配置 XIAO ESP32S3 和 Wio-SX1262 套件为 LoRaWAN 传感器节点

简介

本指南提供了逐步配置 XIAO ESP32S3 和 Wio-SX1262 套件作为 LoRaWAN 传感器节点的教程，包括连接 DHT20 温湿度传感器、添加 M2 LoRaWAN 网关，以及将数据发送到 The Things Network LNS 平台。此外，还涵盖了格式解码器的配置。

前置条件

XIAO ESP32S3 和 Wio-SX1262 套件
DHT20 温湿度传感器
XIAO 扩展板
M2 LoRaWAN 室内网关
The Things Network 账户访问权限

XIAO ESP32S3 和 Wio-SX1262 套件	XIAO 扩展板	DHT20 温湿度传感器	M2 LoRaWAN 室内网关

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硬件设置

将 Wio-SX1262 模块连接到 XIAO ESP32S3。
将 DHT20 传感器（I2C Grove 接口）以及 XIAO ESP32S3 和 Wio-SX1262 套件连接到 XIAO 扩展板。
将套件连接到您的电脑。
将 M2 网关连接到电源和以太网端口。

视频教程

在 TTN 上注册和设置

访问 https://www.thethingsnetwork.org/get-started 并注册——与其他网站的注册方式类似。这些说明适用于 TTS Sandbox。

访问 TTS Sandbox 的说明并注册。一旦您确认了您的电子邮件地址，您就可以登录到控制台。如果有任何疑问，您可以在 The Things Network 论坛上提问。登录时使用完全相同的详细信息。

在 TTN 上注册网关

首先注册您的网关会更简单。我以 SenseCAP M2 LoRaWAN 室内网关 (SX1302) 为例。

对于您的个人 LoRaWAN 网关，您可以在这里阅读关键概念和故障排除。

在 TTN 上创建新应用程序

应用程序就像一个盒子，用来存放一些设备——通常是执行相同任务的设备——在大规模部署中，这可能是数千个类似设备。刚开始时可能只有几个设备，因此暂时无需担心如何划分使用。

登录控制台后，您可以进入“应用程序”以创建您的第一个应用程序。ID 必须全部为小写字母或数字，不能有空格，可以使用连字符，并且必须在整个 TTN 社区中唯一——因此“first-app”会被拒绝——您可以使用“your-username-first-app”，因为这很可能是唯一的。名称和描述是供您自己使用的，可选。

在 TTN 上注册终端设备

步骤 1. 进入您在上一步中创建的应用程序。

步骤 2. 点击创建新终端设备

在应用程序摘要页面的右侧大约中间位置，有一个蓝色的大按钮 + Register end device。点击此按钮以创建您的第一个设备的设置。

步骤 3. 输入终端设备的具体信息

您正在使用第三方 LoRaWAN 协议栈制作自己的设备，因此设备库中不会有条目，请选择“手动输入终端设备的具体信息”。

步骤 4. 输入设备的具体信息

选择适合您所在地区的 频率计划。请注意，几乎所有国家都有关于您使用的频率的法律，因此不要随意选择。对于欧洲，请使用推荐选项。对于其他地区，请使用标有“used by TTN”的条目。在本例中，选择 868 MHz。

选择 LoRaWAN 1.1.0——列表中的最后一个——这是最新的规范。RadioLib 使用 RP001 区域参数 1.1 修订版 A。

此时，系统会要求您输入 JoinEUI。由于这是一个 DIY 设备，并且我们使用的是 RadioLib，您可以按照 LoRa 联盟 TR007 技术建议文档的建议，使用全零。输入全零并点击确认后，系统会要求您输入 DevEUI、AppKey 和 NwkKey。建议让控制台生成它们，以确保格式正确。

您的终端设备 ID 可以更改为更易识别的名称。与您的硬件相关的名称会有所帮助，例如 test-device。然后您可以点击蓝色的“Register device”。

步骤 5. 将设备详细信息复制到 Arduino 的配置文件中

然后，您需要将设备详细信息复制到 RadioLib 的 配置文件 中。控制台提供了将项目复制到剪贴板的按钮，因此您无需手动输入。

配置 XIAO ESP32S3 和 Wio-SX1262 套件作为 LoRaWAN 传感器节点

此代码使用 Arduino 编写，旨在将 Wio-SX1262 模块与 XIAO ESP32S3 板配置为 LoRaWAN 传感器节点。它连接了一个 DHT20 传感器，用于读取温度和湿度数据，并通过 LoRaWAN 将这些数据发送到 The Things Network。

为 XIAO ESP32S3 和 DHT20 传感器安装必要的库

安装 XIAO ESP32S3 的 Arduino 环境

请参考 https://wiki.seeedstudio.com/cn/xiao_esp32s3_getting_started/#software-preparation。

安装 DHT20 传感器库包：

下载 ⬇️

安装 RadioLib 库注意：请安装 6.6.0 版本，否则代码无法编译。

设置

步骤 1. 填写 LoRaWAN 设备认证和网络访问参数

RADIOLIB_LORAWAN_JOIN_EUI 和 RADIOLIB_LORAWAN_DEV_EUI 用于设备在加入 LoRaWAN 网络时的身份识别。就像在一个大型在线社区中，这两个参数是设备的“身份证”，让网络知道哪个设备请求加入。

RADIOLIB_LORAWAN_APP_KEY 和 RADIOLIB_LORAWAN_NWK_KEY 用于安全认证和网络访问控制。它们类似于进入网络社区的“密码”，确保只有拥有正确密钥的设备才能与网络安全通信。此外，它们可以根据应用（由 APP_KEY 区分）和网络（由 NWK_KEY 区分）的权限限制设备的操作。

只需将参数从 TTN 复制到配置文件中。

这里定义了一个名为 RADIOLIB_LORAWAN_JOIN_EUI 的宏。如果该宏未在其他地方定义，它将被设置为一个十六进制的“全零”值。

#ifndef RADIOLIB_LORAWAN_JOIN_EUI
#define RADIOLIB_LORAWAN_JOIN_EUI  0x0000000000000000
#endif

同样，定义了 RADIOLIB_LORAWAN_DEV_EUI 宏，表示 DevEUI（设备唯一标识符），这里设置了一个特定的十六进制值，用于设备在加入 LoRaWAN 网络时的身份识别。

#ifndef RADIOLIB_LORAWAN_DEV_EUI
#define RADIOLIB_LORAWAN_DEV_EUI   0x****************
#endif

定义了 RADIOLIB_LORAWAN_APP_KEY 和 RADIOLIB_LORAWAN_NWK_KEY 宏，分别表示 AppKey 和 NwkKey，用于安全认证和网络访问控制。

#ifndef RADIOLIB_LORAWAN_APP_KEY
#define RADIOLIB_LORAWAN_APP_KEY   0x**, 0x**, 0x**, 0x**, 0x**, 0x**, 0x**, 0x**, 0x**, 0x**, 0x**, 0x**, 0x**, 0x**, 0x**, 0x**
#endif

#ifndef RADIOLIB_LORAWAN_NWK_KEY   // 在此处填写您的 Nwk Key
#define RADIOLIB_LORAWAN_NWK_KEY   0x**, 0x**, 0x**, 0x**, 0x**, 0x**, 0x**, 0x**, 0x**, 0x**, 0x**, 0x**, 0x**, 0x**, 0x**, 0x**
#endif

定义了以下宏，表示 LoRaWAN 上行参数。这些参数用于配置发送到 LoRaWAN 网络的上行负载。

#define LORAWAN_UPLINK_USER_PORT  2
#define LORAWAN_UPLINK_DATA_RATE  3

#define LORAWAN_UPLINK_PERIOD     10000 // 毫秒

#define LORAWAN_UPLINK_DATA_MAX   115 // 字节

步骤 2. 选择 LoRaWAN 区域参数

LoRaWAN 通信有多个区域选择，包括 EU868（欧洲 868 MHz 频段）、US915（美国 915 MHz 频段）、AU915（澳大利亚 915 MHz 频段）、AS923（亚洲 923 MHz 频段）、IN865（印度 865 MHz 频段）、KR920（韩国 920 MHz 频段）、CN780（中国 780 MHz 频段）和 CN500。

代码中的行 const LoRaWANBand_t Region = EU868; 设置了 LoRaWAN 通信的区域为 EU868。这意味着设备将被配置为在欧洲 868 MHz 频段运行。

对于 US915 和 AU915 定义了一个子频段变量。在此情况下，该变量设置为 0。注释表明该子频段变量专门用于 US915 和 AU915 区域，尽管在此代码片段中未用于 EU868 区域。

const LoRaWANBand_t Region = EU868;
const uint8_t subBand = 0; // 用于 US915 和 AU915

读取传感器数据并发送 LoRa 上行负载

通过 LoRa 通信读取并发送传感器数据。以十进制精度转换为字节可以更准确地表示上行负载中的温度和湿度值。

  float temp_hum_val[2] = {0};
  if (!dht.readTempAndHumidity(temp_hum_val)) {
    uplinkPayloadLen = 0;
    memset(uplinkPayload, sizeof(uplinkPayload), 0);

    // 将温度和湿度转换为带十进制精度的字节
    uint16_t tempDecimal = (temp_hum_val[1] * 100);
    uint16_t humDecimal = (temp_hum_val[0] * 100);
    uplinkPayload[uplinkPayloadLen++] = (tempDecimal >> 8);
    uplinkPayload[uplinkPayloadLen++] = tempDecimal & 0xFF;
    uplinkPayload[uplinkPayloadLen++] = (humDecimal >> 8);
    uplinkPayload[uplinkPayloadLen++] = humDecimal & 0xFF;

    for (int i = 0; i < uplinkPayloadLen; i++) {
      Serial.print(uplinkPayload[i], HEX);
      Serial.print(" ");
    }

刷写固件

完整的固件包下载链接如下：

下载 ⬇️

请下载并刷写到 XIAO ESP32S3。首次使用 XIAO ESP32S3 时，请参考刷写教程。

设置 Payload 格式化器

Payload 格式化器用于将传感器接收到的原始数据转换为人类可读的格式。在本例中，Payload 格式化器用于将 DHT20 传感器接收到的原始数据转换为 JSON 格式。

格式化器类型：自定义 Javascript 格式化器

function decodeUplink(input) {
  var bytes = input.bytes;
  var temperatureDecimal = (bytes[0] << 8) | bytes[1];
  var humidityDecimal = (bytes[2] << 8) | bytes[3];

  var temperature = temperatureDecimal / 100;
  var humidity = humidityDecimal / 100;

  return {
    data: {
      temperature: temperature,
      humidity: humidity
    }
  };
}

监控 LoRaWAN 数据

要查看特定设备的活动，请点击中间列表中的设备。设备主菜单提供了如设备概览、实时数据等选项。点击 实时数据 或活动框上方的链接。

资源

代码包

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