使用RAK_common容器鏡像，讓設(shè)備秒變LoRaWAN?網(wǎng)關(guān)

近年來(lái)，手機(jī)、平板等移動(dòng)平臺(tái)市場(chǎng)飛速擴(kuò)展，但讓人驚訝的是，SBC（單板計(jì)算機(jī)）的市場(chǎng)卻并沒(méi)有被“移動(dòng)平臺(tái)”蠶食。相反，隨著物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計(jì)算等應(yīng)用需求的增長(zhǎng)，市面上出現(xiàn)越來(lái)越多定位于不同應(yīng)用場(chǎng)景的SBC，樹莓派正是其中的佼佼者之一。

由于樹莓派開源社區(qū)十分成熟，基于樹莓派的開發(fā)往往事半功倍，因此不少企業(yè)都推出了基于樹莓派的產(chǎn)品。我們今天要介紹的RAK_common_for_gateway（以下簡(jiǎn)稱rak_common）和其容器化鏡像就是其中的一款典型。

RAK_common是瑞科慧聯(lián)（RAK）基于開源社區(qū)資源開發(fā)的一套LoRaWAN?軟件棧。它可以讓用戶在極短時(shí)間內(nèi)，在樹莓派上部署好LoRaWAN?網(wǎng)關(guān)，方便進(jìn)一步開發(fā)或直接將其用于生產(chǎn)環(huán)境。

背景介紹

RAK_common軟件棧的原始倉(cāng)庫(kù)中提供了非常詳細(xì)的使用指南，包括：如何下載源碼、如何使用樹莓派內(nèi)置的 raspi-config 工具來(lái)配置相關(guān)接口、如何使用一鍵安裝腳本、以及如何使用一個(gè)簡(jiǎn)單的 GUI 來(lái)配置網(wǎng)關(guān)等相關(guān)內(nèi)容信息。在可支持的硬件平臺(tái)上，RAK_common 軟件棧內(nèi)的一鍵安裝腳本就可以自動(dòng)識(shí)別樹莓派的基礎(chǔ)型號(hào)，例如樹莓派 0、樹莓派 3、樹莓派 4、樹莓派 cm3、以及樹莓派 cm4，并自動(dòng)修改對(duì)應(yīng)的配置文件；在 LoRa?集中器方面，RAK-common 軟件?？梢灾С?SX1301、SX1302，以及 SX1303 集中器。

瑞科慧聯(lián)非常貼心地為每種集中器都提供了USB和SPI 規(guī)格接口，以及可選的GPS和LTE模塊，所以用戶可以根據(jù)自身實(shí)際需求來(lái)購(gòu)買具有“對(duì)應(yīng)接口和對(duì)應(yīng)功能”的集中器，并且在一鍵安裝腳本中，手動(dòng)選擇對(duì)應(yīng)的型號(hào)來(lái)部署相關(guān)代碼和配置。RAK-common軟件棧可以支持的集中器型號(hào)如下所示：

RAK831(Choose RAK2245)

RAK2245

RAK7243/RAK7244 no LTE

RAK7243/RAK7244 with LTE

RAK833(USB)(Choose RAK2247 USB)

RAK2247(USB)

RAK833(SPI)(Choose RAK2247 SPI)

RAK2247(SPI)

RAK2246

RAK7248 no LTE (RAK2287 + raspberry pi)

RAK7248 with LTE (RAK2287 + LTE + raspberry pi)

RAK2287(USB)

RAK7271(Choose RAK2287 USB)

RAK5146(USB)

RAK7371(Choose RAK5146 USB)

RAK5146(SPI)

RAK5146(SPI) with LTE

隨著云原生時(shí)代的到來(lái)，容器技術(shù)憑借其可移植性高、部署方便、運(yùn)維成本低等特點(diǎn)，迅速成為“在邊緣計(jì)算設(shè)備上部署服務(wù)”的首選方式。而瑞科慧聯(lián)的LoRaWAN?UDPPacketForwarderProtocolforDocker 這一項(xiàng)目恰好就是針對(duì)RAK-common軟件棧進(jìn)行了代碼結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和打包。這樣，即使用戶不在樹莓派硬件平臺(tái)上，也能快速部署LoRaWAN?UDPpacketforwarder。如果用戶在設(shè)備上已經(jīng)安裝了docker，使用瑞科慧聯(lián)提供的容器鏡像就更簡(jiǎn)單，只需要在docker-compose.yml中修改對(duì)應(yīng)的配置選項(xiàng)，然后需要輸入一條命令‘docker-compose up‘，就可以在幾秒鐘內(nèi)部署好一個(gè)LoRaWAN?packetforwarder，將設(shè)備變?yōu)橐慌_(tái)LoRaWAN?網(wǎng)關(guān)。

該項(xiàng)目的特性如下所示：

• 支持多平臺(tái)、多架構(gòu)，如AMD64(x86_64),ARMv8,ARMv7andARMv6架構(gòu)支持基于SX1301, SX1302, SX1303 and SX1308的LoRa?集中器
• 支持使用SPI和USB接口的集中器
• 兼容使用TheThingsStack（communityedition/TTNv3）或者是ChirpstackLNS等LoRa?網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器
• 一鍵部署，同時(shí)可配置度高
• 支持使用Balena部署，方便集群管理

應(yīng)用示例

下面我會(huì)以頻段為US915的RAK5146集中器的SPI版本為例子，向大家展示如何使用docker-compose，實(shí)現(xiàn)一鍵部署LoRaWAN?UDP packet forwarder。

前期準(zhǔn)備

硬件準(zhǔn)備：

• RAK5146集中器
• 樹莓派3/4/CM3/CM4（CM3或者CM4需要對(duì)應(yīng)的載板）或者任意其他有PCIe/GPIO的arm平臺(tái)或者x86平臺(tái)
• 如果你的host設(shè)備上沒(méi)有PCIe接口，需要使用一個(gè)額外的RAK2287PiHAT板載PCle連接器

軟件準(zhǔn)備：

• 在本地預(yù)安裝了docker和docker-compose，以及相關(guān)的依賴（docker和docker-compose的安裝十分簡(jiǎn)單，請(qǐng)參照官方文檔。

具體步驟如下所示：

• 新建一個(gè)文件夾，并在文件夾中新建一個(gè)名叫docker-compose.yml的文件：

mkdir example
cd example
nano docker-compose.yml

• 接著將下列內(nèi)容粘貼進(jìn)該文件并保存：

version: '3.7'

services:

   udp-packet-forwarder:
     image: rakwireless/udp-packet-forwarder:latest
     container_name: udp-packet-forwarder
     restart: unless-stopped
     devices:
        -/dev/spidev0.0
    volumes:
       -/sys:/sys
    environment:
#	     MODEL: "RAK5146"	              #該鏡像可根據(jù)Rakwireless集中器型號(hào)自動(dòng)配置接口等
       CONCENTRATOR: "SX1303"	    #第三方集中器需要依次定義CONCENTRATOR、INTERFACE等變量，例如RAK5146是基于SX1303芯片
       INTERFACE: "SPI"
       RADIO_DEV: "/dev/spidev0.0"
       BAND: "us_902_928"            #此處以US915為例，根據(jù)集中器支持頻段修改即可
       TTN_REGION: "eu1"	            #如使用TTS作為ns，默認(rèn)使用eu1服務(wù)器，可按需修改
#     	  SERVER_HOST: "10.2.21.27" #如果不使用TTS，則修改為您自己ns的地址
#	      SERVER_PORT: "1700"         #同上

• 保存后，在終端同一個(gè)目錄下中執(zhí)行如下命令：

pi@rasperry:docker-compose up
#如果安裝了新版docker compose，請(qǐng)運(yùn)行如下命令
docker compose up

如果配置正確的話，你將看到如下的log，其中包含了網(wǎng)關(guān)的EUI，以及后續(xù)TTS的ns地址。

網(wǎng)關(guān)的EUI可以通過(guò)在終端運(yùn)行以下命令獲取：

docker exec -it udp-packet-forwarder ./get_eui.sh

光在網(wǎng)關(guān)上部署udp-packet-forwarder可不夠，你還需要配置網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器（ns），此處我們以TheThingsStack (TTS)為例：

復(fù)制上述紅色高亮的地址eu1.cloud.thethings.network，使用你的瀏覽器訪問(wèn)該地址，注冊(cè)賬號(hào)后，你將看到TTS 的網(wǎng)關(guān)和應(yīng)用配置頁(yè)面：

接下來(lái)你需要按照頁(yè)面上的操作提示，依次進(jìn)行以下操作：

1. 點(diǎn)擊Go to Gateway
2. 點(diǎn)擊Add Gateway
3. 依次填入網(wǎng)關(guān)的信息，例如ID，名字，EUI，以及頻段
4. 點(diǎn)擊頁(yè)面下方的Create Gateway 來(lái)完成網(wǎng)關(guān)的創(chuàng)建

完成以上步驟后，請(qǐng)等待片刻，稍后網(wǎng)關(guān)將自動(dòng)連上TTS網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。連接成功后，網(wǎng)關(guān)會(huì)有如下log：

而在TTS網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器側(cè)，則可以看到網(wǎng)關(guān)入網(wǎng)的提示：

以上就是最基礎(chǔ)、也最常見的一種部署LoRaWAN?網(wǎng)關(guān)的方式。此外，瑞科慧聯(lián)還提供了基于該鏡像的多種應(yīng)用案例，包括雙頻段網(wǎng)關(guān)、接入influxdb數(shù)據(jù)庫(kù)和Grafana圖形化面板、接入TagoCore的案例等等，具體可以參考其Github代碼倉(cāng)庫(kù)。

大家可以參考代碼倉(cāng)庫(kù)中的開源應(yīng)用案例，只需要稍加修改、就能打造出屬于你自己的解決方案。