LoRaWAN® 网关模块 WM1302

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LoRaWAN® 是 LoRa Alliance® 的授权使用商标。 LoRa® 商标是 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 系列的新成员，从 Wio-E5 模块 Grove 模块、迷你开发板到开发套件。

要了解更多关于使用 STM32Cube MCU Package for STM32WL series(SDK) 创建 LoRaWAN® 终端节点、加入并向 LoRaWAN® 网络发送数据的信息，请阅读迷你开发板和开发套件的 wiki 页面。

WM1302 模块是新一代采用 mini-PCIe 外形规格的 LoRaWAN® 网关模块。基于 Semtech® SX1302 基带 LoRaWAN® 芯片，WM1302 为网关产品释放了更大的长距离无线传输潜力。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® 网关模块在 US915 和 EU868 频段上都有 SPI 和 USB 版本，让您可以选择广泛的 LoRaWAN® 频率计划选项，包括 EU868、US915、AS923、AS920、AU915、KR920 和 IN865。

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

WM1302 专为 M2M 和 IoT 应用而设计，可广泛应用于支持 LPWAN 网关的场景。它将是您显著降低开发 LoRa® 网关设备（包括 LoRaWAN® 网关、热点等）的技术难度和时间消耗的完美选择。

特性

采用 Semtech® SX1302 基带 LoRa® 芯片，功耗极低，性能卓越。
采用标准 52 针金手指的 Mini-PCIe 外形规格，易于与各种网关设备集成。
超低工作温度，无需额外散热，减小 LoRaWAN® 网关的尺寸。
高灵敏度，配合 SX1250 TX/RX 前端可达 -139 dBm @SF12；TX 功率在 @3.3V 时可达 26 dBm。
通过 CE、FCC 和 TELEC 认证。简化最终产品认证过程。

硬件概述

图表

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引脚图

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规格参数

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（3.3V电源供电）	25 dBm（3.3V电源供电）
LED指示灯	电源：绿色配置：红色发射：绿色接收：蓝色
外形规格	Mini PCIe，52针金手指
功耗（SPI版本）	待机：7.5 mA 发射最大功率：415 mA 接收：40 mA
功耗（USB版本）	待机：20 mA 发射最大功率：425 mA 接收：53 mA
LBT（先听后说）	支持
天线连接器	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
任何长距离无线通信应用开发
LoRa® 和 LoRaWAN® 应用学习和研究

尺寸

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入门指南

SPI 版本和 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，使用不同的片选(CS)引脚。

对于 WM1302 LoRaWAN® 网关模块 USB 版本，Semtech SX1302 和 SX126x 芯片连接到一个 STM32L4 MCU，这个出厂预编程的 MCU 将作为 USB 设备工作，成为树莓派和 SX1302/SX126x 之间的桥梁。

WM1302 快速入门

所需硬件

WM1302 LoRaWAN® 网关模块
带有 40 引脚 GPIO 接头的树莓派板（例如树莓派 4B 或树莓派 3B+）
用于树莓派的 WM1302 Pi Hat
树莓派电源适配器
一个 LoRa® 天线
一张 8G 或更大的 SD 卡和读卡器
如果使用 WM1302 LoRaWAN® 网关模块 USB 版本，需要一根 Type C USB 线

所需软件

最新的树莓派操作系统镜像：推荐使用 Raspberry Pi OS Lite
Balena Etcher：用于将树莓派操作系统镜像刷写到 SD 卡
putty：在 Windows 上通过 SSH 连接到树莓派

步骤1. 安装 WM1302 树莓派 Hat 并安装 WM1302 模块

在树莓派 40 引脚接头上安装 Pi Hat 很容易。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 USB 版本的 WM1302 模块，请同时用 Type C USB 线将其 Type C 端口连接到树莓派 USB 端口。

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步骤2. 启用 Raspbian 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 Raspbian 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，我们介绍一种命令行方式来启用 SPI 和 I2C 接口。

首先，通过 SSH 登录树莓派或使用显示器（不要使用串行控制台，因为 Pi Hat 上的 GPS 模块占用了 Pi 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 来启用它
选择 I2C，然后选择 Yes 来启用它
选择 Serial Port，然后对于"Would you like a login shell..."选择 No，对于"Would you like the serial port hardware..."选择 Yes
完成后，请重启树莓派以确保这些设置生效。

步骤3. 获取并编译SX1302源代码

现在让我们安装 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

Move to sx1302_hal folder and compile everything:

cd ~/sx1302_hal
make

步骤4. 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 接口替代。

这导致 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
...

To determine if the system you are running on still has the sysfs interface, you can run the following command:

ls /sys/class/gpio

对于带有 sysfs 接口的 Linux：

如果其中出现一系列 gpiox 文件夹，这意味着您的系统内核仍然具有 sysfs 接口，您可以使用上面的脚本来重置模块。

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

nano tools/reset_lgw.sh

以下代码显示在文本编辑器的开头：

# 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 改为 SX1302_RESET_PIN=17，将 SX1261_RESET_PIN=22 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)

通过按 CTRL + x，然后按 y，最后按 Enter 来保存这些更改以关闭文本编辑器。

对于没有 sysfs 接口的 Linux：

如果其中没有名为 gpiox 的文件夹，那么您需要使用 Libgpiod 包来调用 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，您应该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

# Please select one of the following comands based on your module
# for WM1302 LoRaWAN Gateway Module (SPI) - EU868
./lora_pkt_fwd -c global_conf.json.sx1250.EU868

# for WM1302 LoRaWAN Gateway Module (USB) - EU868
./lora_pkt_fwd -c global_conf.json.sx1250.EU868.USB

# for WM1302 LoRaWAN Gateway Module (SPI) - US915
./lora_pkt_fwd -c global_conf.json.sx1250.US915

# for WM1302 LoRaWAN Gateway Module (USB) - US915
./lora_pkt_fwd -c global_conf.json.sx1250.US915.USB

现在，数据包转发器能够正确运行。但是如果开发者需要将 LoRa® 数据包转发到他们的 LoRa® 服务器（例如 TTN 或 chirpstack），仍有一些工作要做。

为了实现这个目标，开发者必须首先将树莓派网关添加到 LoRa 服务器。以 TTNv3 为例，登录 TTNv3 控制台，点击 Go to gateways 然后点击 Add gateway，在 Add gateway 页面中你会发现有许多设置需要填写。你需要关注的是 Gateway EUI、Gateway Server address 和 Frequency plan，其他的保持默认即可。

Gateway EUI：你的网关的 64 位扩展唯一标识符，在本 wiki 中我们将其设置为 AA555A0000000000
Gateway Server address：网关将连接到的服务器地址，将其复制到剪贴板，开发者稍后需要将其保存到配置文件中
Frequency plan：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，回到树莓派，按 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：

# Please select one of the following comands based on your module
# for WM1302 LoRaWAN Gateway Module (SPI) - EU868
nano global_conf.json.sx1250.EU868

# for WM1302 LoRaWAN Gateway Module (USB) - EU868
nano global_conf.json.sx1250.EU868.USB

# for WM1302 LoRaWAN Gateway Module (SPI) - US915
nano global_conf.json.sx1250.US915

# for WM1302 LoRaWAN Gateway Module (USB) - US915
nano global_conf.json.sx1250.US915.USB

基本上，您需要修改这些参数："gateway_ID" "server_address" "serv_port_up" "serv_port_down"，这些参数可以在配置文件的末尾找到。将 Gateway Server address 复制到 "server_address"，将 "serv_port_up" 和 "serv_port_down" 更改为 1700，这些参数应该这样编辑：

"gateway_conf": {
    "gateway_ID": "AA555A0000000000",
    /* change with default server address/ports */
    "server_address": "eu1.cloud.thethings.network",
    "serv_port_up": 1700,
    "serv_port_down": 1700,

按 CTRL + x 保存这些更改，然后按 y，最后按 Enter 关闭文本编辑器。

重启 lora_pkt_fwd，您将发现您的树莓派网关已连接到 TTNv3。

# Please select one of the following comands based on your module
# for WM1302 LoRaWAN Gateway Module (SPI) - EU868
./lora_pkt_fwd -c global_conf.json.sx1250.EU868

# for WM1302 LoRaWAN Gateway Module (USB) - EU868
./lora_pkt_fwd -c global_conf.json.sx1250.EU868.USB

# for WM1302 LoRaWAN Gateway Module (SPI) - US915
./lora_pkt_fwd -c global_conf.json.sx1250.US915

# for WM1302 LoRaWAN Gateway Module (USB) - US915
./lora_pkt_fwd -c global_conf.json.sx1250.US915.USB

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