與LoRa合作的CleverWeather

描述

大概的概念

該項(xiàng)目與 CleverWeather相關(guān)，因此強(qiáng)烈建議先檢查。實(shí)現(xiàn)部分理所當(dāng)然地認(rèn)為您已經(jīng)擁有一個(gè) Azure IoT 中心，至少有一個(gè)設(shè)備和一個(gè)用于可視化數(shù)據(jù)的 Web 應(yīng)用程序。

該物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)是羅馬第一大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)課程作業(yè)的一部分。兩個(gè) RIOT 應(yīng)用程序?qū)⑹褂?LoRaWAN 協(xié)議向 TheThingsNetwork (TTN) 發(fā)布具有隨機(jī)值的消息。連接到 TTN 的網(wǎng)關(guān)將接收這些消息并將它們發(fā)送到 Azure IoT 中心。最后，nodejs 應(yīng)用程序允許您在本地可視化數(shù)據(jù)。

成分

RIOT-OS 應(yīng)用程序

一個(gè)簡(jiǎn)單的 RIOT-OS 應(yīng)用程序?qū)⒂糜陔S機(jī)創(chuàng)建值并使用 LoRaWAN（一種用于遠(yuǎn)程傳輸?shù)膮f(xié)議）發(fā)布它們。

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用

TTN 提供了一套開放工具和全球開放網(wǎng)絡(luò)來構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序。它將托管應(yīng)用程序及其設(shè)備。

物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室

IoT-LAB 提供了一個(gè)非常大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施，適用于測(cè)試小型無線傳感器設(shè)備和異構(gòu)通信對(duì)象。我將使用位于 Saclay（法國(guó)）并部署在兩個(gè)預(yù)留節(jié)點(diǎn)上的無線傳感器。

網(wǎng)關(guān)

網(wǎng)關(guān)使用 MQTT 協(xié)議連接到 TTN 應(yīng)用程序，當(dāng)收到消息時(shí)，它將使用 MQTT 直接實(shí)現(xiàn)將其發(fā)送到 Azure IoT Hub。我用過python，但你可以選擇你喜歡的編程語(yǔ)言。

Azure 物聯(lián)網(wǎng)中心

IoT 中心將用作 MQTT 代理，但它并不完整，也不支持所有標(biāo)準(zhǔn)行為。

節(jié)點(diǎn)

Nodejs 用于運(yùn)行一個(gè)應(yīng)用程序，讓您在本地可視化數(shù)據(jù)。您還必須安裝包@azure/event-hubs。

執(zhí)行

• TheThingsNetwork 應(yīng)用程序

首先要做的是登錄站點(diǎn)，然后您可以轉(zhuǎn)到控制臺(tái)并單擊“添加應(yīng)用程序”。選擇一個(gè)明確的名稱，最佳做法是使用最近的服務(wù)器，因此如果您在歐洲，請(qǐng)使用 ttn-handler-eu。單擊添加應(yīng)用程序以完成。

打開您的應(yīng)用程序，轉(zhuǎn)到設(shè)備部分，然后單擊“注冊(cè)設(shè)備”添加一個(gè)。選擇一個(gè)名稱并隨機(jī)創(chuàng)建一個(gè)設(shè)備EUI，然后點(diǎn)擊“注冊(cè)”完成操作。

對(duì)于這個(gè)任務(wù)，我創(chuàng)建了 2 個(gè)與我的 IoT 中心設(shè)備同名的設(shè)備。現(xiàn)在選擇您的設(shè)備并獲取設(shè)備 EUI、應(yīng)用程序 EUI 和應(yīng)用程序密鑰值，稍后您將使用它們。

• 物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室

登錄并配置您對(duì) IoT-LAB 服務(wù)器的 SSH 訪問權(quán)限。打開終端并鍵入以下命令：

my_computer$ ssh-keygen -t rsa
my_computer$ cat ~/.ssh/id_rsa.pub

它將生成一個(gè)公鑰和一個(gè)私鑰。最后一行用于查看您將在門戶網(wǎng)站上復(fù)制的公鑰。

復(fù)制此處的值并單擊綠色按鈕以更新 SSH 密鑰。

現(xiàn)在您可以開始部署了。在本教程中，請(qǐng)指明您在 IoT-LAB 中的用戶名。打開終端并連接到 Saclay 站點(diǎn)主機(jī)：

my_computer$ ssh @saclay.iot-lab.info

使用位于 Saclay 的 2 個(gè)節(jié)點(diǎn)開始一個(gè)名為的實(shí)驗(yàn)。riot_ttn它將持續(xù) 60 分鐘，并將使用 St-Lrwan1 (Sx1276) 架構(gòu)：

@saclay:~$ iotlab-auth -u 
@saclay:~$ iotlab-experiment submit -n riot_ttn -d 60 -l 2,archi=st-lrwan1:sx1276+site=saclay

最后一個(gè)命令將返回實(shí)驗(yàn) ID ，用于檢查實(shí)驗(yàn)狀態(tài)是否為“正在運(yùn)行”并獲取節(jié)點(diǎn)列表。

@saclay:~$ iotlab-experiment get -i  -s
@saclay:~$ iotlab-experiment get -i  -r

現(xiàn)在從 GitHub 獲取 RIOT 2019.01 版本的代碼和我的項(xiàng)目的代碼。

@saclay:~$ git clone https://github.com/RIOT-OS/RIOT.git -b 2019.01-branch
@saclay:~$ git clone https://github.com/domitix/CleverWeather

將項(xiàng)目的原始 main.c 替換為我寫的開始發(fā)布隨機(jī)值的消息并轉(zhuǎn)到 RIOT 文件夾：

@saclay:~$ cp -a CleverWeather/LoRa/. RIOT/tests/pkg_semtech-loramac
@saclay:~$ cd RIOT

由于此實(shí)驗(yàn)在 2 個(gè)不同的節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行，您可以啟動(dòng)另一個(gè)終端并使用 SSH 連接到 IoT-LAB。然后在使用不同 ST LoRa 節(jié)點(diǎn)的兩個(gè)終端中執(zhí)行相同的程序。

將 arm gcc 版本更改為 IoT-LAB 提供的版本：

@saclay:~/RIOT/$ export PATH=/opt/gcc-arm-none-eabi-7-2018-q2-update/bin:$PATH

構(gòu)建 LoraWAN 應(yīng)用程序：

@saclay:~/RIOT/$ make -C tests/pkg_semtech-loramac clean all

使用 CLI-Tools 使用您剛剛構(gòu)建的 LoRaWAN 固件刷新 ST LoRa 節(jié)點(diǎn)。就我而言，我使用了 st-lrwan1-14，但它可能會(huì)改變：

@saclay:~/RIOT/$ iotlab-node --update tests/pkg_semtech-loramac/bin/b-l072z-lrwan1/tests_pkg_semtech-loramac.elf -l saclay,st-lrwan1,14

使用 netcat 訪問節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行的 RIOT shell：

@saclay:~/RIOT/$ nc st-lrwan1-14 20000

現(xiàn)在您可以通過命令與節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行的 LoRawAN 堆棧進(jìn)行交互loramac.首先您需要設(shè)置 TTN 應(yīng)用程序的設(shè)備參數(shù)和快速數(shù)據(jù)速率（5）：

> loramac set deveui 00000000000000
> loramac set appeui 00000000000000
> loramac set appkey 0000000000000000000000000000
> loramac set dr 5

現(xiàn)在您可以使用 OTAA 加入網(wǎng)絡(luò)并開始發(fā)布消息：

> loramac join otaa
Join procedure succeeded!
> loramac publisher

如果一切正常，它應(yīng)該看起來像這樣，每 15 秒發(fā)送一次消息。

• 網(wǎng)關(guān)

網(wǎng)關(guān)是一個(gè) python 程序，它使用 MQTT 協(xié)議連接到 TTN 應(yīng)用程序。當(dāng)消息到達(dá)時(shí)，payload 使用 base64 解碼，然后由與 TTN 設(shè)備同名的 IoT 設(shè)備發(fā)送到集線器。為此，對(duì)于 TTN 部分，您將需要服務(wù)器位置、TTN 應(yīng)用程序名稱作為用戶名和應(yīng)用程序訪問密鑰作為密碼。對(duì)于 IoT 中心，每個(gè) IoT 設(shè)備都需要一個(gè)連接字符串。

• 節(jié)點(diǎn)

您只需進(jìn)入文件夾并在命令行中鍵入即可運(yùn)行 Web 應(yīng)用程序：

npm start

如果網(wǎng)關(guān)已連接，您將在命令行中看到傳入消息：

在瀏覽器中打開http://localhost:3000/并可視化這些值。

這些是從第一個(gè)設(shè)備 (foggia_2) 發(fā)送的值的圖表：

這些是從第二個(gè)設(shè)備（rome_2）發(fā)送的值的圖表：

資源

物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室

使用 RIOT 和 TheThingsNetwork 進(jìn)行 LoRaWAN 通信

帕霍 MQTT

使用 MQTT 協(xié)議與您的集線器通信