XIAO ESP32S3 & Wio-SX1262キットをLoRaWANセンサーノードとして設定する

はじめに

このwikiでは、XIAO ESP32S3 & Wio-SX1262キットをLoRaWANセンサーノードとして動作させ、DHT20温湿度センサーを接続し、M2 LoRaWANゲートウェイを追加して、The Things Network LNSプラットフォームにデータを送信するための段階的なガイドを提供します。また、フォーマットデコーダーの設定についても説明します。

前提条件

XIAO ESP32S3 & Wio-SX1262キット
DHT20温湿度センサー
XIAO拡張ボード
M2 LoRaWAN屋内ゲートウェイ
The Things Networkアカウントへのアクセス

XIAO ESP32S3 & Wio-SX1262キット	XIAO拡張ボード	DHT20温湿度センサー	M2 LoRaWAN屋内ゲートウェイ

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ハードウェアセットアップ

Wio-SX1262モジュールをXIAO ESP32S3に接続します。
DHT20センサー（I2C groveコネクタ）とXIAO ESP32S3 & Wio-SX1262キットをXIAO拡張ボードに接続します。
キットをPCに接続します。
M2ゲートウェイを電源とEthernetポートに接続します。

ビデオ説明

TTNでの登録とセットアップ

https://www.thethingsnetwork.org/get-started にアクセスして登録してください - 他のウェブサイトと同様です。これらの手順はTTS Sandboxに関するものです。

TTS Sandboxの手順にアクセスして登録してください。メールアドレスを確認したら、コンソールにログインできます。疑問がある場合は、the things network forumで質問できます。まったく同じ詳細情報でログインします。

TTNでのゲートウェイ登録

最初にゲートウェイを登録する方が簡単です。例としてSenseCAP M2 LoRaWAN Indoor Gateway(SX1302)を使用しました。

個人のLoRaWANゲートウェイについては、主要概念とトラブルシューティングをこちらで読むことができます。

TTNで新しいアプリケーションを作成

アプリケーションは、通常同じことを行ういくつかのデバイスを保管するボックスのようなものです - 大規模な展開では、これは1,000台の類似デバイスになる場合があります。開始時はおそらくわずか数台なので、使用方法をどのように分割するかについてまだ心配する必要はありません。

コンソールにログインしたら、アプリケーションに移動して最初のアプリケーションを作成できます。IDはすべて小文字または数字である必要があり、スペースは使用できません。ダッシュは使用可能で、TTNコミュニティ全体で一意である必要があります - そのためfirst-appは拒否されます - your-username-first-appのようにすると一意になる可能性があります。名前と説明は自分用で、オプションです。

TTNでエンドデバイスを登録

ステップ1. 前のステップで作成したアプリケーションに移動します。

ステップ2. 新しいエンドデバイスの作成をクリック

アプリケーションの概要の右側、約半分下に大きな青いボタン**+ Register end device**があります。これをクリックして最初のデバイスの設定を作成します。

ステップ3. エンドデバイスの詳細を入力

サードパーティのLoRaWANスタックを使用して独自のデバイスを作成しているため、デバイスリポジトリにエントリはありませんので、'Enter end device specifics manually'を選択してください。

ステップ4. デバイスの詳細を入力

お住まいの地域に適した周波数プランを選択してください。ほぼすべての国で使用する周波数に関する法律があることを考慮し、創造的になりすぎないでください。ヨーロッパでは推奨オプションを使用してください。他の地域では'used by TTN'とマークされたエントリを使用してください。この場合、868 MHzを選択します。

LoRaWAN 1.1.0 - リストの最後のもの - 最新の仕様を選択してください。RadioLibはRP001 Regional Parameters 1.1 revision Aを使用します。

この時点でJoinEUIの入力を求められます。これはDIYデバイスでRadioLibを使用しているため、LoRa Alliance TR007技術推奨文書で推奨されているようにすべてゼロを使用できます。すべてゼロを入力して確認をクリックすると、DevEUI、AppKey、NwkKeyの入力を求められます。適切にフォーマットされるように、コンソールで生成することが望ましいです。

エンドデバイスIDは、デバイスをより識別しやすくするために変更できます。ハードウェアに関連するもの - test-deviceのようなものが役立ちます。その後、青い'Register device'をクリックできます。

ステップ5. デバイスの詳細をArduinoの設定ファイルにコピー

その後、デバイスの詳細をRadioLibの設定ファイルにコピーする必要があります。手動で入力する必要がないように、アイテムをクリップボードにコピーするボタンがあります。

XIAO ESP32S3 と Wio-SX1262 キットをLoRaWANセンサーノードとして設定する

このコードはArduinoで書かれており、Wio-SX1262モジュールとXIAO ESP32S3ボードを組み合わせてLoRaWANセンサーノードとして動作するように設計されています。DHT20センサーを接続して温度と湿度データを読み取り、このデータをLoRaWAN経由でThe Things Networkに送信します。

XIAO ESP32S3とDHT20センサーに必要なライブラリをインストールする

XIAO ESP32S3用のArduino環境をインストールする

https://wiki.seeedstudio.com/xiao_esp32s3_getting_started/#software-preparation を参照してください。

DHT20センサーライブラリをインストールするパッケージ：

Download ⬇️

RadioLibライブラリをインストールする注意：バージョン6.6.0をインストールしてください。そうでないとコードがコンパイルされません。

セットアップ

ステップ1. LoRaWANデバイス認証とネットワークアクセスパラメータを入力する

RADIOLIB_LORAWAN_JOIN_EUIとRADIOLIB_LORAWAN_DEV_EUIは、デバイスがLoRaWANネットワークに参加する際のデバイス識別に使用されます。大きなオンラインコミュニティと同様に、これら2つのパラメータはデバイスの「身分証明書」であり、どのデバイスが参加を要求しているかをネットワークに知らせます。

RADIOLIB_LORAWAN_APP_KEYとRADIOLIB_LORAWAN_NWK_KEYは、セキュリティ認証とネットワークアクセス制御に使用されます。これらはネットワークコミュニティに入るための「パスワード」に似ており、正しいキーを持つデバイスのみがネットワークと安全に通信できることを保証します。さらに、アプリケーション（APP_KEYで区別）とネットワーク（NWK_KEYで区別）の権限に応じてデバイスの動作を制限することができます。

TTNからパラメータを設定ファイルにコピーするだけです。

ここで、RADIOLIB_LORAWAN_JOIN_EUIという名前のマクロが定義されています。このマクロが他の場所で定義されていない場合、16進数の全ゼロ値に設定されます。

#ifndef RADIOLIB_LORAWAN_JOIN_EUI
#define RADIOLIB_LORAWAN_JOIN_EUI  0x0000000000000000
#endif

同様に、RADIOLIB_LORAWAN_DEV_EUI マクロが定義されており、DevEUI（デバイス固有識別子）を表し、ここで特定の16進数値が設定されています。これは、デバイスがLoRaWANネットワークに参加する際のデバイス識別に使用されます。

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

RADIOLIB_LORAWAN_APP_KEY と RADIOLIB_LORAWAN_NWK_KEY マクロが定義されており、それぞれ AppKey と NwkKey を表し、セキュリティ認証とネットワークアクセス制御に使用されます。

#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   // Put your Nwk Key here
#define RADIOLIB_LORAWAN_NWK_KEY   0x**, 0x**, 0x**, 0x**, 0x**, 0x**, 0x**, 0x**, 0x**, 0x**, 0x**, 0x**, 0x**, 0x**, 0x**, 0x**
#endif

以下のマクロが定義されており、LoRaWANアップリンクパラメータを表しています。これらのパラメータは、LoRaWANネットワークに送信されるアップリンクペイロードを設定するために使用されます。

#define LORAWAN_UPLINK_USER_PORT  2
#define LORAWAN_UPLINK_DATA_RATE  3

#define LORAWAN_UPLINK_PERIOD     10000 // ms

#define LORAWAN_UPLINK_DATA_MAX   115 // byte

ステップ 2. LoRaWAN地域パラメータの選択

LoRaWAN通信には、EU868（ヨーロッパ868 MHz帯）、US915（アメリカ915 MHz帯）、AU915（オーストラリア915 MHz帯）、AS923（アジア923 MHz帯）、IN865（インド865 MHz帯）、KR920（韓国920 MHz帯）、CN780（中国780 MHz帯）、およびCN500を含む、いくつかの地域選択肢が利用可能です。

LoRaWANBand_t Region = EU868;の行は、LoRaWAN通信の地域をEU868に設定します。これは、デバイスがヨーロッパの868 MHz周波数帯で動作するように設定されることを意味します。

US915とAU915では、サブバンド変数を定義します。この場合、0に設定されています。コメントでは、このサブバンド変数がUS915とAU915地域専用であることを示していますが、このコードスニペットではEU868地域では使用されていません。

const LoRaWANBand_t Region = EU868;
const uint8_t subBand = 0; // For US915 and AU915

センサーデータを読み取り、LoRaアップリンクペイロードを送信

LoRa通信を介してセンサーデータを読み取り、送信します。小数点精度でのバイト変換により、アップリンクペイロードにおける温度と湿度の値をより正確に表現できます。

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

    // Convert temperature and humidity to bytes with decimal precision
    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(" ");
    }

ファームウェアのフラッシュ

完成したファームウェアパッケージはこちら：

Download ⬇️

ダウンロードしてXIAO ESP32S3にフラッシュしてください。XIAO ESP32S3を初めて使用する場合は、こちらのフラッシュチュートリアルを参照してください。

ペイロードフォーマッターの設定

ペイロードフォーマッターは、センサーから受信した生データを人間が読める形式に変換するために使用されます。この場合、ペイロードフォーマッターはDHT20センサーから受信した生データをJSON形式に変換するために使用されます。

フォーマッタータイプ：Custom Javascript formatter

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
    }
  };
}

LoRaWANデータの監視

特定のデバイスのアクティビティについては、中央のリストでデバイスをクリックしてください。デバイスのメインメニューには、Device Overview、Live Dataなどのオプションがあります。Live Dataまたはアクティビティボックス上のリンクをクリックしてください。

リソース

コードパッケージ

技術サポート & 製品ディスカッション

私たちの製品をお選びいただき、ありがとうございます！私たちは、お客様の製品体験が可能な限り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、複数のコミュニケーションチャンネルを提供しています。

はじめに​

前提条件​

ハードウェアセットアップ​

ビデオ説明​

TTNでの登録とセットアップ​

TTNでのゲートウェイ登録​

TTNで新しいアプリケーションを作成​

TTNでエンドデバイスを登録​

XIAO ESP32S3 と Wio-SX1262 キットをLoRaWANセンサーノードとして設定する​

XIAO ESP32S3とDHT20センサーに必要なライブラリをインストールする​

セットアップ​

センサーデータを読み取り、LoRaアップリンクペイロードを送信​

ファームウェアのフラッシュ​

ペイロードフォーマッターの設定​

LoRaWANデータの監視​

リソース​

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