从零开始搭建一个LoRaWAN基站

先说两句

SX1301/SX1302是semtech公司推出的基站端射频基带芯片，其与SX127x/SX126x的主要区别在于:

只是个基带芯片，使用时需要加射频前端(SX125x/SAW/...)
其具有比SX1278强大很多的基带处理能力，可以同时解调8个信道的数据，并且每个信道可以同时监听SF7-12（SX1302为SF5-12）

所以，从参数上可以看出，对于lorawan这样的多节点网络来讲，使用SX1301/SX1302才是正确的打开方式。

接下来，我就分享一下我自己从零开始搭建LoRaWAN基站的经验。

准备工作

运行环境

raspberry 3/3b/4都可以
M-GW1302S模块
树莓派转接板

Note:

由于硬件使用GPIO7作为SX1302的RESET，与树莓派的SPI0.1的CS脚冲突(虽然没有用的SPI0.1，但是有些版本的镜像会有冲突)，

我平时使用2020-05-27版本的刚好没有冲突，所以建议大家先不要下载最新版的镜像，2020-05-27-树莓派镜像下载地址

实物图

用到的软件

SSH工具(XShell,PuTTY等都可以)

资料

M-GW1302S的用户手册(描述使用方法)
M-GW1302S的硬件设计手册(描述模块硬件设计时需要用到的资料)，暂时还用不到
基站端代码，见下方

官方开源代码

https://github.com/Lora-net/sx1302_hal

git命令:

git clone https://github.com/Lora-net/sx1302_hal.git

厂家适配后的源码

因为官方源码中使用了一个温度传感器，而在此版设计中，并没有此传感器，所以需要将部分代码注释掉才能运行,这一步，M-GW1302S的厂家已经帮我们改好了。

https://gitee.com/rejeee/gw1302s

git命令:

git clone https://gitee.com/rejeee/gw1302s

步骤

准备工作

树莓派制作好系统，连上网线，使用SSH与树莓派连接
进入树莓派之后，需要先开启SPI，若有问题请自行百度，不同版本的树莓派可能会不同

下载代码、编译、运行

git clone https://gitee.com/rejeee/gw1302s.git
cd gw1302s
修改target.cfg中的TARGET_DIR为
```
TARGET_DIR=/home/pi/gw1302s/bin
```
make clean all ->此步骤会把代码编译成可执行文件
make install -> 此步骤会用调用SCP将编译结果拷贝到TARGET_DIR所在目录，所以可能需要输入密码(此处是将scp的dst设为localhost，所以会拷贝到本地)，若不想输密码，可参考README.md进行ssh秘钥拷贝，后续就无需输入密码了
make install_conf ->至此，源码就编译完成了，并且生成的已经在TARGET_DIR指定的目录下了

接下来我们需要配置global_conf.json，配置得适用于我们的需要，此处我贡献一下我的global_conf.json文件,其中配置基站的接收频点是通过配置两个SX1250的中心频点，外加8个偏移频点来进行的，如下图，我配置的为474.3~475.7的接收频点范围

{

    "SX130x_conf": {

        "spidev_path": "/dev/spidev0.0",

        "lorawan_public": true,

        "clksrc": 0,

        "antenna_gain": 0, /* antenna gain, in dBi */

        "full_duplex": false,

        "precision_timestamp": {

            "enable": false,

            "max_ts_metrics": 255,

            "nb_symbols": 1

        },

        "radio_0": {

            "enable": true,

            "type": "SX1250",

            "single_input_mode": true,

            "freq": 474600000,

            "rssi_offset": -207.0,

            "rssi_tcomp": {"coeff_a": 0, "coeff_b": 0, "coeff_c": 20.41, "coeff_d": 2162.56, "coeff_e": 0},

            "tx_enable": true,

            "tx_freq_min": 470000000,

            "tx_freq_max": 510000000,

            "tx_gain_lut":[

                {"rf_power": -6, "pa_gain": 0, "pwr_idx":  0},

                {"rf_power": -3, "pa_gain": 0, "pwr_idx":  1},

                {"rf_power":  0, "pa_gain": 0, "pwr_idx":  2},

                {"rf_power":  3, "pa_gain": 1, "pwr_idx":  3},

                {"rf_power":  6, "pa_gain": 1, "pwr_idx":  4},

                {"rf_power": 10, "pa_gain": 1, "pwr_idx":  5},

                {"rf_power": 11, "pa_gain": 1, "pwr_idx":  6},

                {"rf_power": 12, "pa_gain": 2, "pwr_idx":  7},

                {"rf_power": 13, "pa_gain": 1, "pwr_idx":  8},

                {"rf_power": 14, "pa_gain": 2, "pwr_idx":  9},

                {"rf_power": 16, "pa_gain": 2, "pwr_idx": 10},

                {"rf_power": 20, "pa_gain": 3, "pwr_idx": 11},

                {"rf_power": 23, "pa_gain": 3, "pwr_idx": 12},

                {"rf_power": 25, "pa_gain": 3, "pwr_idx": 13},

                {"rf_power": 26, "pa_gain": 3, "pwr_idx": 14},

                {"rf_power": 27, "pa_gain": 3, "pwr_idx": 15}

            ]

        },

        "radio_1": {

            "enable": true,

            "type": "SX1250",

            "single_input_mode": true,

            "freq": 475400000,

            "rssi_offset": -207.0,

            "rssi_tcomp": {"coeff_a": 0, "coeff_b": 0, "coeff_c": 20.41, "coeff_d": 2162.56, "coeff_e": 0},

            "tx_enable": false

        },

        "chan_multiSF_0": {"enable": true, "radio": 0, "if": -300000},

        "chan_multiSF_1": {"enable": true, "radio": 0, "if": -100000},

        "chan_multiSF_2": {"enable": true, "radio": 0, "if":  100000},

        "chan_multiSF_3": {"enable": true, "radio": 0, "if":  300000},

        "chan_multiSF_4": {"enable": true, "radio": 1, "if": -300000},

        "chan_multiSF_5": {"enable": true, "radio": 1, "if": -100000},

        "chan_multiSF_6": {"enable": true, "radio": 1, "if":  100000},

        "chan_multiSF_7": {"enable": true, "radio": 1, "if":  300000},

        "chan_Lora_std":  {"enable": true, "radio": 1, "if": -200000, "bandwidth": 250000, "spread_factor": 7,

                           "implicit_hdr": false, "implicit_payload_length": 17, "implicit_crc_en": false, "implicit_coderate": 1},

        "chan_FSK":       {"enable": true, "radio": 1, "if":  300000, "bandwidth": 125000, "datarate": 50000}

    },

    "gateway_conf": {

        "gateway_ID": "AA555A0000000000",

        /* change with default server address/ports */

        "server_address": "lora.ansitw.com",

        "serv_port_up": 1700,

        "serv_port_down": 1700,

        /* adjust the following parameters for your network */

        "keepalive_interval": 10,

        "stat_interval": 30,

        "push_timeout_ms": 100,

        /* forward only valid packets */

        "forward_crc_valid": true,

        "forward_crc_error": false,

        "forward_crc_disabled": false,

        /* Beaconing parameters */

        "beacon_period": 0,

        "beacon_freq_hz": 869525000,

        "beacon_datarate": 9,

        "beacon_bw_hz": 125000,

        "beacon_power": 14,

        "beacon_infodesc": 0

    },

    "debug_conf": {

        "ref_payload":[

            {"id": "0xCAFE1234"},

            {"id": "0xCAFE2345"}

        ],

        "log_file": "loragw_hal.log"

    }

}

最后，我们运行一下./lora_pkt_fwd，程序就会读取global_conf.json文件，启动起来了。

至此，我们就拥有一台自己DIY的LoRaWAN基站了！！

global_conf.json配置

这个配置文件是lora_pkt_fwd程序运行的所有配置参数，其中有几点是我们平时会比较常用到的：

如何修改基站的接收频点
如何设置基站的ID
如何设置基站的LoRaWAN NS指向
如何设置基站的发射功率

设置基站的接收频点

设置接收频点主要是通过设置radio_0和radio_1的中心频点，并在此基础上设置8个接收信道的偏移来进行的，比如上面的参数，其中radio_0.freq==474600000,radio_1.freq==475400000,这就是radio_0和radio_1的中心频点，下面会根据设置的8个频点的偏移情况来开启8个接收信道，具体体现在

"chan_multiSF_0": {"enable": true, "radio": 0, "if": -300000},

"chan_multiSF_1": {"enable": true, "radio": 0, "if": -100000},

"chan_multiSF_2": {"enable": true, "radio": 0, "if":  100000},

"chan_multiSF_3": {"enable": true, "radio": 0, "if":  300000},

"chan_multiSF_4": {"enable": true, "radio": 1, "if": -300000},

"chan_multiSF_5": {"enable": true, "radio": 1, "if": -100000},

"chan_multiSF_6": {"enable": true, "radio": 1, "if":  100000},

"chan_multiSF_7": {"enable": true, "radio": 1, "if":  300000},

我们以第一条为例

chan_multiSF_X,指的是这个频点是可以接收多个SF的,这种频点最多可以有8个，这是由硬件决定的
enable：true表示这个频点开启
"radio":0，表明此信道的中心频点是radio_0的中心频点
"if": -300000,表明此信道在中心频点上偏移-300000Hz

故此条配置的含义是：
1. 此频点可接收多个SF
2. 此频点为radio_0.freq-300000=474600000-300000=474300000=474.3MHz

设置基站的ID

gateway_conf.gateway_ID即是

如何设置基站的LoRaWAN NS指向

gateway_conf.server_address为NS的地址
gateway_conf.serv_port_up为NS的上行端口
gateway_conf.serv_port_down为NS的下行端口

如何设置基站的发射功率

基站的发射功率

首先是要有个radio的tx_enable是true的，即表示通过此芯片发送下行，这个和硬件有关，不过大部分情况下都是radio_0（大家都参考的原厂的参考设计）
tx_freq_min，tx_freq_max设置的是发射的最大，最小频点范围
tx_gain_lut是tx power的一个具体配置表，也就是说，当基站收到NS的下发命令时，会按照指定功率进行下发，若指定的功率不在这个表里面，那么可能就不会进行下发了，此表为什么这配我也不清楚，一般情况下不要去改动它