物聯網之LoRa開發與應用六（LoRa自組網絡設計）
深刻了解LoRaWAN
內容概要：算法
一、LoRaWAN概述緩存
二、LoRaWAN終端（重點掌握）安全
三、LoRaWAN服務器服務器
LoRaWAN是什麼：網絡
LoRaWAN採用星型無線拓撲：End Nodes（節點）、Gateway（網關）、Network Server（網絡服務器）、Application Server（應用服務器）數據結構
LoRaWAN通訊協議：架構
低功耗、可擴展、高服務質量、安全的長距離無線網絡框架
LoRaWAN通訊機制：dom
LoRaWAN與其餘組網協議對比：函數
LoRaWAN網關SX1301：（8通道的LoRa接口用於LoRa節點的接入、一個FSK接口用於FSK節點的接入、1個LoRa網關間通信的接口）
大容量的網絡規模、高速度的通訊機制
有三種節點類型：Class A、Class B、Class C
LoRaWAN終端Class A：（平時處於休眠模式，當他須要工做的時候纔會去發送數據包，因此功耗比較低。可是實時性較差，間隔一段時間才能下行通訊）
LoRaWAN終端Class B：（當須要節點去響應實時性問題的時候，首先網關會發送一個信標，告訴節點要加快通信，快速工做，節點收到信標以後，會在128秒內去打開多個事件窗口，每一個窗口在3-160ms，在128秒內能夠實時對節點進行監控）
LoRaWAN終端Class C：（若是不發送數據的狀況下，節點一直打開接收窗口，既保證了實時性，也保證了數據的收發，可是功耗很是高）
LoRaWAN服務器框架：
LoRaWAN服務器通訊接口：
LoRaWAN服務器通訊協議：
LoRa自組網架構設計
內容概要：
一、MAC協議設計
二、LoRa自組網協調器設計
三、LoRa自組網節點設計
MAC協議重要性：解決信號衝突的問題、儘量地節省電能、保證通訊的健壯和穩定性
MAC協議種類：
一、信道劃分的MAC協議：時分（TDMA）、頻分（FDMA）、碼分（CDMA）
二、隨機訪問MAC協議：
ALOHA,S-ALOHA,CSMA,CSMA/CD
CSMA/CD應用於以太網
CSMA/CA應用於802.11無線局域網
三、輪訊訪問MAC協議：
主節點輪詢
工業Modbus通訊協議
時分複用：（在必定的事件內去分配時間槽，每一個時間槽分給一個節點，使節點在這個時間槽裏通訊，若是不在這個時間槽是不能通訊的。和電腦CPU的時間片是一個道理）
優勢：節省電能、最大化使用帶寬
缺點：全部節點須要精確的時鐘源，而且須要週期性校時；
向網絡中添加和刪除節點都要有時隙分配和回收算法。
頻分複用：（CPU是多核，多任務同時進行：不一樣頻率的通訊能夠同時進行）
優勢：增長通訊容量、提升通訊可靠性
缺點：物理通道增長，成本增長
輪詢訪問：
優勢：協議簡單，易開發
缺點：通信效率低、網絡規模小（只能接入1-247個節點）
基於時分複用LoRa自組網設計：
入網機制：（隨機訪問，競爭入網）
時分複用：（每一個節點在規定的時間槽內通訊）
LoRa自組網協調器設計：
LoRa自組網節點設計：
LoRa自組網集中器程序開發
內容概要：
一、通訊協議
二、工程修改
三、搭建框架
四、源碼分析
通訊協議：
LoRa自組網協調器設計：
根據協調器業務流程須要在以前工程裏添加兩個外設：定時器（用於節點入網超時的判斷，後面有配置說明）、RTC（實時時鐘，用於時鐘同步，後面有配置說明）
IAR工程修改：
添加外設須要修改STM32CubeMX工程，須要把咱們編寫的代碼放在BEGIN和END中間
RTC外設配置：
一、修改RTC時鐘源爲外部高速時鐘
二、配置RTC分頻係數
三、初始化日期和時間
四、配置Alarm參數
五、使能RTC全局中斷
定時器外設配置：
一、配置TIM2分頻係數
二、使能TIM2定時器中斷
搭建框架
一、RTC任務
二、定時器任務
三、通訊協議
四、數據處理任務
五、網絡處理任務
RTC任務：
一、RTC初始化
/**Initialize RTC and set the Time and Date
*/
sTime.Hours = startUpDateHours;
sTime.Minutes = startUpDateMinute;
sTime.Seconds = startUpDateSeconds;
sTime.DayLightSaving = RTC_DAYLIGHTSAVING_NONE;
sTime.StoreOperation = RTC_STOREOPERATION_RESET;
/**Enable the Alarm A
*/
sAlarm.AlarmTime.Hours = DataUpTimeHours;
sAlarm.AlarmTime.Minutes = DataUpTimeMinute;
sAlarm.AlarmTime.Seconds = DataUpTimeSeconds;
sAlarm.AlarmTime.SubSeconds = DataUpTimeSubSeconds;
sAlarm.AlarmTime.DayLightSaving = RTC_DAYLIGHTSAVING_NONE;
sAlarm.AlarmTime.StoreOperation = RTC_STOREOPERATION_RESET;
sAlarm.AlarmMask = RTC_ALARMMASK_DATEWEEKDAY;
sAlarm.AlarmSubSecondMask = RTC_ALARMSUBSECONDMASK_ALL;
sAlarm.AlarmDateWeekDaySel = RTC_ALARMDATEWEEKDAYSEL_DATE;
sAlarm.AlarmDateWeekDay = 0x1;
sAlarm.Alarm = RTC_ALARM_A;
memcpy(&gAlarm, &sAlarm, sizeof(sAlarm));
二、Alarm中斷任務
//**********************************//
//
//函數名稱：HAL_RTC_AlarmAEventCallback
//
//函數描述： 鬧鐘事件回調函數
//
//函數參數： RTC_HandleTypeDef *hrtc
//
//返回值： 無
//
//建立者：
//*******************************//
void HAL_RTC_AlarmAEventCallback(RTC_HandleTypeDef *hrtc)
{
RTC_TimeTypeDef masterTime;
RTC_TimeTypeDef SlaveTime;
RTC_DateTypeDef masterDate;
#if MASTER
//置位同步時鐘標誌
SendClockFlag = 0;
//獲取下次鬧鐘時間
HAL_RTC_GetTime(hrtc, &masterTime, RTC_FORMAT_BIN);
HAL_RTC_GetDate(hrtc, &masterDate, RTC_FORMAT_BIN);
gAlarm.AlarmTime.Hours = masterTime.Hours + CLOCKHOURS;
gAlarm.AlarmTime.Minutes = masterTime.Minutes;
gAlarm.AlarmTime.Seconds = masterTime.Seconds;
gAlarm.AlarmTime.SubSeconds = masterTime.SubSeconds;
#else
sendUpDataFlag = 1;
HAL_RTC_GetTime(hrtc, &SlaveTime, RTC_FORMAT_BIN);
HAL_RTC_GetDate(hrtc, &masterDate, RTC_FORMAT_BIN);
gAlarm.AlarmTime.Hours = SlaveTime.Hours + DataUpTimeHours;
gAlarm.AlarmTime.Minutes = SlaveTime.Minutes + DataUpTimeMinute;
gAlarm.AlarmTime.Seconds = SlaveTime.Seconds + DataUpTimeSeconds;
gAlarm.AlarmTime.SubSeconds = SlaveTime.SubSeconds + DataUpTimeSubSeconds;
#endif
if (gAlarm.AlarmTime.Seconds > 59)
{
gAlarm.AlarmTime.Seconds -= 60;
gAlarm.AlarmTime.Minutes += 1;
}
if ( gAlarm.AlarmTime.Minutes >59)
{
gAlarm.AlarmTime.Minutes -= 60;
gAlarm.AlarmTime.Hours += 1;
}
if (gAlarm.AlarmTime.Hours > 23)
{
gAlarm.AlarmTime.Hours -= 24;
}
printf("RTC\n");
//使能鬧鐘中斷
if (HAL_RTC_SetAlarm_IT(hrtc, &gAlarm, RTC_FORMAT_BIN) != HAL_OK)
{
_Error_Handler(__FILE__, __LINE__);
}
}
//**********************************//
//
//函數名稱： GetTimeHMS
//
//函數描述： 時分秒轉換
//
//函數參數： uint32_t timeData,uint8_t *hours,uint8_t *minute,uint8_t *seconds,uint32_t *subSeconds
//
//返回值： 無
//
//建立者：
//*******************************//
void GetTimeHMS(uint32_t timeData,uint8_t *hours,uint8_t *minute,uint8_t *seconds,uint32_t *subSeconds)
{
/* 得到亞秒 */
*subSeconds = timeData % 1000;
/* 得到秒鐘*/
timeData = timeData / 1000;
*seconds = timeData % 60;
/* 得到分鐘*/
timeData = timeData / 60;
*minute = timeData % 60;
/* 得到小時 */
*hours = timeData / 60;
}
定時器任務：
一、定時器初始化：CubeMX重初始化已經完成，這裏不須要修改
二、定時器中斷任務
//**********************************//
//
//函數名稱： HAL_TIM_PeriodElapsedCallback
//
//函數描述： 定時器2溢出中斷回調函數
//
//函數參數： TIM_HandleTypeDef *htim
//
//返回值： 無
//
//建立者：
//*******************************//
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
//判斷是否爲定時器2中斷
//累加全局計數值
if(htim->Instance == htim2.Instance)
{
JionNodeTimeCount++;
}
}
通訊協議：
一、CRC8校驗函數
/* protocol.c */
#include "protocol.h"
/******************************************************************************
* Name: CRC-8 x8+x2+x+1
* Poly: 0x07
* Init: 0x00
* Refin: False
* Refout: False 函數功能：生成CRC代碼
* Xorout: 0x00
* Note:
*****************************************************************************/
uint8_t crc8(uint8_t *data, uint8_t length)
{
uint8_t i;
uint8_t crc = 0; // Initial value
while(length--)
{
crc ^= *data++; // crc ^= *data; data++;
for ( i = 0; i < 8; i++ )
{
if ( crc & 0x80 )
crc = (crc << 1) ^ 0x07;
else
crc <<= 1;
}
}
return crc;
}
//**********************************//
//
//函數名稱： DataCrcVerify
//
//函數描述： CRC8校驗
//
//函數參數： uint8_t * buff, uint8_t len
//
//返回值： uint8_t
//
//建立者：
//*******************************//
uint8_t DataCrcVerify(uint8_t * buff, uint8_t len)
{
uint8_t Crc8Data = 0;
//驗證數據是否正確
Crc8Data = crc8(buff, len - 1);
if (Crc8Data == buff[len - 1])
{
// PRINTF1("CRC8 Success!\n");
return 1;
}
else
{
// PRINTF1("CRC8 Failed!\n");
return 0;
}
}
二、協議數據結構
數據處理任務：（先了解大體框架，後面具體分析）
串口任務
-->串口接收
無線任務
-->無線接收
-->主機協議解析
-->網絡數據包解析
-->入網請求解析
/* dataprocess.c */
#include "dataprocess.h"
#include "usart.h"
#include "led.h"
#include "protocol.h"
#include "rtc.h"
#include "string.h"
#include "stdio.h"
//sx1278
#include "platform.h"
#include "radio.h"
#include "sx1276-Hal.h"
#include "sx1276-LoRa.h"
#include "sx1276-LoRaMisc.h"
extern uint16_t BufferSize;
extern uint8_t Buffer[BUFFER_SIZE];
#if defined(MASTER)
extern uint8_t EnableMaster;
#elif defined(SLAVE)
extern uint8_t EnableMaster;
#endif
extern tRadioDriver *Radio;
extern uint32_t Master_RxNumber;
extern uint32_t Master_TxNumber;
extern uint32_t Slave_RxNumber;
extern uint32_t Slave_TxNumber;
extern volatile uint8_t SendDataOkFlag;
uint8_t startUpDateHours = 0;
uint8_t startUpDateMinute = 0;
uint8_t startUpDateSeconds = 0;
uint16_t startUpDateSubSeconds = 0;
//Master存儲入網的設備信息
SlaveInfo slaveNetInfo_t[NodeNumber];
//Salve入網信息包
SlaveJionNet jionPacke_t;
//Salve保存本身的地址
SlaveInfo slaveNativeInfo_t;
//節點數據
SlaveDataNet DataPacke_t;
//**********************************//
//
//函數名稱：UartDmaGet
//
//函數描述：串口數據獲取
//
//函數參數： 無
//
//返回值： 無
//
//建立者：
//*******************************//
void UartDmaGet(void)
{
if(UsartType1.receive_flag == 1)//若是過新的數據
{
//串口接收到的數據原封發給SX1278
Radio->SetTxPacket(UsartType1.usartDMA_rxBuf, UsartType1.Usart_rx_len);
memset(UsartType1.usartDMA_rxBuf,0,UsartType1.Usart_rx_len);
UsartType1.receive_flag = 0; //接收數據標誌清零，
}
}
//**********************************//
//
//函數名稱： RxDataPacketNum
//
//函數描述： 接收數據包計數
//
//函數參數： 無
//
//返回值： 無
//
//建立者：
//*******************************//
void RxDataPacketNum(void)
{
if(EnableMaster == true)
Master_RxNumber++;
else
Slave_RxNumber++;
}
//**********************************//
//
//函數名稱： TxDataPacketNum
//
//函數描述： 發送數據包計數
//
//函數參數： 無
//
//返回值： 無
//
//建立者：
//*******************************//
void TxDataPacketNum(void)
{
if(EnableMaster == true)
Master_TxNumber++;
else
Slave_TxNumber++;
}
//**********************************//
//
//函數名稱： Sx127xDataGet
//
//函數描述： 讀取sx127x射頻射頻數據
//
//函數參數： 無
//
//返回值： 無
//
//建立者：
//*******************************//
uint8_t Sx127xDataGet(void)
{
uint8_t status = 0;
switch( Radio->Process( ) )
{
case RF_RX_TIMEOUT:
printf("RF_RX_TIMEOUT\n");
break;
case RF_RX_DONE:
Radio->GetRxPacket( Buffer, ( uint16_t* )&BufferSize );
if(EnableMaster == true)
printf("master Rx Len = %d\n",BufferSize);
else
printf("slave Rx Len = %d\n",BufferSize);
if( BufferSize > 0 )//&& (BufferSize == strlen((char*)Buffer)))
{
//接收數據閃爍
LedBlink( LED_RX );
//計算接收數據的個數
RxDataPacketNum();
//清空sx127x接收緩衝區
#ifdef MASTER
status = MasterProtocolAnalysis(Buffer,BufferSize);
#else
status = SlaveProtocolAnalysis(Buffer, BufferSize);
#endif
memset(Buffer,0,BufferSize);
}
break;
case RF_TX_DONE:
//發送閃爍
LedBlink( LED_TX );
//計算髮送數據的個數
TxDataPacketNum();
Radio->StartRx( );
SendDataOkFlag = 1;
break;
case RF_TX_TIMEOUT:
printf("RF_TX_TIMEOUT\n");
break;
default:
break;
}
return status;
}
//**************從**************//
//**************機**************//
//**********************************//
//
//函數名稱： SendJionNetPacke
//
//函數描述： 從機入網數據發送
//
//函數參數： 無
//
//返回值： 無
//
//建立者：
//*******************************//
void SendJionNetPacke(void)
{
uint16_t addr = ADDR;
jionPacke_t.msgHead = 0x3C;
jionPacke_t.dataLength = 0x06;
jionPacke_t.netType = 'J';
jionPacke_t.netPanid[0] = HI_UINT16(PAN_ID);
jionPacke_t.netPanid[1] = LO_UINT16(PAN_ID);
jionPacke_t.deviceAddr[0] = HI_UINT16(ADDR);
jionPacke_t.deviceAddr[1] = LO_UINT16(ADDR);
//校驗碼
jionPacke_t.crcCheck = crc8((uint8_t *)&jionPacke_t,jionPacke_t.dataLength + 1);
printf("SendJionNetPacke addr = %d\n",addr);
//發送數據包
Radio->SetTxPacket((uint8_t *)&jionPacke_t, jionPacke_t.dataLength + 2);
}
//**********************************//
//
//函數名稱： SlaveProtocolAnalysis
//
//函數描述： 從機協議解析
//
//函數參數： uint8_t *buff,uint8_t len
//
//返回值： uint8_t
//
//建立者：
//*******************************//
uint8_t SlaveProtocolAnalysis(uint8_t *buff,uint8_t len)
{
uint8_t Crc8Data;
printf("SlaveProtocolAnalysis\n");
for (int i = 0; i < len; i++)
{
printf("0x%x ",buff[i]);
}
printf("\n");
if (buff[0] == NETDATA)
{
if (buff[1] == HI_UINT16(PAN_ID) && buff[2] == LO_UINT16(PAN_ID))
{
Crc8Data = crc8(&buff[3], len - 4);
if (Crc8Data != buff[len - 1])
{
memset(buff, 0, len);
return 0;
}
if (buff[3] == 0x21)
{
printf("Slave_NETDATA\n");
}
return 0;
}
}
else if((buff[0] == 0x3C) && (buff[2] == 'A'))
{
if (DataCrcVerify(buff, len) == 0)
{
return 0;
}
if (buff[3] == HI_UINT16(PAN_ID) && buff[4] == LO_UINT16(PAN_ID))
{
if (buff[5] == jionPacke_t.deviceAddr[0] && buff[6] == jionPacke_t.deviceAddr[1])
{
slaveNativeInfo_t.deviceId = buff[7];
printf("Slave_ACK\n");
return 0xFF;
}
}
}
else if((buff[0] == 0x3C) && (buff[2] == 'T'))
{
if (DataCrcVerify(buff, len) == 0)
{
return 0;
}
if (buff[3] == HI_UINT16(PAN_ID) && buff[4] == LO_UINT16(PAN_ID))
{
uint32_t alarmTime = 0;
startUpTimeHours = buff[5];
startUpTimeMinute = buff[6];
startUpTimeSeconds = buff[7];
startUpTimeSubSeconds = buff[8] <<8 | buff[9];
printf("Slave_CLOCK\n");
printf("H:%d,M:%d,S:%d,SUB:%d\n", startUpTimeHours, startUpTimeMinute, startUpTimeSeconds, startUpTimeSubSeconds);
alarmTime = ((DataUpTimeHours * 60 + DataUpTimeMinute) * 60
+ DataUpTimeSeconds) * 1000 + (DataUpTimeSubSeconds / 2) + DataUpTime;
GetTimeHMS(alarmTime, &DataUpTimeHours, &DataUpTimeMinute, &DataUpTimeSeconds, &DataUpTimeSubSeconds);
printf("DataUpTime->H:%d,M:%d,S:%d,SUB:%d\n", DataUpTimeHours, DataUpTimeMinute, DataUpTimeSeconds, DataUpTimeSubSeconds);
//使能RTC
MX_RTC_Init();
return 0xFF;
}
}
return 1;
}
//**********************************//
//
//函數名稱： SendSensorDataUP
//
//函數描述： 上傳節點傳感器數據
//
//函數參數： 無
//
//返回值： 無
//
//建立者：
//*******************************//
void SendSensorDataUP(void)
{
printf("SendSensorDataUP\n");
DataPacke_t.netmsgHead = 'N';
DataPacke_t.netPanid[0] = HI_UINT16(PAN_ID);
DataPacke_t.netPanid[1] = LO_UINT16(PAN_ID);
DataPacke_t.msgHead = 0x21;
DataPacke_t.dataLength = 0x09;
DataPacke_t.dataType = 0;
DataPacke_t.deviceAddr[0] = HI_UINT16(ADDR);
DataPacke_t.deviceAddr[1] = LO_UINT16(ADDR);
DataPacke_t.sensorType = 0x1;
DataPacke_t.buff[0] = 0x1;
DataPacke_t.buff[1] = 0x2;
DataPacke_t.buff[2] = 0x3;
DataPacke_t.buff[3] = 0x4;
//校驗碼
DataPacke_t.crcCheck = crc8((uint8_t *)&DataPacke_t,DataPacke_t.dataLength + 4);
//發送數據包
Radio->SetTxPacket((uint8_t *)&DataPacke_t, DataPacke_t.dataLength + 5);
}
//**************主**************//
//**************機**************//
//**********************************//
//
//函數名稱： MasterProtocolAnalysis
//
//函數描述： 主機協議解析
//
//函數參數： uint8_t *buff,uint8_t len
//
//返回值： uint8_t
//
//建立者：
//*******************************//
uint8_t MasterProtocolAnalysis(uint8_t *buff,uint8_t len)
{
uint8_t Crc8Data,deviceID;
uint8_t SendAck[12];
printf("MasterProtocolAnalysis\n");
for (int i = 0; i < len; i++)
{
printf("0x%x ",buff[i]);
}
printf("\n");
if(buff[0] == NETDATA)
{
if((buff[1] == HI_UINT16(PAN_ID))&&(buff[2] == LO_UINT16(PAN_ID)))
{
Crc8Data = crc8(&buff[0], len - 1); //減去校驗
if(Crc8Data != buff[len - 1])
{
memset(buff,0,len);//清空緩存區
return 0;
}
if(buff[3] == DATAHEAD)
{
NetDataProtocolAnalysis(&buff[3], len - 3);
}
}
else
return 0;
}
else if(buff[0] == JIONREQUEST)
{
deviceID = JionNetProtocolAnalysis(buff, len);
printf("deviceID = %d\n",deviceID);
if(deviceID >= 0)
{
SendAck[0] = JIONREQUEST;
SendAck[1] = 1;
SendAck[2] = 'A';
SendAck[3] = HI_UINT16(PAN_ID);
SendAck[4] = LO_UINT16(PAN_ID);
SendAck[5] = slaveNetInfo_t[deviceID].deviceAddr[0];
SendAck[6] = slaveNetInfo_t[deviceID].deviceAddr[1];
SendAck[7] = deviceID;
SendAck[8] = crc8(SendAck, 8);
Radio->SetTxPacket(SendAck, 9);
printf("MasterAck\n");
for (int i = 0; i < 9; i++)
{
printf("0x%x ",SendAck[i]);
}
printf("\n");
}
}
return 1;
}
//**********************************//
//
//函數名稱： JionNetProtocolAnalysis
//
//函數描述： 入網協議解析
//
//函數參數： uint8_t *buff,uint8_t len
//
//返回值： uint8_t
//
//建立者：
//*******************************//
uint8_t JionNetProtocolAnalysis(uint8_t *buff,uint8_t len)
{
uint8_t i = 0, dataLen = 0;
uint8_t status = 0, lenOld = len;
printf("JionNetProtocolAnalysis\n");
for (int i = 0; i < len; i++)
{
printf("0x%x ",buff[i]);
}
printf("\n");
while(len--)
{
switch(status)
{
case JION_HEADER:
if (buff[status] == JIONREQUEST)
{
status = JION_LENGHT;
}
else
{
goto ERR;
}
break;
case JION_LENGHT:
if (buff[status] == 0x06)
{
status = JION_TYPE;
}
else
{
goto ERR;
}
break;
case JION_TYPE:
if (buff[status] == 'J')
{
status = JION_PANID;
}
else
{
goto ERR;
}
break;
case JION_PANID:
if (buff[status] == HI_UINT16(PAN_ID) && buff[status + 1] == LO_UINT16(PAN_ID))
{
status = JION_ADDR;
}
else
{
goto ERR;
}
break;
case JION_ADDR:
//舊節點加入
for (i = 0; i < currentDeviceNumber; i++)
{
if ((slaveNetInfo_t[i].deviceAddr[0] == buff[status + 1]) &&
(slaveNetInfo_t[i].deviceAddr[1] == buff[status + 2]))
{
slaveNetInfo_t[i].deviceNetStatus = AGAIN_JION_NET;
status = JION_CRC;
printf("AGAIN_JION_NET i = %d\n",i);
printf("deviceId=%x\n",slaveNetInfo_t[i].deviceId);
printf("deviceAddr[0]=%x\n",slaveNetInfo_t[i].deviceAddr[0]);
printf("deviceAddr[1]=%x\n",slaveNetInfo_t[i].deviceAddr[1]);
break;
}
}
//新節點加入
if(i == currentDeviceNumber)
{
currentDeviceNumber++;//新增長入節點
slaveNetInfo_t[i].deviceId = i;
slaveNetInfo_t[i].deviceAddr[0] = buff[status + 1];
slaveNetInfo_t[i].deviceAddr[1] = buff[status + 2];
status = JION_CRC;
printf("CURRENT_JION_NET i = %d\n",i);
printf("deviceId=%x\n",slaveNetInfo_t[i].deviceId);
printf("deviceAddr[0]=%x\n",slaveNetInfo_t[i].deviceAddr[0]);
printf("deviceAddr[1]=%x\n",slaveNetInfo_t[i].deviceAddr[1]);
}
break;
case JION_CRC:
//更新節點入網狀態
if (slaveNetInfo_t[i].deviceNetStatus != AGAIN_JION_NET)
{
slaveNetInfo_t[i].deviceNetStatus = JIONDONE;
status = JION_HEADER;
printf("JIONDONE i = %d\n",i);
printf("deviceId=%x\n",slaveNetInfo_t[i].deviceId);
printf("deviceAddr[0]=%x\n",slaveNetInfo_t[i].deviceAddr[0]);
printf("deviceAddr[1]=%x\n",slaveNetInfo_t[i].deviceAddr[1]);
}
break;
default:
break;
}
}
return i;
ERR:
memset(buff, 0, lenOld);
status = JION_HEADER;
return -1;
}
//**********************************//
//
//函數名稱： NetDataProtocolAnalysis
//
//函數描述： 網絡數據包解析
//
//函數參數： uint8_t *buff,uint8_t len
//
//返回值： 無
//
//建立者：
//*******************************//
void NetDataProtocolAnalysis(uint8_t *buff,uint8_t len)
{
printf("NetDataProtocolAnalysis\n");
for (int i = 0; i < len; i++)
{
printf("0x%x ",buff[i]);
}
printf("\n");
}
網絡處理任務：（先了解大體框架，後面具體分析）
一、等待入網完成
二、主機發送時鐘同步數據包
/* netprocess.c */
#include "netprocess.h"
#include "dataprocess.h"
#include "tim.h"
#include "rtc.h"
#include "adc.h"
#include "protocol.h"
#include "math.h"
#include "stdlib.h"
#include "string.h"
#include "stdio.h"
//sx1278
#include "platform.h"
#include "radio.h"
#include "sx1276-Hal.h"
#include "sx1276-LoRa.h"
#include "sx1276-LoRaMisc.h"
//全部節點的更新週期(在Time內上傳全部數據) 單位Ms
volatile uint32_t DataUpTimePeriod = 1000 * 60 * 1; //1分鐘
volatile static uint32_t currentTime = 0;
//當前加入設個的個數
volatile uint16_t currentDeviceNumber = 0;
//保存當前加入節點
volatile uint16_t oldNodeNumber = 0;
//節點時間片
volatile uint32_t DataUpTime = 0;
//節點入網狀態
volatile DeviceJionFlag JionNodeTimeOutFlag = No_Node_Jion_Flag;
uint8_t startUpTimeHours = 0;
uint8_t startUpTimeMinute = 0;
uint8_t startUpTimeSeconds = 0;
uint32_t startUpTimeSubSeconds = 0;
uint8_t DataUpTimeHours = 0;
uint8_t DataUpTimeMinute = 0;
uint8_t DataUpTimeSeconds = 0;
uint32_t DataUpTimeSubSeconds = 0;
//時鐘同步
SlaveRtcSync rtcSync_t;
//初始化網絡狀態
volatile DeviceJionStatus NetStatus = NO_JION;
extern tRadioDriver *Radio;
//**************從**************//
//**************機**************//
//**********************************//
//
//函數名稱： RandomNumber
//
//函數描述： 生成隨機數
//
//函數參數： 無
//
//返回值： 隨機數
//
//建立者：
//*******************************//
uint16_t RandomNumber(void)
{
uint16_t randNumber = 0;
float adcValue = 0;
uint32_t u32adcValue = 0;
//開啓DMA轉換ADC
HAL_ADC_Start_DMA(&hadc, (uint32_t*)ADC_DMA_Value, ADC_NUM);
HAL_Delay(100);
// printf("ADC_DMA_Value[0] = %d\n",ADC_DMA_Value[0]);
// printf("ADC_DMA_Value[1] = %d\n",ADC_DMA_Value[1]);
// printf("ADC_DMA_Value[2] = %d\n",ADC_DMA_Value[2]);
// printf("ADC_DMA_Value[3] = %d\n",ADC_DMA_Value[3]);
// printf("ADC_DMA_Value[4] = %d\n",ADC_DMA_Value[4]);
//轉換爲mv值
adcValue = ADC_DMA_Value[ADC_IN5];
adcValue = (adcValue * 3300) / 4096;
printf("adcValue = %f\n",adcValue);
u32adcValue = (uint32_t)((adcValue-floor(adcValue))*1000000);
printf("u32adcValue = %d\n",u32adcValue);
//獲取隨機數
srand(u32adcValue);
for(int i = 0;i< 10;i++)
randNumber += (uint8_t)rand();
return randNumber;
}
//**********************************//
//
//函數名稱： SlaveJionNetFuction
//
//函數描述： 從機加入網絡
//
//函數參數： 無
//
//返回值： 入網狀態
//
//建立者：
//*******************************//
uint8_t SlaveJionNetFuction(void)
{
switch(NetStatus)
{
case NO_JION:
SendJionNetPacke();
//if(Radio->Process( ) == RF_TX_DONE)
NetStatus = JIONING;
currentTime = HAL_GetTick();
break;
case JIONING:
if(Sx127xDataGet() == 0xFF)
{
NetStatus = JIONDONE;
printf("Slave_JIONDONE\n");
}
else
{
if ((HAL_GetTick() - currentTime) > 6000)
NetStatus = JIONTIMEOUT;
}
break;
case JIONTIMEOUT:
NetStatus = NO_JION;
break;
case JIONDONE:
Radio->StartRx();
return 0;
break;
default:
break;
}
return 1;
}
//**********************************//
//
//函數名稱： SlaveGetSendTime
//
//函數描述： 節點獲取時間片
//
//函數參數： 無
//
//返回值： 無
//
//建立者：
//*******************************//
void SlaveGetSendTime(void)
{
float TransTimeUP = 0; //數據傳輸時間
TransTimeUP = SX1276LoRaGetTransferTime();
DataUpTime = Sx127xGetSendTime(NodeNumber,TransTimeUP, DataUpTimePeriod);
printf("DataUpTime = %d\n",DataUpTime);
if (DataUpTime == 0)
{
startUpTimeHours = startUpTimeMinute = 0;
startUpTimeSeconds = startUpTimeSubSeconds = 0;
}
else
{
GetTimeHMS(DataUpTime, &startUpTimeHours, &startUpTimeMinute, &startUpTimeSeconds, &startUpTimeSubSeconds);
printf("DataUpTime->H:%d,M:%d,S:%d,SUB:%d\n", startUpTimeHours, startUpTimeMinute, startUpTimeSeconds, startUpTimeSubSeconds);
}
GetTimeHMS(DataUpTimePeriod, &DataUpTimeHours, &DataUpTimeMinute, &DataUpTimeSeconds, &DataUpTimeSubSeconds);
printf("DataUpTimePeriod->H:%d,M:%d,S:%d,SUB:%d\n", DataUpTimeHours, DataUpTimeMinute, DataUpTimeSeconds, DataUpTimeSubSeconds);
}
//**************主**************//
//**************機**************//
//**********************************//
//
//函數名稱： WaiitJionNetFinish
//
//函數描述： 等待入網完成
//
//函數參數： 超時時間
//
//返回值： 無
//
//建立者：
//*******************************//
DeviceJionFlag WaitJionNetFinish(uint8_t timout)
{
JionNodeTimeCount = 0;
while(1)
{
Sx127xDataGet();
if (JionNodeTimeCount > timout)
{
if (oldNodeNumber == currentDeviceNumber)
{
printf("無新節點加入\r\n");
//無新節點加入
JionNodeTimeOutFlag = Node_Jion_Finish_Flag;
//中止定時器
HAL_TIM_Base_Stop_IT(&htim2);
return JionNodeTimeOutFlag;
}
else
{
//有新節點加入
printf("有新節點加入\r\n");
JionNodeTimeOutFlag = Node_Jion_No_Finish_Flag;
//保存當前節點數量
oldNodeNumber = currentDeviceNumber;
}
}//等待加入網絡
}
}
//**********************************//
//
//函數名稱： MasterSendClockData
//
//函數描述： 主機發送同步時鐘
//
//函數參數： 無
//
//返回值： 無
//
//建立者：
//*******************************//
void MasterSendClockData(void)
{
RTC_TimeTypeDef thisTime;
rtcSync_t.msgHead = JIONREQUEST;
rtcSync_t.dataLength = 0x09;
rtcSync_t.netType = 'T';
rtcSync_t.netPanid[0] = HI_UINT16(PAN_ID);
rtcSync_t.netPanid[1] = LO_UINT16(PAN_ID);
//獲取當前時間
HAL_RTC_GetTime(&hrtc, &thisTime, RTC_FORMAT_BIN);
rtcSync_t.timeData[0] = thisTime.Hours;
rtcSync_t.timeData[1] = thisTime.Minutes;
rtcSync_t.timeData[2] = thisTime.Seconds;
rtcSync_t.timeData[3] = (thisTime.SubSeconds >> 8) & 0xFF;
rtcSync_t.timeData[4] = thisTime.SubSeconds & 0xFF;
//計算校驗碼
rtcSync_t.crcCheck = crc8((uint8_t *)&rtcSync_t, rtcSync_t.dataLength + 1);
//發送數據包
Radio->SetTxPacket((uint8_t *)&rtcSync_t, rtcSync_t.dataLength + 2);
}
源碼分析（具體分析：該源碼涵蓋了集中器 和 節點 的源代碼，能夠從main函數開始分析，先屏蔽掉節點的代碼，只分析集中器的相關代碼，而後屏蔽掉集中器的代碼，只分析節點代碼。分析過程當中有遇到沒見過的或者不知道的函數，直接追入分析便可）
main函數相關代碼分析：
//全部設備加入網絡的當前狀況
DeviceJionFlag JionDeviceStatu = No_Node_Jion_Flag;
//時間同步標誌
volatile uint8_t MasterSendTimeSliceFlag = 0;
volatile uint8_t SendDataOkFlag = 0;
extern volatile uint8_t SendClockFlag;
/* main */
#if SLAVE
//獲取隨機入網時間
DelayTime = RandomNumber();
printf("JionTime = %d\n",DelayTime);
HAL_Delay(DelayTime);
//等待入網成功
while (SlaveJionNetFuction());
//獲取節點發送時間片
SlaveGetSendTime();
#else
//主機直接初始化RTC
MX_RTC_Init();--------------------------------------------->第一步：主機初始化RTC
HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2);----------------------------->第二步：主機初始化定時器（包括中斷）
#endif
while (1)
{
/* USER CODE END WHILE */
/* USER CODE BEGIN 3 */
Sx127xDataGet();
#if SLAVE
if(sendUpDataFlag == 1)
{
SendSensorDataUP();
sendUpDataFlag = 0;
}
#else
UartDmaGet();------------------------------------------->第三步：串口數據獲取，並把數據發送出去
//等待節點入網
if (JionDeviceStatu != Node_Jion_Finish_Flag)----------->第四步：若是沒有入網完成
{
printf("main 等待加入網絡\n");
JionDeviceStatu = WaitJionNetFinish(10);
}
/* 有新節點加入 */
if (currentDeviceNumber != oldNodeNumber)
{
printf("main 新節點加入網絡\n");
HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2);
JionDeviceStatu = New_Node_Jion_Flag;
SendClockFlag = 0; //發送分時時間片
}
/* 有舊節點加入 */
for (int i = 0; i < currentDeviceNumber;i++)
{
/* 查詢是否有舊節點從新加入*/
if (slaveNetInfo_t[i].deviceNetStatus == AGAIN_JION_NET)
{
printf("main 舊節點加入網絡\n");
slaveNetInfo_t[i].deviceNetStatus = JIONDONE;
JionDeviceStatu = New_Node_Jion_Flag;
SendClockFlag = 0; //發送分時時間片
HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2);
}
}
/* 給從機分發時間片 */
if ((JionDeviceStatu == Node_Jion_Finish_Flag)&&(SendClockFlag == 0)
&&(currentDeviceNumber != 0))
{
if (SendDataOkFlag == 1) {
SendDataOkFlag = 0;
printf("main 發送時鐘同步\n");
//告訴全部節點開始上傳數據
MasterSendClockData();
SendClockFlag = 1;
while(!SendDataOkFlag) //等待發送完成
{
Sx127xDataGet();
}
SendDataOkFlag = 1;
}
}
#endif
if(EnableMaster == true)
{
MLCD_Show();
}
else
{
SLCD_Show();
}
}
LoRa自組網節點程序開發
內容概要：
一、工程修改
二、搭建框架
三、源碼分析
四、組網實驗
LoRa自組網節點設計：
根據節點業務流程須要在以前工程裏添加一個外設用於隨機數發生：ADC
ADC外設配置：
一、配置ADC爲連續採集
二、配置DMA通道
三、配置ADC標籤
搭建框架：
一、網絡處理任務
二、數據處理任務
數據處理任務：
數據解析任務
-->從機數據解析
-->網絡數據包解析
-->網絡應答包解析
-->時間同步包解析
數據上傳任務
-->入網信息上傳
-->數據信息上傳
網絡處理任務：
一、入網隨機時間獲取
二、無線加入網絡
三、獲取數據包發送時長
四、獲取節點時間片
硬件準備：LoRa設備X三、STlinkX一、USBmini線X3
程序燒寫：
一、燒寫Master程序
二、燒寫Slave程序：配置從機設備地址，分別燒錄
實驗現象：
一、從機入網請求
二、主機入網應答
三、從機1分鐘定時上傳數據