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README.md

File metadata and controls

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Wireless-Lab1

  • 實驗環境
    • 硬體版本 : Raspberry Pi 3 Model B+
    • 作業系統 : Raspbian 2018-06-27
    • LoRa : SX1276晶片
  • 實驗目標
    • 使用ABP模式傳輸資料
    • 並用MQTT取得資料後解碼
tags: Wireless

⭐ 實驗結果

  1. 跑完ABP傳輸模式的流程，傳輸資料時分別使用Confirm Data和Unconfirm Data，截圖樹莓派上的結果，應該會有一個是有ACK一個是沒有ACK的。
  2. 傳輸資料後用MQTT查看，並用base64解密截圖。
  3. 以組為單位(一個人上傳即可)，將這些截圖結果貼成一個word檔案，命名為wireless-lab1-groupxx.docx，並上傳到LMS作業區。

APB模式送出 (send_ttn.py)

這份程式主要修改來自 jeroennijhof 的程式碼

  • 將實驗程式碼載下來

    $ git clone https://github.com/Ox7FFFFFFF/Wireless-Lab1

    • 程式資料夾 LoRaWAN - 與LoRaWAN相關的程式 SX127x - 控制晶片的SPI程式 send_ttn.py - 資料送出 (主程式) config.json - Activated [DevAddr, NwkSKey, AppSKey]配置

    • 程式流程

    st=>start: Start
tx=>operation: MODE.TX
send=>operation: send message
tx_done=>operation: TX_DONE
rx=>operation: MODE.RXSINGLE
read=>operation: Read downlink payload
save=>operation: Save fCnt to config.json
cond=>condition: MIC check vaild
rx_done=>operation: RX_DONE
drop=>opertion: pass message
success=>operation: Success
fail=>operation: Fail
e=>end: End

st->tx->send->tx_done->tx_done->rx->rx_done->read->cond
cond(yes)->success->save
cond(no)->fail->save
save->e

  1. 將devAddr,nwkSKey,appSKey填入config.json中

    {
    "appskey": "dcb80cced0527753276d8e49a11e546e",
    "devaddr": "07cdbe7a",
    "fCnt": 0,
    "nwskey": "0e73623166e5caa0e82b0360c1bcfc62"
}

  2. 調整send_ttn.py主要參數

    • Frequency
    • Spreading Factor
    • Bandwidth
    # Setup
lora.set_mode(MODE.SLEEP)
lora.set_dio_mapping([1,0,0,0,0,0])
lora.set_freq(AS923.FREQ1)
lora.set_spreading_factor(SF.SF7)
lora.set_bw(BW.BW125)
lora.set_pa_config(pa_select=1)
lora.set_pa_config(max_power=0x0F, output_power=0x0E)
lora.set_sync_word(0x34)
lora.set_rx_crc(True)

  3. fCnt 要隨著傳輸次數增加，Server端收到小於目前記錄的fCnt將會丟棄封包不處理。

        def send(self):
        global fCnt
        lorawan = LoRaWAN.new(nwskey, appskey)
        message = "HELLO WORLD!"
        # 資料打包,fCnt+1
        lorawan.create(MHDR.CONF_DATA_UP, {'devaddr': devaddr, 
        'fcnt': fCnt, 'data': list(map(ord, message)) })
        print("fCnt: ",fCnt)
        print("Send Message: ",message)
        fCnt = fCnt+1
        self.write_payload(lorawan.to_raw())
        self.set_mode(MODE.TX)

  4. 當切換到MODE.TX時,送出uplink之後會跳到on_tx_done

        def on_tx_done(self):
        # 紀錄送出的時間
        global TX_TIMESTAMP
        TX_TIMESTAMP = datetime.datetime.now().timestamp()
        print("TxDone\n")
        # 切換到rx
        self.set_mode(MODE.STDBY)
        self.clear_irq_flags(TxDone=1)
        self.set_mode(MODE.SLEEP)
        self.set_dio_mapping([0,0,0,0,0,0])
        self.set_invert_iq(1)
        self.reset_ptr_rx()
        sleep(1)
        self.set_mode(MODE.RXSINGLE)

  5. 當接收到downlink時，會跳到on_rx_done

        def on_rx_done(self):
        print("RxDone")
        self.clear_irq_flags(RxDone=1)

        # 讀取 payload
        payload = self.read_payload(nocheck=True)
        lorawan = LoRaWAN.new(nwskey, appskey)
        lorawan.read(payload)
        print("get mic: ",lorawan.get_mic())
        print("compute mic: ",lorawan.compute_mic())
        print("valid mic: ",lorawan.valid_mic())
        # 檢查mic
        if lorawan.valid_mic():
            print("ACK: ",lorawan.get_mac_payload().get_fhdr().get_fctrl()>>5&0x01)
            print("direction: ",lorawan.get_direction())
            print("devaddr: ",''.join(format(x, '02x') for x in lorawan.get_devaddr()))
            write_config()
        else:
            print("Wrong MIC")
        sys.exit(0)

  6. 執行send_ttn.py

    $ python3 send_ttn.py

  • MIC(Message Integrity Check):
    • 用來確認這個資料是不是自己的
  • ACK(Acknowledge):
    • 因為傳送的資料格式是MHDR.CONF_DATA_UP，所以Downlink中會有ACK回應
  • Direction:
    • Uplink : 0
    • Downlink : 1
  • devaddr
    • 也可以確認一下devaddr看是不是自己的，採用Little-Endian，比對的時候要倒過來看

使用MQTT查看傳輸到Server的資料

  1. 請先安裝 MQTT BOX
  2. 新增 MQTT Client
  3. 輸入 MQTT server 資訊
  • MQTT Client Name : 隨便取
  • Protocol : mqtts/tls
  • Username : engineer
  • Host : mqtt.hscc.csie.ncu.edu.tw:1883
  • SSL/TLS Certificate Type : CA signed server ceritificate
  • Password : nculoraserver
  1. 新增 Subscriber，並按下subscribe
  • 主要格式為application/[applicationID]/device/[devEUI]/rx
    • applicationID : 5
    • devEUI : 就是分配到的EUI
    • rx : server端收到的
  1. 送出訊息後查看，data使用base64加密，所以要查看原始資料需要用base64解密
  2. base64解密