LoRa移植和驱动开发
好久没有写博文了，这从今还要捡起来，今天发一个最近移植的LoRa文档，粘贴出来供大家参考。里面也有一些参考别人的过程。
现有的驱动移植到STM32F0（STM32Cubemx）上。官网SX12xxx系列驱动sx12xxdrivers-v2.1.0.zip。解压后：
图1‑1 解压后库文件
开发之前先了解几个专业术语：
表 1-1专业数据表
| FHSS | 跳频扩频技术 | FIFO | 先进先出队列，这里代表队列寄存器 |
| PA | 功率放大器 | LNA | 低噪声放大器 |
| SNR | 信噪比 | SF | 扩频因子 |
| PLL | 锁相环 | CAD | 信道活动检测 |
| CR | 编码率 | BW | 带宽 |
| RS | 符号速率 | Preamble | 序头 |
文件的驱动程序接口在src下platform和radio文件夹复制到你自己的工程中，如下图：
图1‑2 LoRa库文件
在IAR工程中新建两个文件目录radio和sx12xxEiger。
在两个文件目录中添加LoRa驱动文件，
图1‑3添加驱动文件
同理在sx12xEiger中添加文件，因为我们使用的是SPI通信协议，所以选择如下：
整体移植如下：
图1‑4 工程中添加库文件
以上图为基础删除和我们芯片无关的文件（我们是sx1278），即删除sx1232和sx1272的文件。
图1‑5保留文件
移植完之后，编译，出现很多错误。需要修改里面的一些配置，因为LoRa是基于STM32F10的库做。而我们是把现有的库移植到STM32Cubemx上，可能有些库中结构体名字、头文件和函数名不一致，需要进行修改。这个自己可以慢慢修改，这里就不说了。直到编译没有错误为止。
1.1 库SPI修改
MCU和LoRa模块使用的是SPI总线方式，参考原理图查看使用那几个我们使用STM32Cubemx实现SPI驱动。然后修改LoRa库中的引脚配置（DIO0和片选线）和SPI库函数操作。
图1‑6 LoRa连接MCU引脚
如上图，在STM32Cubemx配置上图的红色框中的引脚即可，PA7作为片选配置为输出，默认拉高。其它的按SPI的引脚固定引脚配置。
图1‑7 STM32Cubemx自动生成SPI驱动文件
配置完之后，会在user目录下生成一个spi.c文件。在文件下添加读取数据的函数。
片选引脚：
COBOL Code
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7 | #define SX12xx_NSS_IOPORT GPIOA
#define SX12xx_NSS_PIN GPIO_PIN_7
//片选信号
//NSS = 0
HAL_GPIO_WritePin(SX12xx_NSS_IOPORT, SX12xx_NSS_PIN,GPIO_PIN_RESET);
//NSS = 1
HAL_GPIO_WritePin(SX12xx_NSS_IOPORT, SX12xx_NSS_PIN,GPIO_PIN_SET); |
SPI写读操作函数：
COBOLCode
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11 | uint8_t SpiInOut( uint8_t outData )
{
uint8_t pData=0;
if( HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi1,&outData,&pData,1,0xfff)!= HAL_OK)
{
return ERROR;
}
return pData;
} |
修改下面函数SX1276WriteBuffer和SX1276ReadBuffer中的片选线如下面代码（改为STM32Cubemx库中操作）：
COBOLCode
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| void SX1276WriteBuffer( uint8_t addr, uint8_t *buffer, uint8_t size )
{
uint8_t i;
//NSS = 0;
HAL_GPIO_WritePin(SX12xx_NSS_IOPORT, SX12xx_NSS_PIN,GPIO_PIN_RESET);
SpiInOut( addr | 0x80 );
for( i = 0; i < size; i++ )
{
SpiInOut( buffer[i] );
}
//NSS = 1;
HAL_GPIO_WritePin(SX12xx_NSS_IOPORT, SX12xx_NSS_PIN,GPIO_PIN_SET);
}
void SX1276ReadBuffer( uint8_t addr, uint8_t *buffer, uint8_t size )
{
uint8_t i;
//NSS = 0;
HAL_GPIO_WritePin(SX12xx_NSS_IOPORT, SX12xx_NSS_PIN,GPIO_PIN_RESET);
SpiInOut( addr & 0x7F );
for( i = 0; i < size; i++ )
{
buffer[i] = SpiInOut( 0 );
}
//NSS = 1;
HAL_GPIO_WritePin(SX12xx_NSS_IOPORT, SX12xx_NSS_PIN,GPIO_PIN_SET);
} |
1.2 修改LoRa库参考时间
为什么需要修改这个时间，是因为其库操作中是基于状态机操作，有超时检测的事件，参照TickCounter计数。
COBOLCode
1.3 LED灯
由于LoRa库中的LED和我们的模块的引脚不一致，需要我们根据原理图进行修改。
图1‑8 LED引脚
上面三个引脚连接到底板上发送，接收和网络3个指示灯上，在led.h和led.c中
注销LED相关的初始化，只需更改LED相关端口和引脚的配置。如下配置。
COBOLCode
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14 | #define LED_NB 4
// RED
#define LED1_PIN GPIO_PIN_1
#define LED1_GPIO_PORT GPIOB
// GREEN
#define LED2_PIN GPIO_PIN_2
#define LED2_GPIO_PORT GPIOB
// DBG1
#define LED3_PIN GPIO_PIN_1
#define LED3_GPIO_PORT GPIOB
// DBG2
#define LED4_PIN GPIO_PIN_0
#define LED4_GPIO_PORT GPIOB |
还需更改LED的操作函数LedOn和LedOff。
COBOLCode
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| //LED是共阳极电路，引脚置地，灯开。
void LedOn( tLed led )
{
HAL_GPIO_WritePin(LedPort[led], LedPin[led],GPIO_PIN_RESET );
}
void LedOff( tLed led )
{
HAL_GPIO_WritePin(LedPort[led], LedPin[led], GPIO_PIN_SET);
} |
1.4 添加printf
STM32Cubemx生产的工程本身不可以直接使用printf，需要在工程中添加下面代码即可。使用串口1打印信息。
COBOLCode
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6 | int fputc(int ch, FILE *f)
{
while((USART1->ISR & 0X40)==0);
USART1->TDR = (uint8_t)ch;
return ch;
} |
1.5 修改loRa配置参数
次处根据LoRa芯片操作，我们使用的是sx1278频段范围在410~525MHz，所以我们配置为434000000。具体配置如下：
COBOLCode
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22 | #define LoRa_FREQENCY 434000000
// Default settings
tLoRaSettings LoRaSettings =
{
LoRa_FREQENCY, //870000000, // RFFrequency
20, // Power
9, // SignalBw [0: 7.8kHz, 1: 10.4 kHz, 2: 15.6 kHz, 3: 20.8 kHz, 4: 31.2 kHz,
// 5: 41.6 kHz, 6: 62.5 kHz, 7: 125 kHz, 8: 250 kHz, 9: 500 kHz, other: Reserved]
7, // SpreadingFactor [6: 64, 7: 128, 8: 256, 9: 512, 10: 1024, 11: 2048, 12: 4096 chips]
2, // ErrorCoding [1: 4/5, 2: 4/6, 3: 4/7, 4: 4/8]
true, // CrcOn [0: OFF, 1: ON]
false, // ImplicitHeaderOn [0: OFF, 1: ON]
1, // RxSingleOn [0: Continuous, 1 Single]
0, // FreqHopOn [0: OFF, 1: ON]
4, // HopPeriod Hops every frequency hopping period symbols
100, // TxPacketTimeout
100, // RxPacketTimeout
128, // PayloadLength (used for implicit header mode)
}; |
1.6 程序调试
我们使用的SX12xxDrivers-V2.1.0的LoRa库，库资源如下：
图1‑9 LoRa官方库
下面是官方库工程目录说明：
表 1-2工程目录结构
| 目录 | 说明 |
| doc | 官方文档 |
| lst | 工程编译时的临时文件目录 |
| obj | 工程编译时的临时文件目录 |
| src | 驱动以及可用硬件平台源码 |
| sx12xxDrivers.rapp | Ride7 集成开发环境工程文件 （兼容 keil ARM） |
| sx12xxDrivers.rprj | Ride7 集成开发环境工程文件 （兼容 keil ARM） |
我们只关注src源码目录和doc官方文档。
Platform：硬件平台相关源码
Radio：sx1232/sx1272/sx1276 驱动源码及无线驱动简易框架
main.c：数据 PING-PONG 收发示例代码
READEME.txt：库工程说明，这个很重要。
1.6.1 工程示例说明
本示例使用2台设备进行数据PING-PONG收发，一台作为主（master），一台做从机（slave），注意库中主从关系是自适配，不需要特意指定谁主谁从。
测试时若一台设备线上电运行，则自动成为主机，定时发送“PING”消息，另一台上电的设备一开始也是主机模式，当其收到“PING”消息后自动变为从机，并回应主机“PONG”数据，主机和从机之间不停的PING-PONG收发。
1.6.2 测试效果
模块底板上的LED发送指示灯和接收指示灯互相闪烁。当接收到数据并解析正确，则接收指示灯闪烁，发送数据完成，则发送指示灯闪烁。
下面从串口中显示测试效果：
当接收到数据包，会在串口上打印接收到的数据包。
图1‑10 打印接收到的信息
OnMater做主机运行代码，OnSlave做从机运行代码。下面红色代码打印接收信息。
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107 | void OnMaster( void )
{
uint8_t i;
switch( Radio->Process( ) )
{
case RF_RX_TIMEOUT:
// Send the next PING frame
Buffer[0] = 'P';
Buffer[1] = 'I';
Buffer[2] = 'N';
Buffer[3] = 'G';
for( i = 4; i < BufferSize; i++ )
{
Buffer[i] = i - 4;
}
Radio->SetTxPacket( Buffer, BufferSize );
break;
case RF_RX_DONE:
Radio->GetRxPacket( Buffer, ( uint16_t* )&BufferSize );
printf("master Rx_________%s\n",Buffer);
if( BufferSize > 0 )
{
if( strncmp( ( const char* )Buffer, ( const char* )PongMsg, 4 ) == 0 )
{
// Indicates on a LED that the received frame is a PONG
LedToggle( LED_GREEN );
// Send the next PING frame
Buffer[0] = 'P';
Buffer[1] = 'I';
Buffer[2] = 'N';
Buffer[3] = 'G';
// We fill the buffer with numbers for the payload
for( i = 4; i < BufferSize; i++ )
{
Buffer[i] = i - 4;
}
Radio->SetTxPacket( Buffer, BufferSize );
}
else if( strncmp( ( const char* )Buffer, ( const char* )PingMsg, 4 ) == 0 )
{ // A master already exists then become a slave
EnableMaster = false;
LedOff( LED_RED );
}
}
break;
case RF_TX_DONE:
// Indicates on a LED that we have sent a PING
LedToggle( LED_RED );
Radio->StartRx( );
break;
default:
break;
}
}
/*
* Manages the slave operation
*/
void OnSlave( void )
{
uint8_t i;
switch( Radio->Process( ) )
{
case RF_RX_DONE:
Radio->GetRxPacket( Buffer, ( uint16_t* )&BufferSize );
printf("slave Rx_________%s\n",Buffer);
if( BufferSize > 0 )
{
if( strncmp( ( const char* )Buffer, ( const char* )PingMsg, 4 ) == 0 )
{
// Indicates on a LED that the received frame is a PING
LedToggle( LED_GREEN );
// Send the reply to the PONG string
Buffer[0] = 'P';
Buffer[1] = 'O';
Buffer[2] = 'N';
Buffer[3] = 'G';
// We fill the buffer with numbers for the payload
for( i = 4; i < BufferSize; i++ )
{
Buffer[i] = i - 4;
}
Radio->SetTxPacket( Buffer, BufferSize );
}
}
break;
case RF_TX_DONE:
// Indicates on a LED that we have sent a PONG
LedToggle( LED_RED );
Radio->StartRx( );
break;
default:
break;
}
} |
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