Wireless-Lab1

• 實驗環境
  • 硬體版本 : Raspberry Pi 3 Model B+
  • 作業系統 : Raspbian 2018-06-27
  • LoRa : SX1276晶片
• 實驗目標
  • 使用ABP模式傳輸資料
  • 並用MQTT取得資料後解碼

tags: Wireless

⭐ 實驗結果

1. 跑完ABP傳輸模式的流程，傳輸資料時分別使用Confirm Data和Unconfirm Data，截圖樹莓派上的結果，應該會有一個是有ACK一個是沒有ACK的。
2. 傳輸資料後用MQTT查看，並用base64解密截圖。
3. 以組為單位(一個人上傳即可)，將這些截圖結果貼成一個word檔案，命名為wireless-lab1-groupxx.docx，並上傳到LMS作業區。

APB模式送出 (send_ttn.py)

這份程式主要修改來自 jeroennijhof 的程式碼

• 將實驗程式碼載下來

  $ git clone https://github.com/Ox7FFFFFFF/Wireless-Lab1

  • 程式資料夾 LoRaWAN - 與LoRaWAN相關的程式 SX127x - 控制晶片的SPI程式 send_ttn.py - 資料送出 (主程式) config.json - Activated [DevAddr, NwkSKey, AppSKey]配置

  • 程式流程

  st=>start: Start
  tx=>operation: MODE.TX
  send=>operation: send message
  tx_done=>operation: TX_DONE
  rx=>operation: MODE.RXSINGLE
  read=>operation: Read downlink payload
  save=>operation: Save fCnt to config.json
  cond=>condition: MIC check vaild
  rx_done=>operation: RX_DONE
  drop=>opertion: pass message
  success=>operation: Success
  fail=>operation: Fail
  e=>end: End
  
  st->tx->send->tx_done->tx_done->rx->rx_done->read->cond
  cond(yes)->success->save
  cond(no)->fail->save
  save->e
  

1. 將devAddr,nwkSKey,appSKey填入config.json中

   {
       "appskey": "dcb80cced0527753276d8e49a11e546e",
       "devaddr": "07cdbe7a",
       "fCnt": 0,
       "nwskey": "0e73623166e5caa0e82b0360c1bcfc62"
   }

2. 調整send_ttn.py主要參數

   • Frequency
   • Spreading Factor
   • Bandwidth

   # Setup
   lora.set_mode(MODE.SLEEP)
   lora.set_dio_mapping([1,0,0,0,0,0])
   lora.set_freq(AS923.FREQ1)
   lora.set_spreading_factor(SF.SF7)
   lora.set_bw(BW.BW125)
   lora.set_pa_config(pa_select=1)
   lora.set_pa_config(max_power=0x0F, output_power=0x0E)
   lora.set_sync_word(0x34)
   lora.set_rx_crc(True)
   

3. fCnt 要隨著傳輸次數增加，Server端收到小於目前記錄的fCnt將會丟棄封包不處理。

       def send(self):
           global fCnt
           lorawan = LoRaWAN.new(nwskey, appskey)
           message = "HELLO WORLD!"
           # 資料打包,fCnt+1
           lorawan.create(MHDR.CONF_DATA_UP, {'devaddr': devaddr, 
           'fcnt': fCnt, 'data': list(map(ord, message)) })
           print("fCnt: ",fCnt)
           print("Send Message: ",message)
           fCnt = fCnt+1
           self.write_payload(lorawan.to_raw())
           self.set_mode(MODE.TX)
   

4. 當切換到MODE.TX時,送出uplink之後會跳到on_tx_done

       def on_tx_done(self):
           # 紀錄送出的時間
           global TX_TIMESTAMP
           TX_TIMESTAMP = datetime.datetime.now().timestamp()
           print("TxDone\n")
           # 切換到rx
           self.set_mode(MODE.STDBY)
           self.clear_irq_flags(TxDone=1)
           self.set_mode(MODE.SLEEP)
           self.set_dio_mapping([0,0,0,0,0,0])
           self.set_invert_iq(1)
           self.reset_ptr_rx()
           sleep(1)
           self.set_mode(MODE.RXSINGLE)
   

5. 當接收到downlink時，會跳到on_rx_done

       def on_rx_done(self):
           print("RxDone")
           self.clear_irq_flags(RxDone=1)
   
           # 讀取 payload
           payload = self.read_payload(nocheck=True)
           lorawan = LoRaWAN.new(nwskey, appskey)
           lorawan.read(payload)
           print("get mic: ",lorawan.get_mic())
           print("compute mic: ",lorawan.compute_mic())
           print("valid mic: ",lorawan.valid_mic())
           # 檢查mic
           if lorawan.valid_mic():
               print("ACK: ",lorawan.get_mac_payload().get_fhdr().get_fctrl()>>5&0x01)
               print("direction: ",lorawan.get_direction())
               print("devaddr: ",''.join(format(x, '02x') for x in lorawan.get_devaddr()))
               write_config()
           else:
               print("Wrong MIC")
           sys.exit(0)
   

6. 執行send_ttn.py

   $ python3 send_ttn.py

   

• MIC(Message Integrity Check):
  • 用來確認這個資料是不是自己的
• ACK(Acknowledge):
  • 因為傳送的資料格式是MHDR.CONF_DATA_UP，所以Downlink中會有ACK回應
• Direction:
  • Uplink : 0
  • Downlink : 1
• devaddr
  • 也可以確認一下devaddr看是不是自己的，採用Little-Endian，比對的時候要倒過來看

使用MQTT查看傳輸到Server的資料

1. 請先安裝 MQTT BOX
2. 新增 MQTT Client
3. 輸入 MQTT server 資訊

• MQTT Client Name : 隨便取
• Protocol : mqtts/tls
• Username : engineer
• Host : mqtt.hscc.csie.ncu.edu.tw:1883
• SSL/TLS Certificate Type : CA signed server ceritificate
• Password : nculoraserver

4. 新增 Subscriber，並按下subscribe

• 主要格式為application/[applicationID]/device/[devEUI]/rx
  • applicationID : 5
  • devEUI : 就是分配到的EUI
  • rx : server端收到的

5. 送出訊息後查看，data使用base64加密，所以要查看原始資料需要用base64解密
6. base64解密