Server (มาจากการเพิ่ม Network-server จากขั้นตอนก่อนหน้านี้)
    หลังจากนั้นก็ทำการ create service-profile ได้เลยครับ
Image for post
Image for post
Image for post
  • ขั้นตอนต่อไปทำการสร้าง Device-profiles ซึ่งเราจะต้องกำหนด parameter คือ
    – Device-profile name
    – Network-server
    – LoRaWAN MAC version
    – LoRaWAN Regional Parameters revision
    *** เนื่องจากโปรเจคนี้ผมได้ Library Arduino-LMIC ดังนั้นผมต้องกำหนด LoRaWAN MAC version: 1.0.2, LoRaWAN Regional Parameters revision: A ส่วนการ Authentication นั้นผมใช้แบบ ABP ใน tab JOIN(OTAA/ABP) ก็ไม่ต้องเลือก Device support OTTA ครับเสร็จแล้วก็ Create Device-profile ได้เลยครับ
Image for post
Image for post
Image for post
Image for post
  • จากนั้นก็มาสร้าง Gateway กันครับโดยให้เรากำหนด Gateway-name, Gateway-description, Gateway ID และ Network-Server เรียบร้อยแล้วกด Create Gateway ได้เลยครับ
    ***Gateway ID ได้มาจาก Device ID ที่เราทำการสร้าง Single Channel Gateway นะครับ
Image for post
Image for post
Image for post
Image for post
  • จากนั้นทำการสร้าง Application สำหรับทดสอบการทำงาน LoRaServer กัน
Image for post
Image for post
Image for post
  • ขั้นตอนต่อไปเมื่อเราได้ Application มาแล้วให้เข้าไปสร้าง device ที่จะเชื่อมต่อเข้ากับ LoRa Network ของเราโดยกดเข้าไปที่ชื่อของ Application ได้เลยครับ
Image for post
  • เราก็จะอยู่ในหน้า Application-PrivateLoRaWAN จากนั้นเลือก Create เพื่อสร้าง Device ของเรา
Image for post
  • กำหนด Device name, Device Description,Device EUI และ Device-profile
    ***Device EUI สามารถให้ระบบ generate ได้ครับส่วน Disable frame-counter validation สามารถติ๊กเลือกได้ครับ เพราะมันคือการ ignore frame-counter ทำให้สามารถส่งข้อมูลได้รัวๆ ถึงแม้ตัว End-Device เราจะ reset แล้วเริ่มนับ frame-counter ใหม่ ซึ่งหลังจากที่ End-Device reset ตัว frame-counter ของระบบจะเท่ากับ 0 ด้วย
Image for post
Image for post
  • เสร็จแล้วเลือก tab Activation เพื่อนำข้อมูล Device Address, Network Session key และ Application Session key ไปใช้ในการกำหนด Authentication แบบ ABP ในฝั่งของ End-Device
    ***หากใครไม่มีข้อมูลสามารถให้ระบบ generate data ออกมาได้เลยครับ เสร็จแล้วอย่าลืมกด (Re)Activate Device ด้วยนะครับ
Image for post

End-Device Section

  • คัดลอกโค๊ดด้านล่างนี้ไปแปะลงใน ArduinoIDE ได้เลย โดยให้เปลี่ยน DEVADDR, NWKSKEY และ APPSKEY ตามที่เราได้ตั้งไว้ในขั้นตอนก่อนหน้านี้นะครับ
#include <lmic.h>
#include <hal/hal.h>
#include <SPI.h>

// LoRaWAN NwkSKey, network session key
// This is the default Semtech key, which is used by the early prototype TTN
// network.
static const u4_t DEVADDR = 0x018796ad;
//Set network session key
static const PROGMEM u1_t NWKSKEY[16] = { 0x5f, 0xe9, 0x61, 0x37, 0x4b, 0xe8, 0xaf, 0xb2, 0x1a, 0x7a, 0x44, 0xeb, 0x8d, 0xb5, 0xff, 0x07 };
//Set app session key
static const u1_t PROGMEM APPSKEY[16] = { 0x0a, 0x4c, 0x8d, 0xcc, 0x31, 0xf6, 0xe9, 0x89, 0xb0, 0x09, 0x97, 0xca, 0xfd, 0x2e, 0x05, 0x1b };

// These callbacks are only used in over-the-air activation, so they are
// left empty here (we cannot leave them out completely unless
// DISABLE_JOIN is set in config.h, otherwise the linker will complain).
void os_getArtEui (u1_t* buf) { }
void os_getDevEui (u1_t* buf) { }
void os_getDevKey (u1_t* buf) { }

static osjob_t sendjob;

// Schedule TX every this many seconds (might become longer due to duty
// cycle limitations).
const unsigned TX_INTERVAL = 15;

// Pin mapping
const lmic_pinmap lmic_pins = {
  .nss = 10,
  .rxtx = LMIC_UNUSED_PIN,
  .rst = 6,
  .dio = {2, 4, 5},
};

int channel = 0;

void onEvent (ev_t ev) {
  Serial.print(os_getTime());
  Serial.print(": ");
  switch (ev) {
    case EV_SCAN_TIMEOUT:
      Serial.println(F("EV_SCAN_TIMEOUT"));
      break;
    case EV_BEACON_FOUND:
      Serial.println(F("EV_BEACON_FOUND"));
      break;
    case EV_BEACON_MISSED:
      Serial.println(F("EV_BEACON_MISSED"));
      break;
    case EV_BEACON_TRACKED:
      Serial.println(F("EV_BEACON_TRACKED"));
      break;
    case EV_JOINING:
      Serial.println(F("EV_JOINING"));
      break;
    case EV_JOINED:
      Serial.println(F("EV_JOINED"));
      break;
    case EV_RFU1:
      Serial.println(F("EV_RFU1"));
      break;
    case EV_JOIN_FAILED:
      Serial.println(F("EV_JOIN_FAILED"));
      break;
    case EV_REJOIN_FAILED:
      Serial.println(F("EV_REJOIN_FAILED"));
      break;
    case EV_TXCOMPLETE:
      Serial.println(F("EV_TXCOMPLETE (includes waiting for RX windows)"));
      if (LMIC.txrxFlags & TXRX_ACK)
        Serial.println(F("Received ack"));
      if (LMIC.dataLen) {
        Serial.println(F("Received "));
        Serial.println(LMIC.dataLen);
        Serial.println(F(" bytes of payload"));
      }
      // Schedule next transmission
      os_setTimedCallback(&sendjob, os_getTime() + sec2osticks(TX_INTERVAL), do_send);
      break;
    case EV_LOST_TSYNC:
      Serial.println(F("EV_LOST_TSYNC"));
      break;
    case EV_RESET:
      Serial.println(F("EV_RESET"));
      break;
    case EV_RXCOMPLETE:
      // data received in ping slot
      Serial.println(F("EV_RXCOMPLETE"));
      break;
    case EV_LINK_DEAD:
      Serial.println(F("EV_LINK_DEAD"));
      break;
    case EV_LINK_ALIVE:
      Serial.println(F("EV_LINK_ALIVE"));
      break;
    default:
      Serial.println(F("Unknown event"));
      break;
  }
}

void do_send(osjob_t* j) {
  int temp = random(20, 30); //random Temperature Value
  int hum = random(50, 70);  //random humidity Value
  unsigned char buff[15];
  dtostrf(temp, 5, 1, buff);
  strcat(buff, " ");
  dtostrf(hum, 5, 1, buff + strlen(buff));

  // Check if there is not a current TX/RX job running
  if (LMIC.opmode & OP_TXRXPEND) {
    Serial.println(F("OP_TXRXPEND, not sending"));
  } else {
    // Prepare upstream data transmission at the next possible time.
    //    LMIC_setTxData2(1, mydata, sizeof(mydata) - 1, 0);
    LMIC_setTxData2(1, buff, strlen(buff), 0);
    Serial.println(F("Packet queued"));
    digitalWrite(9, HIGH);
    delay(200);
    digitalWrite(9, LOW);
  }
  // Next TX is scheduled after TX_COMPLETE event.
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  Serial.println(F("Starting"));
  pinMode(9, OUTPUT);

#ifdef VCC_ENABLE
  // For Pinoccio Scout boards
  pinMode(VCC_ENABLE, OUTPUT);
  digitalWrite(VCC_ENABLE, HIGH);
  delay(1000);
#endif

  // LMIC init
  os_init();
  // Reset the MAC state. Session and pending data transfers will be discarded.
  LMIC_reset();

  // Set static session parameters. Instead of dynamically establishing a session
  // by joining the network, precomputed session parameters are be provided.
#ifdef PROGMEM
  // On AVR, these values are stored in flash and only copied to RAM
  // once. Copy them to a temporary buffer here, LMIC_setSession will
  // copy them into a buffer of its own again.
  uint8_t appskey[sizeof(APPSKEY)];
  uint8_t nwkskey[sizeof(NWKSKEY)];
  memcpy_P(appskey, APPSKEY, sizeof(APPSKEY));
  memcpy_P(nwkskey, NWKSKEY, sizeof(NWKSKEY));
  LMIC_setSession (0x1, DEVADDR, nwkskey, appskey);
#else
  // If not running an AVR with PROGMEM, just use the arrays directly
  LMIC_setSession (0x1, DEVADDR, NWKSKEY, APPSKEY);
#endif

  LMIC_setupChannel(0, 923200000, DR_RANGE_MAP(DR_SF12, DR_SF7),  BAND_CENTI);  // g-band
  forceTxSingleChannelDr();
  // Disable link check validation
  LMIC_setLinkCheckMode(0);

  // TTN uses SF9 for its RX2 window.
  LMIC.dn2Dr = DR_SF9;

  // Set data rate and transmit power for uplink (note: txpow seems to be ignored by the library)
  LMIC_setDrTxpow(DR_SF7, 14);

  // Start job
  do_send(&sendjob);
}

void loop() {
  os_runloop_once();
}

// Disables all channels, except for the one defined above, and sets the
// data rate (SF). This only affects uplinks; for downlinks the default
// channels or the configuration from the OTAA Join Accept are used.
//
// Not LoRaWAN compliant; FOR TESTING ONLY!
//
void forceTxSingleChannelDr() {
  for (int i = 0; i < 9; i++) { // For EU; for US use i<71
    if (i != channel) {
      LMIC_disableChannel(i);
    }
  }
  // Set data rate (SF) and transmit power for uplink
  //  LMIC_setDrTxpow(dr, 14);
}
  • หลังจากนั้นก็ทำการ Upload Sketch ไปยัง Arduino Board แล้วก็รอดูผลลัพธ์ได้เลยครับ โดยในฝั่งของ Arduino Board เราจะไม่รับ ACK กลับมาซึ่งจากโค๊ดข้างต้นผมได้กดหนดให้ส่ง interval ทุกๆ 15 วินาทีครับ ย้ำเพื่อทดสอบนะครับถ้าจะใช้งานจริง เราต้องคำนวณ duty cycle ของ LoRa ใหม่นะครับ

เท่านี้เราก็มี Private LoRa Server ไว้ใช้กันแล้วครับ สำหรับวันนี้ขอบคุณและสวัสดีครับ 🙂

Taggs:
Write a comment