LoRa模塊二次開(kāi)發(fā)入門(mén)篇

LoRa模塊往往會(huì)內(nèi)置相關(guān)的傳感器產(chǎn)品，比如RAK7204是一個(gè)溫濕度的LoRaWAN傳感器產(chǎn)品，他就內(nèi)置了多種環(huán)境傳感器，可以采集溫度、濕度、氣壓及室內(nèi)空氣質(zhì)量參數(shù)。

不同的用戶(hù)、不同的應(yīng)用場(chǎng)景，可能會(huì)導(dǎo)致用戶(hù)對(duì)于該節(jié)點(diǎn)的收發(fā)數(shù)據(jù)的實(shí)際需求并不相同。

通常作為一個(gè)嵌入式工程師開(kāi)始去開(kāi)發(fā)一款物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品，對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)模塊的選擇，通常有幾種方式，包括串口AT命令，串口透?jìng)?，如果希望獲得更低的功耗和更優(yōu)的成本，就可以選擇使用模塊內(nèi)置的MCU做自己的應(yīng)用程序。

但是，OpenMCU的方式需要模塊供應(yīng)商具備很強(qiáng)的SDK整合能力和良好的支持文檔，比如瑞科慧聯(lián)公司就具備多款LoRa模塊允許用戶(hù)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，并且，還提供了多個(gè)經(jīng)低功耗設(shè)計(jì)的二次開(kāi)發(fā)應(yīng)用實(shí)例，可以幫助用戶(hù)實(shí)現(xiàn)更低的系統(tǒng)成本和更低的系統(tǒng)功耗。用戶(hù)可以參考這些實(shí)例，并根據(jù)自己的實(shí)際需求來(lái)對(duì)這些實(shí)例略作修改，就可以實(shí)現(xiàn)自己的應(yīng)用目的。

本文針對(duì)初次使用LoRaWAN模塊產(chǎn)品并希望用OpenMCU方式做二次開(kāi)發(fā)的開(kāi)發(fā)者們，介紹了LoRa模塊模塊二次開(kāi)發(fā)的具體步驟。

在物聯(lián)網(wǎng)模塊內(nèi)部做二次開(kāi)發(fā)有兩種方式，通常的做法是集成一個(gè)可以做開(kāi)發(fā)的SDK,根據(jù)SDK的一些配置接口去實(shí)現(xiàn)自己的應(yīng)用程序，但是這個(gè)做法需要用戶(hù)對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)模塊內(nèi)部的MCU的開(kāi)發(fā)環(huán)境有一定的熟悉才可以實(shí)現(xiàn)高效的開(kāi)發(fā)。瑞科慧聯(lián)(RAK Wireless)提供一個(gè)新的方式幫助開(kāi)發(fā)者實(shí)現(xiàn)利用內(nèi)部的MCU做二次開(kāi)發(fā)。瑞科慧聯(lián)針對(duì)LoRaWAN的協(xié)議棧封裝出來(lái)多種面向場(chǎng)景的API, 用戶(hù)只需要了解API的用法，編寫(xiě)自己的應(yīng)用程序，通過(guò)一個(gè)基于Web的在線編譯平臺(tái)得到自己的開(kāi)發(fā)，這個(gè)在線編譯器，相當(dāng)于就是，開(kāi)發(fā)者只需要編寫(xiě)具體的應(yīng)用部分，然后將主程序，傳上去之后，編譯好了，平臺(tái)輸出一個(gè)可執(zhí)行文件，即完成全部開(kāi)發(fā)過(guò)程。

圖1 ??以RUI方式進(jìn)行OpenMCU二次開(kāi)發(fā)的流程圖

1、了解RUI的構(gòu)成和RUI API的用途。

基于RUI開(kāi)發(fā)的固件，由兩部分組成：RUI SDK，以及Application，如本文圖1所示。

其中，RUI SDK部分為RUI的內(nèi)核，已經(jīng)適配了RAK的LoRaWAN模塊產(chǎn)品，同時(shí)向上提供一組統(tǒng)一的RUI API，供Application部分調(diào)用。

RUI API的用途和用法介紹，請(qǐng)參考RUI API手冊(cè)（可以在瑞科慧聯(lián)的官網(wǎng)上，公司官網(wǎng)->資源->文檔中心，這樣的方式可以獲取到所有產(chǎn)品的手冊(cè)）。

注：1） Application是開(kāi)放源碼的，用戶(hù)可以對(duì)其進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，按照自己的應(yīng)用邏輯進(jìn)行修改，需要的底層功能支撐都有相應(yīng)的RUI API可以調(diào)用。

2）RUI SDK部分是非開(kāi)放源碼的，它被放置于RUI在線編譯器中，當(dāng)用戶(hù)完成Application部分的二次開(kāi)發(fā)并使用RUI在線編譯器進(jìn)行編譯時(shí)，RUI SDK會(huì)被自動(dòng)加載到定制化固件中。

2、?對(duì)照RAK瑞科慧聯(lián)在Github上的RUI產(chǎn)品開(kāi)發(fā)實(shí)踐代碼，了解RUI API的用法。

RAK的LoRaWAN模塊及衍生產(chǎn)品，其官方發(fā)布的固件所對(duì)應(yīng)的Application代碼，均可以在RAK的Github中找到。

圖2是Github上的文件的示例：

圖2 ??瑞科慧聯(lián)發(fā)布在Github上的固件所對(duì)應(yīng)的Application代碼文件存放示例圖

可以看到，這個(gè)代碼倉(cāng)是按照核心模塊的型號(hào)來(lái)分目錄的。我們只需要找到對(duì)應(yīng)的核心模塊目錄，就可以看到基于該模塊的一些產(chǎn)品實(shí)踐代碼了。

以LoRaWAN模塊RAK811為例，如圖3所示，當(dāng)我們進(jìn)入到“based on RAK811”目錄后，可以看到一些基于RAK811模塊的產(chǎn)品實(shí)踐示例，這些代碼展示了如何基于RAK811模塊增加一些外設(shè)和傳感器，通過(guò)這些示例代碼可以讓開(kāi)發(fā)者更快了解如何通過(guò)RUI加載傳感器：

圖3 ?瑞科慧聯(lián)在Github上的LoRaWAN模塊RAK811的產(chǎn)品實(shí)踐示例目錄圖

其中，

1）?“app_5205”是LoRaWAN追蹤器模塊RAK5205的官方固件所對(duì)應(yīng)的Application源碼，文件夾目錄示例如圖4所示。

圖4 ?瑞科慧聯(lián)在Github上的LoRaWAN追蹤器模塊RAK5205的產(chǎn)品實(shí)踐示例目錄圖

LoRaWAN追蹤器模塊RAK5205是基于RAK811模塊，增加了環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器（BME680）、三軸加速度傳感器（LIS3DH）、以及GPS模塊（Ublox MAX 7Q）。該目錄中的代碼示例展示了如何基于RAK811模塊，通過(guò)I2C掛接其它sensor以及通過(guò)UART掛接GPS模塊，并通過(guò)RUI API調(diào)用的方式完成定制化固件的開(kāi)發(fā)。

2）?“app_7204”是RAK7204的官方固件所對(duì)應(yīng)的Application源碼，包括RAK7204的傳感器驅(qū)動(dòng)、AT命令實(shí)現(xiàn)、應(yīng)用邏輯處理等，都在這里（如圖5所示），這里面使用了很多RUI API，用于實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能。

圖5 ?瑞科慧聯(lián)在Github上的LoRa模塊RAK7204的產(chǎn)品實(shí)踐示例目錄圖

LoRa模塊RAK7204是基于RAK811模塊，增加了環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器（BME680）。因此，可以通過(guò)該產(chǎn)品實(shí)踐代碼了解到如何基于RAK811模塊增加一款I(lǐng)2C的傳感器，并通過(guò)RUI API的調(diào)用，快速完成定制化固件的開(kāi)發(fā)。例如，圖5中紅色長(zhǎng)方形圈出來(lái)的文件“app_7204.c”是應(yīng)用邏輯處理的實(shí)現(xiàn)，如果要做應(yīng)用邏輯的定制開(kāi)發(fā)，可以重點(diǎn)對(duì)照這里面的代碼來(lái)理解RUI API的實(shí)際用法。?

3）??“app_PT100_Digital_Pressure_Sensor”是基于RAK811模塊，增加一款液壓傳感器PT100.

4）?“app_RAK811”是RAK811模塊的官方固件所對(duì)應(yīng)的application代碼，如果想要修改RAK811模塊的工作邏輯和流程，可以基于該實(shí)例代碼進(jìn)行修改。

3、?從RAK Github上的RUI產(chǎn)品開(kāi)發(fā)實(shí)踐代碼中挑選一個(gè)合適的實(shí)例代碼，并在它的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改，按照實(shí)際應(yīng)用需求進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。

RAK Github上的這些產(chǎn)品開(kāi)發(fā)實(shí)踐代碼已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了Application的主體部分，基于它進(jìn)行代碼修改和二次開(kāi)發(fā)將事半功倍。

例如，圖5所示的RAK7204示例代碼對(duì)于節(jié)點(diǎn)收到的LoRa下行數(shù)據(jù)，只是將其通過(guò)串口打印出來(lái)，并未做處理，這一點(diǎn)可以從圖6所示的”app_7204.c”文件中的代碼看出：

圖6 ?瑞科慧聯(lián)在Github上的LoRa模塊RAK7204的app_7204.c代碼示例

如果你希望自己的定制化固件中對(duì)LoRa的下行數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，可以通過(guò)修改該函數(shù)的代碼實(shí)現(xiàn)來(lái)達(dá)成目標(biāo)。

4、?完成二次開(kāi)發(fā)后，使用RUI的在線編譯器進(jìn)行編譯，得到最終的定制化固件。

RUI是瑞科慧聯(lián)深度優(yōu)化的IoT端側(cè)軟件工具。完成Application部分的定制化開(kāi)發(fā)后，就可以使用RUI的在線編譯器進(jìn)行編譯了，編譯的界面如圖7以及圖8所示。

圖7 ?瑞科慧聯(lián)RUI的使用界面之登錄界面

圖8 ?瑞科慧聯(lián)RUI的使用界面之選擇產(chǎn)品型號(hào)

如前所述，編譯時(shí)，編譯器會(huì)自動(dòng)將Application和RUI SDK進(jìn)行加載并編譯都一起，輸出最終的定制化固件。

RUI在線編譯器的網(wǎng)址可以參見(jiàn)產(chǎn)品使用文檔的說(shuō)明。可以用郵箱自行注冊(cè)并使用，詳細(xì)的使用方法請(qǐng)參見(jiàn)RUI在線編譯器的使用說(shuō)明文檔。

5、?將編譯出的定制化固件燒寫(xiě)到RAK物聯(lián)網(wǎng)終端產(chǎn)品中并使用

OK，經(jīng)過(guò)前面的步驟，你已經(jīng)編譯得到了最終的定制化固件二進(jìn)制文件了，現(xiàn)在可以將它燒寫(xiě)到產(chǎn)品中進(jìn)行使用了。燒寫(xiě)固件的方法，在對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品使用文檔中都有詳述，此處不再?gòu)?fù)述，可到瑞科慧聯(lián)的官網(wǎng)中文檔中心（官網(wǎng)->資源->文檔中心），查找對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品使用文檔，按照產(chǎn)品使用文檔中的操作步驟執(zhí)行即可完成固件燒寫(xiě)。

三、總結(jié)

直接在內(nèi)置OpenMCU的LoRa模塊上進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，可以參考供應(yīng)商提供的二次開(kāi)發(fā)實(shí)例，這些二次開(kāi)發(fā)實(shí)例往往是經(jīng)過(guò)低功耗設(shè)計(jì)的，因此，用戶(hù)不僅可以節(jié)約大量開(kāi)發(fā)時(shí)間、無(wú)需另外購(gòu)置部件，從而節(jié)約大量成本，還可以通過(guò)這些經(jīng)過(guò)低功耗設(shè)計(jì)的二次開(kāi)發(fā)應(yīng)用實(shí)例，來(lái)實(shí)現(xiàn)更低的系統(tǒng)成本和更低的系統(tǒng)功耗。