Wio Terminal LoRaWan シャーシ（アンテナ内蔵 LoRa-E5 および GNSS、EU868/US915）

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Wio Terminal LoRaWan シャーシ（アンテナ内蔵 LoRa-E5 および GNSS、EU868/US915）は、LoRa-E5 STM32WLE5JC を搭載し、ARM Cortex M4 超低消費電力 MCU コアと LoRa SX126x によって駆動される無線モジュールです。このモジュールは、EU868 & US915 周波数で LoRa および LoRaWAN プロトコルをサポートし、(G)FSK、BPSK、(G)MSK、LoRa 変調を提供します。Wio Terminal LoRaWan シャーシ（アンテナ内蔵 LoRa-E5 および GNSS、EU868/US915）は、ボード上の Grove コネクタを使用して簡単に接続することで、開発ボードに超長距離伝送機能を付与することができます。

旧バージョン Grove - LoRa Radio（RFM95 超長距離トランシーバーモジュール によって駆動）をアップグレードしたものとして、Grove LoRa-E5 は LoRa-E5 STM32WLE5JC モジュール を組み込んだ高性能で使いやすい無線 LoRa モジュールであり、LoRaWAN プロトコルをサポートしています。

LoRa-E5 LoRaWAN STM32WLE5JC モジュールは、Wio Terminal LoRaWan シャーシ（アンテナ内蔵 LoRa-E5 および GNSS、EU868/US915）に統合された主要な機能部分です。このモジュールは、ARM Cortex M4 超低消費電力 MCU コアと LoRa SX126x を組み込んだ LoRaWAN モジュールであり、世界初の LoRa RF と MCU チップを1つの小型モジュールに統合したものです。(G)FSK、BPSK、(G)MSK、LoRa 変調をサポートし、FCC および CE 認証を取得しています。（LoRa-E5 wiki で LoRa-E5 の詳細を学ぶ）

LoRa-E5 と RFM95 チップの比較:

Wio Terminal LoRaWan シャーシ（アンテナ内蔵 LoRa-E5 および GNSS、EU868/US915）を開発ボードに接続することで、UART 接続を介して AT コマンドを使用して LoRa-E5 を簡単に操作および制御することができます。Grove LoRa-E5 は、IoT デバイスの開発、テスト、そしてスマート農業、スマートオフィス、スマート産業などの長距離、超低消費電力 IoT シナリオにおいて優れた選択肢となります。このモジュールは、-40℃ ~ 85℃ の広い動作温度範囲、高感度（-136 dBm ～ -137 dBm）、および 10 dBm ～ 22 dBm の出力電力を備えた産業標準で設計されています。

特徴

• LoRa-E5 (STM32WLE5JC) 搭載
• EU868/US915周波数帯でLoRaWANプロトコルをサポート
• 最大10kmの超長距離送信範囲（開放空間での理想値）
• UART接続を介したATコマンドによる簡単な制御
• プラグアンドプレイのGroveインターフェースによる迅速なプロトタイピング
• 超低消費電力と高性能

ハードウェア概要

1. LoRa-E5 STM32WLE5JC (データシート)
2. MHF IPEXコネクタ
3. ワイヤアンテナ
4. Groveコネクタ
5. LEDインジケータ

対応プラットフォーム

Arduino	Raspberry Pi

仕様

	一般的なパラメータ
電圧供給:	3.3V/5V
出力電力:	最大+20 dBm（3.3V時）
動作周波数	868/915MHz
プロトコル	LoRaWAN
感度	-116.5dBm ~ -136dBm
変調方式	LoRa, (G)FSK, (G)MSK, BPSK
電流	スリープモードでわずか60uA
サイズ	20*40mm
動作温度	-40℃ ~ 85℃

部品リスト

製品	数量
Wio Terminal LoRaWanシャーシ（アンテナ内蔵LoRa-E5およびGNSS、EU868/US915）	*1
アンテナ	*1

応用例

• LoRaWAN GPSトラッカー
• LoRaWAN フィールドテスター
• スマート農業
• スマートシティ
• スマート工場
• Wio Terminalを使用したLoRaデバイスの迅速なプロトタイピング
• 長距離無線通信アプリケーションの開発
• LoRaおよびLoRaWANアプリケーションの学習と研究

はじめに

必要な材料

Wio Terminal	LoRaWan シャーシ	バッテリーシャーシ
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プロジェクト 1: WioTerminal LoRaWAN ゲートウェイテスター

概要

LoRaWAN ゲートウェイテスターは、多目的なポータブルツールで、LoRaWAN ゲートウェイのカバレッジを検出できます。その後、信号が正常な範囲内にあるかどうかを知らせます。このツールは、LoRaWAN ネットワークの展開を容易にするために設計されており、LoRaWAN ゲートウェイの最適な設置場所を決定するのに役立ちます。

このツールを開発する前に、LoRa テスター市場を調査しましたが、価格は通常 200 ドルから 500 ドルの範囲であり、一部の製品にはネットワーク信号、現在時刻、ステータス、その他の重要な情報を報告するバックエンドアプリケーションが欠けていることがわかりました。そのため、より多機能で低コストのバージョンを自分たちで作ることにしました。このプロジェクトは Paul Pinault の WioLoRaWANFieldTester レポートに基づいています。彼のリンクにアクセスできることを光栄に思い、彼の貢献に感謝します。Paul Pinault の洗練された Wio Terminal 用 UI を LoRa-E5 と GNSS モジュールと組み合わせて、LoRaWAN ゲートウェイテスターの機能を実現しました。

特徴

• 操作モードの選択メニュー（電源制御、SF、テスト回数入力など）
• 各種ネットワークセグメントに対応（EU868、US915、US915HYBRID、AS923、KR920、IN865）
• LoRa デバイス接続およびアップリンク・ダウンリンクのステータスを表示
• 過去のテスト結果のバックアップ
• RSSI と SNR のグラフィカル表示
• アップリンクおよびダウンリンク回数、パケット損失の可能性を表示
• GPS 位置情報の報告、現在時刻、衛星数を表示
• LoRa デバイス情報を表示（DevEui、APPEui、Appkey、ファームウェアバージョンなど）
• DevEui、APPEui、Appkey の定義

ハードウェア

このプロジェクトで使用されるハードウェアは、市場のほとんどの製品よりも手頃な価格で、総コストは 100 ドル未満です。

• WioTerminal
• Wio Terminal シャーシ - バッテリー (650mAh)
• Wio Terminal シャーシ - LoRa-E5 と GNSS

使用方法

Wio Terminal の説明

LoRaWAN Gateway Testerは基本的に、定期的にゲートウェイにフレームを送信し、その後サーバーに転送します（アップリンク）。その後、ACKステータスを待機します。LoRaテスターが応答を受信しない場合、設定された回数に達するまで同じフレームを送信し続けます。一方、ACKはLoRaテスターに応答（ダウンリンク）を返し、メッセージがバックエンドサービスに転送されたことを示します。この情報は最終的にWio Terminalの画面に表示されます。 このプロジェクトはArduinoプラットフォームに基づいているため、Arduino IDEとさまざまなArduinoライブラリを使用します。Wio Terminalを初めて使用する場合は、こちらのガイドを参考にしてください：Wio Terminal の使い方。

必要なライブラリ:

• Seeed_Arduino_SFUD
• TinyGPS
• LovyanGFX

注意

コードをアップロードする際は、スレーブモードを選択してください。

TheThingsNetwork コンソール設定

このプロジェクトでは、TheThingsNetwork プラットフォームでLoRaテスターをテストします。以下に手順を示します：

ステップ 1: TTNウェブサイト にアクセスしてアカウントを作成し、ゲートウェイに移動してデバイスの設定を開始します。

ステップ 2: ゲートウェイデバイスを追加します：

• オーナー
• ゲートウェイID
• ゲートウェイEUI
• ゲートウェイ名

ステップ 3: アプリケーションを追加します：

• オーナー
• アプリケーションID
• アプリケーション名

ステップ 4：LoRaノードを追加します：

• ブランド（Sense CAPを選択）
• モデル（LoRa-E5を選択）
• ハードウェアバージョン（デフォルト）
• ファームウェアバージョン（デフォルト）
• プロファイル（地域はあなたの所在地に応じて設定）
• 周波数プラン
• AppEUI
• DEVEUI
• AppKey
• エンドデバイスID

ステップ 5: データをデコードするコードを追加します：

function Decoder(bytes, port) {
 
  var decoded = {};
  if (port === 8) {
    decoded.latitude   = (bytes[3] | (bytes[2]<<8) | (bytes[1]<<16)  | (bytes[0]<<24)) /1000000;
    decoded.longitude  = (bytes[7] | (bytes[6]<<8) | (bytes[5]<<16)  | (bytes[4]<<24)) /1000000;
    decoded.altitude   = (bytes[9] | (bytes[8]<<8));
    decoded.satellites = bytes[9];
  }
 
  return decoded;
}

ステップ 5: TheThingsNetworkで結果を確認します

ゲートウェイに移動し、「ライブデータ」をクリックします。

Wio Terminal の説明

各LoRaデバイスには固有のシリアル番号があります。LoRaデバイスをWio Terminalに接続すると、最初のページにDEVEUI、APPEUI、APPKEYが表示されます。サーバーにLoRa IDとゲートウェイIDを入力する必要があります。

RSSIとSNRデータがあり、ACK応答を受信した後に信号とSNRバーおよびパケット損失が表示されます。

このデバイスにはGPS機能もありますが、衛星の収集に影響を与える可能性があるため、閉鎖空間での使用は推奨されません。

回路図

PCBとコンポーネントの詳細については、ボードディレクトリを確認してください。
以下は、DiY実装用に簡略化された回路図です。
詳細が必要な場合は、ファイルリストを確認してください。

エンクロージャ

3Dプリントされたエンクロージャは、PCBA WioTerminal Chassis HおよびPCBファイルのファイルリストにあります。すべての設計が含まれています。また、FreeCadのソースファイルも含まれているため、必要に応じて修正や改善が可能です。

3Dプリントの動作は以下の通りです：

プロジェクト 2: WioTerminalを使用したLoRaノード - IoTスマートガーデンモニター

概要

IoTスマートガーデンモニターは、Wio Terminalシャーシ-LoRa-E5およびGNSSをIoTデバイスとして使用します。このデバイスは基本的にフレームをゲートウェイに送信し、サーバーに転送します（アップリンク）。この場合、GPS、温度、湿度などのデータをフレームにまとめてアップロードすることができます。また、必要に応じて他のセンサーのデータを追加することも可能です。ACKがLoRaデバイスに応答（ダウンリンク）を返すと、接続状態が「接続済み」に切り替わり、Wio Terminalに表示されます。これにより、メッセージがバックエンドサービスに渡され、TheThingsNetworkプラットフォームでデータを確認できます。他のプラットフォームも使用可能ですが、前提としてそのプラットフォームがWio Terminalシャーシ-LoRa-E5およびGNSSをサポートしている必要があります。

特徴

• LoRaデバイスは、DevEui、APPEui、Appkeyを最初のページに表示できます。
• 現在の温度、湿度、現在時刻を表示できます。
• 経度、緯度、衛星数を表示します。
• デバイスとTTNの接続状態を表示します。

ハードウェア

このデモでは、以下のデバイスリストが必要です：

• WioTerminal

• Wio Terminalシャーシ - バッテリー (650mAh)

• Grove - 温度＆湿度センサー (DHT11)

• Wio Terminalシャーシ - LoRa-E5およびGNSS

使用方法

このプロジェクトはArduinoプラットフォームに基づいており、Arduino IDEとさまざまなArduinoライブラリを使用します。Wio Terminalを初めて使用する場合は、Wio Terminalのクイックスタートガイドをご覧ください。

必要なライブラリ：

• Seeed_Arduino_SFUD
• TinyGPS
• Grove_Temperature_And_Humidity_Sensor

TheThingsNetworkコンソール設定

このプロジェクトでは、TheThingsNetworkプラットフォームでLoRaテスターをテストします。手順は以下の通りです：

ステップ1：TTNウェブサイトにアクセスしてアカウントを作成し、ゲートウェイに移動してデバイスを設定します。

ステップ2：ゲートウェイデバイスを追加：

• 所有者
• ゲートウェイID
• ゲートウェイEUI
• ゲートウェイ名

ステップ3：アプリケーションを追加：

• 所有者
• アプリケーションID
• アプリケーション名

ステップ4：LoRaノードを追加：

• ブランド（Sense CAPを選択）
• モデル（LoRa-E5を選択）
• ハードウェアバージョン（デフォルト）
• ファームウェアバージョン（デフォルト）
• プロファイル（地域は所在地に応じて設定）
• 周波数プラン
• AppEUI
• DEVEUI
• AppKey
• エンドデバイスID

ステップ5：データをデコードするコードを追加：

function Decoder(bytes, port) {
 
  var decoded = {};
  if (port === 8) {
    decoded.temp = bytes[0] <<8 | bytes[1];
    decoded.humi = bytes[2] <<8 | bytes[3];
    decoded.latitude   = (bytes[7] | (bytes[6]<<8) | (bytes[5]<<16)  | (bytes[4]<<24)) /1000000;
    decoded.longitude  = (bytes[11] | (bytes[10]<<8) | (bytes[9]<<16)  | (bytes[8]<<24)) /1000000;
    decoded.altitude   = (bytes[15] | (bytes[14]<<8) | (bytes[13]<<16) | (bytes[12]<<24))/100;
    decoded.satellites = bytes[16];
  }
 
  return decoded;
}
 

ステップ5：TheThingsNetworkで結果を確認

ゲートウェイに移動し、「ライブデータ」をクリックします。

注意

コードをアップロードする際は、スレーブモードを選択してください。

各LoRaデバイスには固有のシリアル番号があります。LoRaデバイスをWio Terminalに接続すると、最初のページにdeveui、appeui、appkeyが表示されます。この情報を使用して、サーバーにLoRa IDとゲートウェイIDを入力する必要があります。

2ページ目には、温度、湿度、現在時刻、経度、緯度、衛星数が表示されます。

PlatformIO

PlatformIOコードも提供しています。

IcingTomato/LoRaNode-with-WioTerminal-IoT-Smart-Garden-Monitor

IcingTomato/WioTerminal-LoRaWAN-Gateway-Tester

リソース

データシート:

• Wio Terminal Chassis - LoRa-E5 and GNSS v1.2.zip
• LoRa-E5 データシートと仕様
• LoRa-E5 ATコマンド仕様

• STM32WLE5JC データシート

認証:

• LoRa-E5-HF 認証 CE-VOC-RED
• LoRa-E5-HF FCC認証 -DSS
• LoRa-E5-HF FCC認証 -DTS

関連SDK:

• STM32WLシリーズ用STM32Cube MCUパッケージ

技術サポートと製品ディスカッション

弊社製品をお選びいただきありがとうございます！製品の使用体験がスムーズになるよう、さまざまなサポートを提供しています。異なる好みやニーズに対応するため、いくつかのコミュニケーションチャネルを用意しています。