如何通过 Arduino 将 XIAO ESP32S3 与 LoRa 模块配合使用
Wio-E5 与 XIAO-ESP32-S3 通过 Arduino 的集成为物联网项目开发提供了一个强大的平台。本指南旨在帮助您建立 Wio-E5 和 XIAO-ESP32-S3 之间的无缝连接，实现广泛的应用和功能。
我将引导您完成使用 XIAO-ESP32-S3、Grove-Wio-E5 和 Grove-温湿度传感器 进行 LoRa 通信的过程。本教程专为初学者和中级爱好者量身定制，提供使用 LoRa 技术设置和实现无线通信的分步说明。目标是让您掌握有效使用 XIAO-ESP32-S3 进行 LoRa 通信的技能。在最后阶段，我们将利用 ChirpStack 在 Home Assistant 中显示收集的数据。
实现
Arduino 程序代码
软件
对以下代码进行某些修改，例如修改 LoRa 通信模块的 AppKEY 和其他基本信息，以便能够接入 LoRaWAN，然后通过命令 AT+CMSGHEX 修改我们要发送的数据。例如，我在这里通过模拟温度和湿度来发送数据。
#include <Arduino.h>
#include <Wire.h>
#include <DHT.h>
// 接收数据的缓冲区
static char recv_buf[512];
static bool is_exist = false;
static bool is_join = false;
static int led = 0;
int sensorPin = A1; // 定义传感器引脚
#define DHTTYPE DHT20 // 使用 DHT 20 类型
DHT dht(DHTTYPE); // 初始化温湿度 DHT 传感器
// 发送 AT 命令并在超时时间内检查预期响应的函数
static int at_send_check_response(char *expected_ack, int timeout_ms, char *command_format, ...) {
int character;
int num = 0;
int index = 0;
int startMillis = 0;
va_list args;
memset(recv_buf, 0, sizeof(recv_buf));
va_start(args, command_format);
Serial1.printf(command_format, args);
Serial.printf(command_format, args);
va_end(args);
delay(200);
startMillis = millis();
if (expected_ack == NULL) {
return 0;
}
do {
while (Serial1.available() > 0) {
character = Serial1.read();
recv_buf[index++] = character;
Serial.print((char)character);
delay(2);
}
if (strstr(recv_buf, expected_ack) != NULL) {
return 1;
}
} while (millis() - startMillis < timeout_ms);
return 0;
}
// 解析接收消息的函数
static void recv_parse(char *message) {
if (message == NULL) {
return;
}
char *start = NULL;
int data = 0;
int rssi = 0;
int snr = 0;
start = strstr(message, "RX");
if (start && (1 == sscanf(start, "RX: \"%d\"\r\n", &data))) {
Serial.println(data);
Serial.print("led :");
led = !!data;
Serial.println(led);
digitalWrite(LED_BUILTIN, led ? LOW : HIGH);
}
start = strstr(message, "RSSI");
if (start && (1 == sscanf(start, "RSSI %d,", &rssi))) {
Serial.print("RSSI:");
Serial.println(rssi);
}
start = strstr(message, "SNR");
if (start && (1 == sscanf(start, "SNR %d", &snr))) {
Serial.print("SNR :");
Serial.println(snr);
}
}
void setup() {
Serial.begin(115200); // 初始化串口通信
Serial1.begin(9600, SERIAL_8N1, 44, 43);
Wire.begin();
dht.begin();
// 基本 AT 命令检查模块是否存在
if (at_send_check_response("+AT: OK", 100, "AT\r\n")) {
is_exist = true;
// 发送 AT+ID 命令获取设备 ID
if (at_send_check_response("+ID:", 1000, "AT+ID\r\n")) {
Serial.print("Received ID data: ");
Serial.println(recv_buf);
} else {
Serial.println("Failed to get ID data.");
}
// 其他配置命令
at_send_check_response("+MODE: LWOTAA", 1000, "AT+MODE=LWOTAA\r\n");
at_send_check_response("+DR: EU868", 1000, "AT+DR=EU868\r\n");
at_send_check_response("+CH: NUM", 1000, "AT+CH=NUM,0-2\r\n");
at_send_check_response("+KEY: APPKEY", 1000, "AT+KEY=APPKEY,\"2B7E151628AED2A6ABF7158809CF4F3D\"\r\n");
at_send_check_response("+CLASS: C", 1000, "AT+CLASS=A\r\n");
at_send_check_response("+PORT: 8", 1000, "AT+PORT=8\r\n");
delay(200);
is_join = true;
} else {
is_exist = false;
Serial.println("No E5 module found.");
}
}
void loop() {
float temp_hum_val[2] = {0};
if (is_exist) {
int ret = 0;
if (is_join) {
ret = at_send_check_response("+JOIN: Network joined", 12000, "AT+JOIN\r\n");
if (ret) {
is_join = false;
} else {
at_send_check_response("+ID: AppEui", 1000, "AT+ID\r\n");
Serial.println("JOIN failed!");
delay(5000);
}
} else {
if (!dht.readTempAndHumidity(temp_hum_val)) {
char cmd[128];
sprintf(cmd, "AT+CMSGHEX=\"%04X%04X%04X\"\r\n", int(temp_hum_val[1] * 100), int(temp_hum_val[0] * 100), analogRead(sensorPin));
ret = at_send_check_response("Done", 5000, cmd);
if (ret) {
recv_parse(recv_buf);
} else {
Serial.println("Send failed!");
}
}
delay(30000);
}
} else {
delay(1000);
}
}
ChirpStack 配置
ChirpStack 是一个开源的物联网（IoT）解决方案，专为构建和管理 LoRaWAN 网络而设计。它提供了一套全面的工具和服务，帮助用户部署、管理和监控 LoRaWAN 网络，包括网关、网络服务器、应用服务器和设备。有关如何连接到 ChirpStack 的信息，请参考此链接。
在 ChirpStack 中创建新的设备配置文件后，使用以下代码填写有效载荷编解码器：
function decodeUplink(input) {
var decoded = {
temp: 0,
humi: 0,
moisture: 0,
};
var bytes = input["bytes"];
bytes = bytes2HexString(bytes);
// Assuming the data is encoded at a ratio of 100 times
decoded.temp = parseInt(bytes.slice(0, 4), 16) / 100;
decoded.humi = parseInt(bytes.slice(4, 8), 16) / 100;
decoded.moisture = parseInt(bytes.slice(-4), 16);
let messages = [
{
type: "temp",
measurementId: 4097,
measurementValue: decoded.temp,
},
{
type: "humi",
measurementId: 4098,
measurementValue: decoded.humi,
},
{
type: "moisture",
measurementId: 4103,
measurementValue: decoded.moisture,
},
];
var result = {};
result.messages = messages;
return { data: result };
}
/**
* Convert to an 8-digit binary number with 0s in front of the number
* @param arr
* @returns {string}
*/
function toBinary(arr) {
let binaryData = arr.map((item) => {
let data = parseInt(item, 16).toString(2);
let dataLength = data.length;
if (data.length !== 8) {
for (let i = 0; i < 8 - dataLength; i++) {
data = `0` + data;
}
}
return data;
});
let ret = binaryData.toString().replace(/,/g, "");
return ret;
}
function bytes2HexString(arrBytes) {
var str = "";
for (var i = 0; i < arrBytes.length; i++) {
var tmp;
var num = arrBytes[i];
if (num < 0) {
tmp = (255 + num + 1).toString(16);
} else {
tmp = num.toString(16);
}
if (tmp.length === 1) {
tmp = "0" + tmp;
}
str += tmp;
}
return str;
}
点击 Submit。
如下图所示，接收到相关数据，表明数据发送成功。
仅仅解码可能无法提供传感器数据的直观视觉表示。在这种情况下，我们可以利用用户友好的平台，Home Assistant 就是一个典型的例子。
应用：与 Home Assistant 集成
Home Assistant 是一个开源的智能家居自动化平台，旨在让用户能够集成、控制和自动化各种智能设备和服务。它支持与各种智能家居设备的互操作性，允许用户创建定制的自动化场景和智能家居控制系统。如果我们能够将 XIAO-ESP32-S3 与 Home Assistant 集成，这将使 XIAO-ESP32-S3 的开发可能性更加多样化。
ChirpStack 和 Home Assistant 都内置了 MQTT 插件集成。这使它们能够通过 MQTT 协议进行数据通信，便于将传感器数据从网关（配备 MQTT 插件）传输到 Home Assistant。
您也可以将 Wio-E5 与 XIAO-ESP32-S3 集成到 Home Assistant 中。请参考此教程。
- 步骤 3： 点击发送并通过点击 Measure 测试传感器
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