LoRaWAN® 网关模块 WM1302

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LoRaWAN® 是 LoRa Alliance® 授权使用的标志。
LoRa® 标志是 Semtech Corporation 或其子公司的商标。

note

我们最近发布了基于 Wio-E5 模块的 Wio-E5 系列。

点击这里了解 LoRa-E5 家族的新成员，包括 Wio-E5 模块、Grove 模块、迷你开发板和开发套件。

如果想了解如何使用 STM32WL 系列的 STM32Cube MCU 软件包 (SDK) 创建 LoRaWAN® 终端节点、加入并向 LoRaWAN® 网络发送数据，请阅读关于迷你开发板和开发套件的 Wiki 页面。

WM1302 模块是一款新一代的 LoRaWAN® 网关模块，采用 mini-PCIe 形式。基于 Semtech® SX1302 基带 LoRaWAN® 芯片，WM1302 为网关产品解锁了更大的远程无线传输潜力。与之前的 SX1301 和 SX1308 LoRa® 芯片相比，它具有更高的灵敏度、更低的功耗和更低的工作温度。

WM1302 LoRaWAN® 网关模块提供 SPI 和 USB 两种版本，支持 US915 和 EU868 频段，您可以选择包括 EU868、US915、AS923、AS920、AU915、KR920 和 IN865 在内的多种 LoRaWAN® 频率计划。

WM1302 模块已通过 CE、FCC 和 Telec 认证，这有助于简化 LoRaWAN® 网关设备的开发和认证流程。

WM1302 专为 M2M 和物联网应用设计，可广泛应用于支持 LPWAN 网关的场景。它是开发 LoRa® 网关设备（包括 LoRaWAN® 网关、热点等）时显著降低技术难度和时间消耗的理想选择。

特性

由 Semtech® SX1302 基带 LoRa® 芯片驱动，极低功耗和高性能。
标准 52 针金手指的 mini-PCIe 形式，易于集成到各种网关设备中。
超低工作温度，无需额外散热，减少 LoRaWAN® 网关的尺寸。
高灵敏度，使用 SX1250 TX/RX 前端，灵敏度低至 -139 dBm @SF12；TX 功率高达 26 dBm @3.3V。
通过 CE、FCC 和 TELEC 认证，简化最终产品认证流程。

硬件概述

图示

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引脚图

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规格

区域	EU868	US915
频率	863-870MHz	902-928MHz
灵敏度	-125dBm @125K/SF7 -139dBm @125K/SF12	-125dBm @125K/SF7 -139dBm @125K/SF12
发射功率	26 dBm (使用 3.3V 电源)	25 dBm (使用 3.3V 电源)
LED 指示灯	电源：绿色配置：红色发射：绿色接收：蓝色
外形尺寸	Mini PCIe，52 针金手指
功耗（SPI 版本）	待机：7.5 mA 最大发射功率：415 mA 接收：40 mA
功耗（USB 版本）	待机：20 mA 最大发射功率：425 mA 接收：53 mA
LBT（先听后说）	支持
天线接口	U.FL
工作温度	-40°C 至 85°C
尺寸	30 mm（宽）× 50.95 mm（长）
认证	CE

应用

LPWAN 网关设备开发
任何远距离无线通信应用开发
LoRa® 和 LoRaWAN® 应用学习与研究

尺寸

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入门指南

SPI 版本与 USB 版本的区别

对于 WM1302 LoRaWAN® 网关模块 SPI 版本，Semtech SX1302 和 SX126x 芯片通过相同的 SPI 总线连接到树莓派，不同的芯片选择（CS）引脚用于区分。

对于 WM1302 LoRaWAN® 网关模块 USB 版本，Semtech SX1302 和 SX126x 芯片连接到一个 STM32L4 MCU，该 MCU 已由工厂编程，将作为 USB 设备工作，成为树莓派与 SX1302/SX126x 之间的桥梁。

快速开始使用 WM1302

所需硬件

WM1302 LoRaWAN® 网关模块
带有 40 针 GPIO 接口的树莓派（例如树莓派 4B 或树莓派 3B+）
树莓派用的 WM1302 Pi Hat
树莓派电源适配器
一个 LoRa® 天线
一个 8G 或更大容量的 SD 卡和一个读卡器
如果使用 WM1302 LoRaWAN® 网关模块 USB 版本，还需要一根 Type C USB 数据线

所需软件

最新的树莓派操作系统镜像：推荐使用树莓派 OS Lite
Balena Etcher：用于将树莓派操作系统镜像写入 SD 卡
putty：用于在 Windows 上通过 SSH 连接到树莓派

第一步：安装 WM1302 树莓派 Hat 并安装 WM1302 模块

将 Pi Hat 安装到树莓派 40 针接口上非常简单。首先关闭树莓派电源，将 WM1302 模块插入 Pi Hat，如下图所示，并用螺丝固定。

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如果使用的是 USB 版本的 WM1302 模块，请使用 Type C USB 数据线将其 Type C 接口连接到树莓派的 USB 接口。

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第二步：启用树莓派的 I2C 和 SPI 接口

WM1302 模块通过 SPI 和 I2C 与树莓派通信。但这两个接口在树莓派操作系统中默认未启用，因此开发者需要在使用 WM1302 之前启用它们。这里介绍一种通过命令行启用 SPI 和 I2C 接口的方法。

首先，通过 SSH 登录到树莓派，或者使用显示器（不要使用串口控制台，因为 Pi Hat 上的 GPS 模块占用了树莓派的硬件 UART 引脚），然后在命令行中输入 sudo raspi-config 打开树莓派软件配置工具：

sudo raspi-config

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选择 Interface Options
选择 SPI，然后选择 Yes 启用它
选择 I2C，然后选择 Yes 启用它
选择 Serial Port，然后在 "Would you like a login shell..." 中选择 No，在 "Would you like the serial port hardware..." 中选择 Yes
接下来，请重启树莓派以确保这些设置生效。

第三步：获取并编译 SX1302 源代码

现在我们来安装 git 并从 GitHub 下载 sx1302_hal（SX1302 LoRa 网关的库和程序）：

sudo apt update
sudo apt install -y git
cd ~
git clone https://github.com/Lora-net/sx1302_hal

进入 sx1302_hal 文件夹并编译所有内容：

cd ~/sx1302_hal
make

第四步：运行 Semtech SX1302 数据包转发器

注意

在新的 Linux 内核中，sysfs 接口已被 chardev 接口取代。

这会导致 sx_1302 仓库中提供的 reset_lgw.sh 无法正确重置模块，并输出以下日志：

...
./reset_lgw.sh: 26: echo: echo: I/O error
./reset_lgw.sh: 27: echo: echo: I/O error
./reset_lgw.sh: 28: echo: echo: I/O error
./reset_lgw.sh: 29: echo: echo: I/O error
./reset_lgw.sh: 32: cannot create /sys/class/gpio/gpio17/direction: Directory nonexistent
./reset_lgw.sh: 33: cannot create /sys/class/gpio/gpio5/direction: Directory nonexistent
./reset_lgw.sh: 34: cannot create /sys/class/gpio/gpio18/direction: Directory nonexistent
./reset_lgw.sh: 35: cannot create /sys/class/gpio/gpio13/direction: Directory nonexistent
CoreCell reset through GPIO17...
SX1261 reset through GPIO17...
CoreCell power enable through GPIO18...
CoreCell ADC reset through GPIO13...
./reset_lgw.sh: 45: cannot create /sys/class/gpio/gpio18/value: Directory nonexistent
./reset_lgw.sh: 47: cannot create /sys/class/gpio/gpio17/value: Directory nonexistent
./reset_lgw.sh: 48: cannot create /sys/class/gpio/gpio17/value: Directory nonexistent
./reset_lgw.sh: 50: cannot create /sys/class/gpio/gpio5/value: Directory nonexistent
./reset_lgw.sh: 51: cannot create /sys/class/gpio/gpio5/value: Directory nonexistent
./reset_lgw.sh: 53: cannot create /sys/class/gpio/gpio13/value: Directory nonexistent
./reset_lgw.sh: 54: cannot create /sys/class/gpio/gpio13/value: Directory nonexistent
...

要确定您运行的系统是否仍然具有 sysfs 接口，可以运行以下命令：

ls /sys/class/gpio

对于具有 sysfs 接口的 Linux：

如果其中出现了一系列 gpiox 文件夹，则说明您的系统内核仍然具有 sysfs 接口，您可以使用上述脚本来重置模块。

使用文本编辑器 nano 修改 reset_lgw.sh 脚本中的 SX1302 和 SX1261 的 reset pin：

nano tools/reset_lgw.sh

在文本编辑器的开头会显示以下代码：

# GPIO mapping has to be adapted with HW
#

SX1302_RESET_PIN=23     # SX1302 reset
SX1302_POWER_EN_PIN=18  # SX1302 power enable
SX1261_RESET_PIN=22     # SX1261 reset (LBT / Spectral Scan)
AD5338R_RESET_PIN=13    # AD5338R reset (full-duplex CN490 reference design)

使用导航键移动光标，将 SX1302_RESET_PIN=23 修改为 SX1302_RESET_PIN=17，将 SX1261_RESET_PIN=22 修改为 SX1261_RESET_PIN=5，如下所示：

# GPIO mapping has to be adapted with HW
#

SX1302_RESET_PIN=17     # SX1302 reset
SX1302_POWER_EN_PIN=18  # SX1302 power enable
SX1261_RESET_PIN=5      # SX1261 reset (LBT / Spectral Scan)
AD5338R_RESET_PIN=13    # AD5338R reset (full-duplex CN490 reference design)

按下 CTRL + x 保存更改，然后按 y，最后按 Enter 关闭文本编辑器。

对于不具有 sysfs 接口的 Linux：

如果其中没有名为 gpiox 的文件夹，则需要使用 Libgpiod 包调用 GPIO。

使用 Libgpiod 包控制 GPIO 的 reset_lgw.sh 脚本如下：

reset_lgw.sh

SX1302_RESET_PIN=17     # SX1302 reset
SX1302_POWER_EN_PIN=18  # SX1302 power enable
SX1261_RESET_PIN=5      # SX1261 reset (LBT / Spectral Scan)


WAIT_GPIO() {
    sleep 0.1
}

reset() {
    echo "CoreCell reset through GPIO$SX1302_RESET_PIN..."
    echo "SX1261 reset through GPIO$SX1261_RESET_PIN..."
    echo "CoreCell power enable through GPIO$SX1302_POWER_EN_PIN..."

    # write output for SX1302 CoreCell power_enable and reset
    gpioset gpiochip0 $SX1302_POWER_EN_PIN=1; WAIT_GPIO
    
    gpioset gpiochip0 $SX1302_RESET_PIN=1; WAIT_GPIO
    gpioset gpiochip0 $SX1302_RESET_PIN=0; WAIT_GPIO

    gpioset gpiochip0 $SX1261_RESET_PIN=0; WAIT_GPIO
    gpioset gpiochip0 $SX1261_RESET_PIN=1; WAIT_GPIO
}

case "$1" in
    start)
    reset
    ;;
    stop)
    reset
    ;;
    *)
    echo "Usage: $0 {start|stop}"
    exit 1
    ;;
esac

exit 0

将 reset_lgw.sh 复制到 packet_forwarder 文件夹，然后运行 lora_pkt_fwd。请注意，您需要根据所使用的模块选择一个 global_conf.json.sx1250.xxxx 配置文件：

cp tools/reset_lgw.sh packet_forwarder/
cd packet_forwarder

# 请根据您的模块选择以下命令之一
# 对于 WM1302 LoRaWAN 网关模块（SPI） - EU868
./lora_pkt_fwd -c global_conf.json.sx1250.EU868

# 对于 WM1302 LoRaWAN 网关模块（USB） - EU868
./lora_pkt_fwd -c global_conf.json.sx1250.EU868.USB

# 对于 WM1302 LoRaWAN 网关模块（SPI） - US915
./lora_pkt_fwd -c global_conf.json.sx1250.US915

# 对于 WM1302 LoRaWAN 网关模块（USB） - US915
./lora_pkt_fwd -c global_conf.json.sx1250.US915.USB

现在，数据包转发器可以正常运行了。但如果开发者需要将 LoRa® 数据包转发到他们的 LoRa® 服务器（例如 TTN 或 chirpstack），仍需进行一些操作。

为了实现这一目标，开发者必须先将树莓派网关添加到 LoRa 服务器中。以 TTNv3 为例，登录 TTNv3 控制台，点击 Go to gateways，然后点击 Add gateway。在 Add gateway 页面中，您会看到需要填写的多个设置。您需要关注的是 Gateway EUI、Gateway Server address 和 Frequency plan，其他设置保持默认即可。

Gateway EUI：网关的 64 位扩展唯一标识符，在本教程中我们将其设置为 AA555A0000000000
网关服务器地址：网关将连接的服务器地址，将其复制到剪贴板，开发者需要稍后将其保存到配置文件中。
频率计划：如果使用 EU868 模块，选择 Europe 863-870 MHz (SF9 for RX2)；如果使用 US915 模块，选择 United States 902-928 MHz, FSB 2。

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添加网关后，返回到树莓派，按下 CTRL + c 停止 lora_pkt_fwd，然后使用文本编辑器 nano 编辑刚才使用的 global_conf.json.sx1250.xxxx 配置文件：

# 请根据您的模块选择以下命令之一
# 对于 WM1302 LoRaWAN 网关模块 (SPI) - EU868
nano global_conf.json.sx1250.EU868

# 对于 WM1302 LoRaWAN 网关模块 (USB) - EU868
nano global_conf.json.sx1250.EU868.USB

# 对于 WM1302 LoRaWAN 网关模块 (SPI) - US915
nano global_conf.json.sx1250.US915

# 对于 WM1302 LoRaWAN 网关模块 (USB) - US915
nano global_conf.json.sx1250.US915.USB

基本上，您需要修改以下参数："gateway_ID"、"server_address"、"serv_port_up" 和 "serv_port_down"，这些参数可以在配置文件的末尾找到。将 网关服务器地址 复制到 "server_address"，将 "serv_port_up" 和 "serv_port_down" 更改为 1700，这些参数应编辑如下：

"gateway_conf": {
    "gateway_ID": "AA555A0000000000",
    /* 使用默认服务器地址/端口进行更改 */
    "server_address": "eu1.cloud.thethings.network",
    "serv_port_up": 1700,
    "serv_port_down": 1700,

按下 CTRL + x 保存更改，然后按 y，最后按 Enter 关闭文本编辑器。

重新启动 lora_pkt_fwd，您会发现您的树莓派网关已连接到 TTNv3。

# 请根据您的模块选择以下命令之一
# 对于 WM1302 LoRaWAN 网关模块 (SPI) - EU868
./lora_pkt_fwd -c global_conf.json.sx1250.EU868

# 对于 WM1302 LoRaWAN 网关模块 (USB) - EU868
./lora_pkt_fwd -c global_conf.json.sx1250.EU868.USB

# 对于 WM1302 LoRaWAN 网关模块 (SPI) - US915
./lora_pkt_fwd -c global_conf.json.sx1250.US915

# 对于 WM1302 LoRaWAN 网关模块 (USB) - US915
./lora_pkt_fwd -c global_conf.json.sx1250.US915.USB

来源

Semtech SX1302 数据手册

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