CAT LoRa Starter Kit ตอนที่ 2 การรับและส่งข้อมูลไปยัง LoRa IoT by CAT (with AcSIP S76S Commands)

5 min readDec 4, 2019

ในบทความนี้เราจะมาดูวิธีการส่งข้อมูลขึ้นไปยัง CAT LoRaWAN กันครับ โดยบอร์ดตัวนี้จะใช้ชิป AcSIP S76S เราสามารถควบคุมได้โดยการส่งคำสั่งผ่าน UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) ที่เป็นการสื่อสารอนุกรมแบบ Asynchronous ทำให้สามารถรับและส่งข้อมูลได้ในเวลาเดียวกันแบบ Full Duplex โดยที่คำสั่งทั้งหมดที่เราสามารถใช้งานได้สามารถดาวน์โหลดได้ตามลิ้งด้านล่างนี้เลยครับ

จะเห็นได้ว่ามีคำสั่งมากมายให้เราเลือกใช้งาน แต่ในที่นี้เราจะใช้คำสั่งที่จำเป็นต้องใช้เท่านั้นนะครับ โดยคำสั่งที่ใช้งานมีดังนี้

mac set_ch_freq
mac set_rx2
mac save
mac set_class
mac join abp
mac set_deveui
mac set_devaddr
mac set_nwkskey
mac set_appskey

เราจะทำอะไร ?

ในที่นี้เราจะเขียนโปรแกรมส่งข้อมูลขึ้น CAT LoRaWAN โดยส่ง “0123456789ABCDEF” ขึ้นสู่ Network Server โดยโค๊ดทั้งหมดมีดังนี้

#include "Arduino.h"
#include "wiring_private.h"
#include <Wire.h>Uart Serial2(&sercom1, 11, 10, SERCOM_RX_PAD_0, UART_TX_PAD_2);unsigned long startMillis;
unsigned long currentMillis;
const unsigned long period = 20000;//LoRa Configuration;
String DEV_EUI = "????????????????";
String DEV_ADDR = "????????";
String NWKS_KEY = "????????????????????????????????";
String APPS_KEY = "????????????????????????????????";//LoRa Send Data
uint8_t port = 1;
String payload = "0123456789ABCDEF";void SERCOM1_Handler(void){
  Serial2.IrqHandler();
}void Serial2_String_Write(const char *s){
  while (*s)
  {
    Serial2.write(*s++);
  }
}void Set_LoraConfig(void){
  String str1 = "";  //********************
  Serial2_String_Write("mac set_ch_freq 0 923200000");//0
  str1 = "";
  delay(100);
  str1 = Serial2.readString();
  Serial.print("set_ch_freq 0");
  Serial.println(str1);  //********************
  Serial2_String_Write("mac set_ch_freq 1 923400000");//1
  str1 = "";
  delay(100);
  str1 = Serial2.readString();
  Serial.print("set_ch_freq 1");
  Serial.println(str1);  //********************
  Serial2_String_Write("mac set_ch_freq 2 922000000");//2
  str1 = "";
  delay(100);
  str1 = Serial2.readString();
  Serial.print("set_ch_freq 2");
  Serial.println(str1);  //********************
  Serial2_String_Write("mac set_ch_freq 3 922200000");//3
  str1 = "";
  delay(100);
  str1 = Serial2.readString();
  Serial.print("set_ch_freq 3");
  Serial.println(str1);  //********************
  Serial2_String_Write("mac set_ch_freq 4 922400000");//4
  str1 = "";
  delay(100);
  str1 = Serial2.readString();
  Serial.print("set_ch_freq 4");
  Serial.println(str1);  //********************
  Serial2_String_Write("mac set_ch_freq 5 922600000");//5
  str1 = "";
  delay(100);
  str1 = Serial2.readString();
  Serial.print("set_ch_freq 5");
  Serial.println(str1);  //********************
  Serial2_String_Write("mac set_ch_freq 6 922800000");//6
  str1 = "";
  delay(100);
  str1 = Serial2.readString();
  Serial.print("set_ch_freq 6");
  Serial.println(str1);  //********************
  Serial2_String_Write("mac set_ch_freq 7 923000000");//7
  str1 = "";
  delay(100);
  str1 = Serial2.readString();
  Serial.print("set_ch_freq 7");
  Serial.println(str1);  //********************
  Serial2_String_Write("mac set_rx2 2 923200000");//8
  str1 = "";
  delay(100);
  str1 = Serial2.readString();
  Serial.print("set_rx2 2");
  Serial.println(str1);  //********************
  Serial2_String_Write("mac save");//8
  str1 = "";
  delay(3000);
  str1 = Serial2.readString();
  Serial.print("mac save");
  Serial.println(str1);
}void Set_LoraConfigABP_A(void){
  String str1 = "";
  String cmdTemp = "";  //********************
  Serial2_String_Write("mac set_class A");
  str1 = "";
  delay(250);
  str1 = Serial2.readString();
  Serial.print("set_class A");
  Serial.println(str1);  //********************
  cmdTemp = String("mac set_deveui ") + DEV_EUI;
  Serial2_String_Write(cmdTemp.c_str());
  str1 = "";
  delay(250);
  str1 = Serial2.readString();
  Serial.print("set_deveui");
  Serial.println(str1);  //********************
  cmdTemp = String("mac set_devaddr ") + DEV_ADDR;
  Serial2_String_Write(cmdTemp.c_str());
  str1 = "";
  delay(250);
  str1 = Serial2.readString();
  Serial.print("set_devaddr");
  Serial.println(str1);  //********************
  cmdTemp = String("mac set_nwkskey ") + NWKS_KEY;
  Serial2_String_Write(cmdTemp.c_str());
  str1 = "";
  delay(250);
  str1 = Serial2.readString();
  Serial.print("set_nwkskey");
  Serial.println(str1);  //********************
  cmdTemp = String("mac set_appskey ") + APPS_KEY;
  Serial2_String_Write(cmdTemp.c_str());
  str1 = "";
  delay(250);
  str1 = Serial2.readString();
  Serial.print("set_appskey");
  Serial.println(str1);  //********************
  Serial2_String_Write("mac save");
  str1 = "";
  delay(3000);
  str1 = Serial2.readString();
  Serial.print("mac save");
  Serial.println(str1);  //********************
  Serial2_String_Write("mac join abp");
  str1 = "";
  delay(250);
  str1 = Serial2.readString();
  Serial.print("mac join abp");
  Serial.println(str1);
}void setup() {
  Serial.begin(115200);
  Serial2.begin(115200);
  pinPeripheral(10, PIO_SERCOM);
  pinPeripheral(11, PIO_SERCOM);
  delay(5000);if (Serial2.available()){
    Serial.print(Serial2.readString());
  }
  delay(1000);  Set_LoraConfig();
  Set_LoraConfigABP_A();  delay(250);
  Wire.begin();  String str1 = "";
  str1 = Serial2.readString();
  Serial.println(str1);
  startMillis = millis();
  delay(1000);  Serial.println("LoRa Starter Kit GRAVITECH");
}void loop() {
  String str4 = "";
  currentMillis = millis();
  // SEND INTERVAL 20 SECOND --> EDIT PARAMETER preiod TO CHANGE TIME INTERVAL LINE 185
  if (currentMillis - startMillis >= period){
    // SEND UPLINK DATA
    String commandSender = String("mac tx ucnf ") + String(port) + String(" ") + payload;
    Serial2_String_Write(commandSender.c_str());
    startMillis = currentMillis;
  }
  // COUNT FOR SEND UPLINK
  if ((currentMillis - startMillis) / 1000 > 0) {
    str4 = Serial2.readString();
    if (str4 != "") {
      Serial.println(str4);
    }
  }
}

อธิบายโค๊ด

การติดต่อกับ CAT LoRaWAN

เปิดการใช้งาน Uart เพื่อเชื่อมต่อกับชิป AcSIP S76S

Uart Serial2(&sercom1, 11, 10, SERCOM_RX_PAD_0, UART_TX_PAD_2);//และเรียกใช้โดย Serial2.begin(115200); ใน setup function

ตั้งค่าความถึ่และ Chanel ที่ใช้สำหรับการเชื่อมต่อกับ CAT LoRaWAN

void Set_LoraConfig(void){
  String str1 = "";//********************
  Serial2_String_Write("mac set_ch_freq 0 923200000");//0
  str1 = "";
  delay(100);
  str1 = Serial2.readString();
  Serial.print("set_ch_freq 0");
  Serial.println(str1);//********************
  Serial2_String_Write("mac set_ch_freq 1 923400000");//1
  ...//********************
  Serial2_String_Write("mac set_ch_freq 2 922000000");//2
  ...//********************
  Serial2_String_Write("mac set_ch_freq 3 922200000");//3
  ...//********************
  Serial2_String_Write("mac set_ch_freq 4 922400000");//4
  ...//********************
  Serial2_String_Write("mac set_ch_freq 5 922600000");//5
  ...//********************
  Serial2_String_Write("mac set_ch_freq 6 922800000");//6
  ...//********************
  Serial2_String_Write("mac set_ch_freq 7 923000000");//7
  ...//********************
  Serial2_String_Write("mac set_rx2 2 923200000");
  ...//********************
  Serial2_String_Write("mac save");
  ...
}//และเรียกใช้โดย Set_LoraConfig(); ใน setup function

กำหนดวิธีเชื่อมต่อเป็น ABP แบบ Class A โดยระบุข้อมูลที่ CAT ออกให้เพื่อใช้ในการเชื่อมต่อมี 4 อย่างดังนี้
3.1 Device EUI (deveui)
3.2 Device Address (devaddr)
3.3 Network Security Key (nwkskey)
3.4 Application Security Key (appskey)

//LoRa Configuration;
String DEV_EUI = "????????????????";
String DEV_ADDR = "????????";
String NWKS_KEY = "????????????????????????????????";
String APPS_KEY = "????????????????????????????????";void Set_LoraConfigABP_A(void)
{
  String str1 = "";
  String cmdTemp = "";
  //********************
  Serial2_String_Write("mac set_class A");
  str1 = "";
  delay(250);
  str1 = Serial2.readString();
  Serial.print("set_class A");
  Serial.println(str1);//********************
  cmdTemp = String("mac set_deveui ") + DEV_EUI;
  Serial2_String_Write(cmdTemp.c_str());
  str1 = "";
  delay(250);
  str1 = Serial2.readString();Serial.print("set_deveui");
  Serial.println(str1);//********************
  cmdTemp = String("mac set_devaddr ") + DEV_ADDR;
  Serial2_String_Write(cmdTemp.c_str());
  str1 = "";
  delay(250);
  str1 = Serial2.readString();
  Serial.print("set_devaddr");
  Serial.println(str1);//********************
  cmdTemp = String("mac set_nwkskey ") + NWKS_KEY;
  Serial2_String_Write(cmdTemp.c_str());
  str1 = "";
  delay(250);
  str1 = Serial2.readString();
  Serial.print("set_nwkskey");
  Serial.println(str1);//********************
  cmdTemp = String("mac set_appskey ") + APPS_KEY;
  Serial2_String_Write(cmdTemp.c_str());
  str1 = "";
  delay(250);
  str1 = Serial2.readString();
  Serial.print("set_appskey");
  Serial.println(str1);//********************
  Serial2_String_Write("mac save");
  str1 = "";
  delay(3000);
  str1 = Serial2.readString();
  Serial.print("mac save");
  Serial.println(str1);//********************
  Serial2_String_Write("mac join abp");
  str1 = "";
  delay(250);
  str1 = Serial2.readString();
  Serial.print("mac join abp");
  Serial.println(str1);
}

//และเรียกใช้โดย Set_LoraConfig(); ใน setup function

ถ้าไม่มีอะไรผิดพลาด เมื่อเรา upload และ run โปรแกรม เราจะพบข้อความใน Terminal แสดงดังนี้

ในตอน Setup function จะปรากฏข้อความดังภาพ

public setup(){
   ...
}

2. ในตอน Loop Function จะแสดงข้อความดังภาพ เนื่องจากเราวนลูปให้ส่งข้อความไป LoraWAN ทุก ๆ 20 วินาที

public loop(){
   ...
}

3. ทดลองส่งข้อมูลมายัง Node ผ่านเว็บของ CATTELECOM

port = 9
payload = 090807060504030201

จากผลของ Terminal จะเห็นข้อความ

>> Ok คือการตอบกลับเมื่อส่งคำสั่งไปยัง AcSIP S76S สำเร็จ

>> tx_ok คือการตอบกลับเมื่อส่งคำสั่ง mac tx ucnf FFFF ไปยัง AcSIP S76S

>> mac rx คือการรับข้อมูลที่ส่งมาจาก Network Server

จากที่กล่าวมาข้อมูลอยู่ในรูปที่เราไม่สามารถนำมาใช้ได้เลยทันที เราจำเป็นต้องทำการตัดเอาเฉพาะข้อมูลที่ต้องการมาใช้เท่านั้นก่อน

การส่งข้อมูลไปยัง Network Server

ในการส่งข้อมูลนั้นเราต้องการ 2 สิ่งคือ

Port ที่จะส่ง — เลขจำนวนเต็มแบบไม่มีเครื่องหมาย
ข้อมูลที่จะส่ง — โดยข้อมูลที่จะส่งต้องอยู่ในรูปแบบของเลขฐาน 16 (0–9,A-F) และเป็นจำนวนคู่ เท่านั้น

uint8_t port = 1;
String payload = "0123456789ABCDEF";

โดยการส่งข้อมูลจะทำการส่งแบบอนุกรม เขียนไปยัง Serial2 ในรูปแบบคำสั่งของชิบ AcSIP S76S

// ประกอบเป็นคำสั่งสำหรับส่งข้อมูลในรูปแบบ "mac tx ucnf 1 0123456789ABCDEF"
String commandSender = String("mac tx ucnf ") + String(port) + String(" ") + payload;//เขียนข้อมูลไปยัง Serial2
Serial2_String_Write(commandSender.c_str());

และใน LoraWAN มีกฏห้ามส่งข้อมูลต่อเนื่องติด ๆ กัน ต้องส่งห่างกันอย่างน้อย 20 วินาที เราจึงต้องเขียนควบคุมเวลาการส่งให้ส่งออกทุก ๆ 20 วินาทีด้วย

unsigned long startMillis;
unsigned long currentMillis;
const unsigned long period = 20000; //ตัวแปรกำหนดไว้ที่ 20 วินาที///////////////////////////////////
public loop(){
  ...  currentMillis = millis();
  if (currentMillis - startMillis >= period){
       
      // SEND UPLINK DATA
       ...       startMillis = currentMillis;
  }
   
  ...}

การรับข้อมูลจาก Network Server

เราจะเขียนรับข้อมูลไว้ในฟังก์ชั่น loop() โดยจะหน่วงเวลาไว้ที่ 1 วินาที ใช้ฟังก์ชั่น readString() ของ Serial2 แล้วแสดงออกมาทาง Terminal

public loop(){
  ...
  if ((currentMillis - startMillis) / 1000 > 0) {
     str4 = Serial2.readString();
     if (str4 != "") {
       Serial.println(str4);
     }
  }
  ...
}

ในบทความนี้ก็ขอจบไว้เพียงเท่านี้ครับ บทความหน้าเราจะมาเปลี่ยนให้มันเป็น Library พร้อมใช้งานกัน ชีวิตจะง่ายขึ้นเยอะ สวัสดีครับ