前言
最近在學習和摸索LoRa SX1278無線發射模塊，其中學到了很多新知識和對SX1278也有了深一點的認識，現在將學習開發中遇到的問題、解決方法、除錯完成和低功耗等內容分享出來，也是一種學習記錄，方便日后有跡可循，再次學習，
本篇文章可能會比較粗暴一點，直接把需要注意的地方重點介紹一下，可能沒有其他文章把每一個小知識點，專用名字都說的那么詳盡，怕最后你看完了也不知道哪個是重點了；話不多說，直接來，
準備工具
1、SX1278芯片或者模塊
2、主控EFM32（STM32、STM8均可，因為我使用模擬SPI，所以對芯片沒要求，有GPIO口就可以）
專有名詞
FHSS 跳頻擴頻技術 FIFO 先進先出佇列，這里代表佇列暫存器
PA 功率放大器 LNA 低噪聲放大器
SNR 信噪比 SF 擴頻因子
PLL 鎖相環 CAD 信道活動檢測
CR 編碼率 BW 帶寬
RS符號速率 Preamble 序頭
其中SF 擴頻因子是重點
因為擴頻因子越大，傳播時間越長，帶寬低于62.5K時用TCXO做參考時鐘源，在睡眠模式下通過配置暫存器RegOpMode 將FSK調制解調器切換成LoRa調制解調器，
在SX1276_LoRa.c檔案中有相關引數的配置
tLoRaSettings LoRaSettings =
{
470000000, //434000000, // RFFrequency //中心頻率
20, // Power //發射功率
9, // SignalBw [0: 7.8kHz, 1: 10.4 kHz, 2: 15.6 kHz, 3: 20.8 kHz, 4: 31.2 kHz, //信號帶寬
// 5: 41.6 kHz, 6: 62.5 kHz, 7: 125 kHz, 8: 250 kHz, 9: 500 kHz, other: Reserved]
12, // SpreadingFactor [6: 64, 7: 128, 8: 256, 9: 512, 10: 1024, 11: 2048, 12: 4096 chips] //擴頻因子
2, // ErrorCoding [1: 4/5, 2: 4/6, 3: 4/7, 4: 4/8] //編碼率
true, // CrcOn [0: OFF, 1: ON] //CRC校驗開始
false, // ImplicitHeaderOn [0: OFF, 1: ON] //設定隱式報文包
1, // RxSingleOn [0: Continuous, 1 Single] //設定連續接收模式還是單一接收模式
0, // FreqHopOn [0: OFF, 1: ON] //關閉調頻模式
4, // HopPeriod Hops every frequency hopping period symbols
1000, // TxPacketTimeout //發送超時時間
1000, // RxPacketTimeout //接收超時時間
128, // PayloadLength (used for implicit header mode) //設定負載長度
};
注意：LoRaSettings結構體里面的配置根據你的需要修改，一般修改擴頻因子，頻率和發射功率等，
移植代碼流程
1、首先我們需要有一個整體思路:
主機發送“PING”字符給從機，從機接收到來自主機的“PING”會回復主機一個“PONG”，如果主機沒有收到從機的“PING”，會進入發送超時，然后重新發送“PING”，整個流程就是這樣回圈下去，
通信的準備：
1、SPI初始化（重中之重）
1.1、可以使用硬體SPI，也可以使用軟體SPI；示例代碼就是提供硬體SPI，移植性很差，換了芯片就需要更改讀寫函式，比較麻煩，所以我使用了軟體SPI，容易移植，
1.2、網上下載一份SX1278的芯片說明檔案、找到關于SPI通信的部分的時序圖，如下圖：
如果你不知道模塊的SPI通信是什么極性，可以參考一下下面這篇文章的介紹，
https://blog.csdn.net/zwj695535100/article/details/107303648/
1.3、修改SPI讀寫函式
SX1278是四線的SPI，但是我讀寫整合成一個函式：
uint8_t SOFT_SPI_RW_MODE0( uint8_t write_dat )
{
uint8_t i,temp = 0;
// SPI_SCK_LOW; //先將時鐘線拉低
for(i=0;i<8;i++)
{
SCLK_L; //先將時鐘線拉低
if((write_dat&0x80)== 0x80) //從高位發送
{
MOSI_H;
}
else
{
MOSI_L;
}
SCLK_H; //將時鐘線拉高，在時鐘上升沿，資料發送到從設備
write_dat<<=1;
temp<<=1;
if(MISO_R) //讀取從設備發射的資料
{
//write_dat|=0x01;
temp++;
}
SCLK_L; //在下降沿資料被讀取到主機
}
return temp; //回傳讀取到的資料
}
1.4、修改sx1276_Hal.c檔案的讀寫buffer函式：
寫函式
void SX1276WriteBuffer( uint8_t addr, uint8_t *buffer, uint8_t size )
{
addr = addr | 0x80;
CS_L;//NSS = 0;
SOFT_SPI_RW_MODE0(addr);
// spiNByteSend(buffer,size);
for (uint8_t i = 0; i < size; i++)
{
SOFT_SPI_RW_MODE0(buffer[i]);
}
CS_H; //NSS = 1;
}
讀函式
void SX1276ReadBuffer( uint8_t addr, uint8_t *buffer, uint8_t size )
{
addr = addr & 0x7F;
CS_L;//NSS = 0;
SOFT_SPI_RW_MODE0(addr);
for (uint8_t i = 0; i < size; i++)
{
buffer[i] = SOFT_SPI_RW_MODE0(0xff);
}
// spiNByteSend(buffer,size);
CS_H; //NSS = 1;
}
注意：
1、CS片選管腳記得修改成你自己選擇的GPIO口，
2、SPI初始化管腳這些太基礎的就不說了，但是要注意配置輸入和輸出的關系，
這樣我們的SPI初始化算完成了，這一步是最基礎的，如果這一步出錯后面就玩不下去了，
2、SX1278的初始化
Radio = RadioDriverInit();
Radio->Init();
2.1、RadioDriverInit();
此函式是用來芯片選型的，在官方例程或者網上其他地方下載的例程中，SX1278、SX1276、SX1272、SX1232都是通過此函式對選好的芯片型別進行初始化，
SX1278和SX1276是使用同一個配置！
2.2、Radio->Init();
此函式是對SX1278所有的配置引數進行配置，會呼叫SX1276Init（）函式，如下：
void SX1276Init( void )
{
// static uint8_t spi_test=0;
// Initialize FSK and LoRa registers structure
SX1276 = ( tSX1276* )SX1276Regs;
SX1276LR = ( tSX1276LR* )SX1276Regs;
// memset(SX1276,(int)0,sizeof(tSX1276));
// memset(SX1276LR,(int)0,sizeof(tSX1276LR));
SX1276Reset( );
SX1276LoRaSetOpMode(RFLR_OPMODE_STANDBY);
// GetOpMode_test = SX1276LoRaGetOpMode();
// REMARK: After radio reset the default modem is FSK
#if ( LORA == 0 )
LoRaOn = false;
SX1276SetLoRaOn( LoRaOn );
// Initialize FSK modem
SX1276FskInit( );
#else
LoRaOn = true;
LoRaOnState = false;
SX1276SetLoRaOn( LoRaOn );
// Initialize LoRa modem
SX1276LoRaInit( );
#endif
// SX1276LoRaSetPreambleLength(100);
}
2.2.1、SX1276LR = ( tSX1276LR* )SX1276Regs;
這個SX1276Regs是SX1278初始化正常接識訓傳引數存放的陣列，SPI通信正常，它里面存放的碼流應該如下：
2.2.2、復位函式：SX1276Reset( );
void SX1276Reset( void )
{
uint32_t startTick;
SX1276SetReset( RADIO_RESET_ON );
// Wait 1ms
startTick = GET_TICK_COUNT( );
while( ( GET_TICK_COUNT( ) - startTick ) < TICK_RATE_MS(1) );
SX1276SetReset( RADIO_RESET_OFF );
// Wait 6ms
startTick = GET_TICK_COUNT( );
while( ( GET_TICK_COUNT( ) - startTick ) < TICK_RATE_MS(6) );
}
//嘀嗒定時器修改成你當前使用芯片的
#define GET_TICK_COUNT( ) ( TickCounter )
void SysTick_Handler(void)
{
TickCounter++;
msTicks++;
}
注意：復位管腳需要修改和你對應的管腳，不然程式會在SX1276Reset跑死了，
2.2.3、映射函式
SX1276SetLoRaOn( LoRaOn )和SX1276LoRaInit( )函式
這兩個函式一般不需要改動，里面都是Lora的一些基礎引數的配置初始化，但是需要說一下IO口映射函式
在SX1276SetLoRaOn和sx1276_LoRa.c檔案中的SX1276LoRaProcess函式都有映射函式，
// RxDone RxTimeout FhssChangeChannel CadDone
SX1276LR->RegDioMapping1 = RFLR_DIOMAPPING1_DIO0_00 | RFLR_DIOMAPPING1_DIO1_00 | RFLR_DIOMAPPING1_DIO2_00 | RFLR_DIOMAPPING1_DIO3_00;
// PllLock ModeReady
SX1276LR->RegDioMapping2 = RFLR_DIOMAPPING2_DIO4_01 | RFLR_DIOMAPPING2_DIO5_00;
SX1276WriteBuffer( REG_LR_DIOMAPPING1, &SX1276LR->RegDioMapping1, 2 ); //映射到對應的IO口，檢測相應的IO口是否收發完成，
映射到IO口主要的作用是在SX1276LoRaProcess（）函式中，當狀態 RFLRState = RFLR_STATE_RX_RUNNING的時候，需要讀取IO口是否有收到資料，才可以進入下一步，否則進入超時接收，會進入再次發送的流程，回圈往復，
初始化的大致流程就這樣差不多了，還有一些細節的問題就需要去需要再摸索一下，后續有更多更深的理解我會再寫文章總結，
3、主函式
int main(void)
{
HW_Int();//MCU初始化
Radio = RadioDriverInit();
Radio->Init();
if(EnableMaster == true)
{
TXBuffer[0] = 'P';
TXBuffer[1] = 'I';
TXBuffer[2] = 'N';
TXBuffer[3] = 'G';
crc_value=RadioComputeCRC(TXBuffer,4,CRC_TYPE_IBM);//計算得出要發送資料包CRC值
TXBuffer[4]=crc_value>>8;
TXBuffer[5]=crc_value;
Radio->SetTxPacket(TXBuffer,6);//打包要發送的資料包
}
else
{
Radio->StartRx();
}
while(1)
{
if(EnableMaster == true)
{
OnMaster();
}
else
{
OnSlave();
}
}
}
主函式開始就是把你用到的初始化好了，然后根據你是選擇主機還是從機進入對應的函式，定義主機或者從機函式在檔案頭部；
bool EnableMaster = true;//主從選擇 true為主 false 為從
主機函式
/*
* Manages the master operation
*/
void OnMaster( void )
{
switch(Radio->Process())
{
case RF_TX_DONE:
Radio->StartRx( );
break;
case RF_RX_DONE:
Radio->GetRxPacket( RXBuffer, ( uint16_t* )&num_rx );
if(num_rx > 0)
{
crc_value=RXBuffer[num_rx-2];
crc_value<<=8;
crc_value|=RXBuffer[num_rx-1];
if(crc_value==RadioComputeCRC(RXBuffer,num_rx-2,CRC_TYPE_IBM))//CRC check
{
if(strncmp(( const char* )RXBuffer, ( const char* )PongMsg,4)==0)
{
LedToggle();//LED閃爍
// Send the next PING frame
TXBuffer[0] = 'P';
TXBuffer[1] = 'I';
TXBuffer[2] = 'N';
TXBuffer[3] = 'G';
crc_value=RadioComputeCRC(TXBuffer,4,CRC_TYPE_IBM);//計算得出要發送資料包CRC值
TXBuffer[4]=crc_value>>8;
TXBuffer[5]=crc_value;
Radio->SetTxPacket( TXBuffer, 6);
}
}
}
break;
case RF_RX_TIMEOUT:
// Send the next PING frame
TXBuffer[0] = 'P';
TXBuffer[1] = 'I';
TXBuffer[2] = 'N';
TXBuffer[3] = 'G';
crc_value = RadioComputeCRC(TXBuffer,4,CRC_TYPE_IBM);//計算得出要發送資料包CRC值
TXBuffer[4] = crc_value>>8;
TXBuffer[5] = crc_value;
Radio->SetTxPacket( TXBuffer, 6);
break;
default:break;
}
}
運行主機函式，他會跑進去sx1276_LoRa.c檔案中的SX1276LoRaProcess函式讀取SX1278的狀態機，根據當前的狀態來進行對應的操作；它的包含的狀態都在下面的結構體中：
typedef enum
{
RFLR_STATE_IDLE,
RFLR_STATE_RX_INIT,
RFLR_STATE_RX_RUNNING,
RFLR_STATE_RX_DONE,
RFLR_STATE_RX_TIMEOUT,
RFLR_STATE_TX_INIT,
RFLR_STATE_TX_RUNNING,
RFLR_STATE_TX_DONE,
RFLR_STATE_TX_TIMEOUT,
RFLR_STATE_CAD_INIT,
RFLR_STATE_CAD_RUNNING,
}tRFLRStates;
在SX1276LoRaProcess函式中，一般都不需要修改，只需要注意一個地方，就是下面兩個：
如果你是主機需要注意
case RFLR_STATE_TX_RUNNING:
if( DIO0 == 1 ) // TxDone
{
// Clear Irq
SX1276Write( REG_LR_IRQFLAGS, RFLR_IRQFLAGS_TXDONE );
RFLRState = RFLR_STATE_TX_DONE;
}
if( DIO2 == 1 ) // FHSS Changed Channel
{
if( LoRaSettings.FreqHopOn == true )
{
SX1276Read( REG_LR_HOPCHANNEL, &SX1276LR->RegHopChannel );
SX1276LoRaSetRFFrequency( HoppingFrequencies[SX1276LR->RegHopChannel & RFLR_HOPCHANNEL_CHANNEL_MASK] );
}
// Clear Irq
SX1276Write( REG_LR_IRQFLAGS, RFLR_IRQFLAGS_FHSSCHANGEDCHANNEL );
}
break;
如果你是從機需要注意
case RFLR_STATE_RX_RUNNING:
if( DIO0 == 1 ) // RxDone
{
RxTimeoutTimer = GET_TICK_COUNT( );
if( LoRaSettings.FreqHopOn == true )
{
SX1276Read( REG_LR_HOPCHANNEL, &SX1276LR->RegHopChannel );
SX1276LoRaSetRFFrequency( HoppingFrequencies[SX1276LR->RegHopChannel & RFLR_HOPCHANNEL_CHANNEL_MASK] );
}
// Clear Irq
SX1276Write( REG_LR_IRQFLAGS, RFLR_IRQFLAGS_RXDONE );
RFLRState = RFLR_STATE_RX_DONE;
}
if( DIO2 == 1 ) // FHSS Changed Channel
{
RxTimeoutTimer = GET_TICK_COUNT( );
if( LoRaSettings.FreqHopOn == true )
{
SX1276Read( REG_LR_HOPCHANNEL, &SX1276LR->RegHopChannel );
SX1276LoRaSetRFFrequency( HoppingFrequencies[SX1276LR->RegHopChannel & RFLR_HOPCHANNEL_CHANNEL_MASK] );
}
// Clear Irq
SX1276Write( REG_LR_IRQFLAGS, RFLR_IRQFLAGS_FHSSCHANGEDCHANNEL );
// Debug
RxGain = SX1276LoRaReadRxGain( );
}
if( LoRaSettings.RxSingleOn == true ) // Rx single mode
{
if( ( GET_TICK_COUNT( ) - RxTimeoutTimer ) > PacketTimeout )
{
RFLRState = RFLR_STATE_RX_TIMEOUT;
}
}
break;
需要注意的就是Io1、Io2這些映射口的狀態，如果你沒有像上面的正確配置映射口，可能函式會一直在那里進行死回圈操作，就無法進入下一步，最后通信失敗；我的板子因為沒有接Io1和Io2的引腳，所以我不能直接讀取管腳狀態進行下一步，但是SX1278手冊里面有說到可以讀取暫存器RegIrqFlags（0x12）也可以獲取到是否可以正常發送或者接收
所以我把發射和接收的函式改造了一下，如下：
//主機
uint8_t flag = 0;
case RFLR_STATE_TX_RUNNING:
SX1276Read( REG_LR_IRQFLAGS, &flag); //讀取發送完成標志位
if(flag & RFLR_IRQFLAGS_TXDONE) //判斷發送完成標志位
{ // Clear Irq
SX1276Write( REG_LR_IRQFLAGS, RFLR_IRQFLAGS_TXDONE);
RFLRState = RFLR_STATE_TX_DONE;
}
break;
注意：IO2是FHSS Changed Channel，我沒用到，所以我去改寫，如果需要改寫也是一樣的，只需要修改 if(flag & RFLR_IRQFLAGS_TXDONE) ，與上對應的暫存器就好了，
//從機
uint8_t flag = 0;
case RFLR_STATE_RX_RUNNING:
SX1276Read( REG_LR_IRQFLAGS, &flag); //讀取發送完成標志位
if(flag & RFLR_IRQFLAGS_RXDONE) //判斷發送完成標志位
{
RxTimeoutTimer = GET_TICK_COUNT( );
if( LoRaSettings.FreqHopOn == true )
{
SX1276Read( REG_LR_HOPCHANNEL, &SX1276LR->RegHopChannel );
SX1276LoRaSetRFFrequency( HoppingFrequencies[SX1276LR->RegHopChannel & RFLR_HOPCHANNEL_CHANNEL_MASK] );
}
// Clear Irq
SX1276Write( REG_LR_IRQFLAGS, RFLR_IRQFLAGS_RXDONE );
RFLRState = RFLR_STATE_RX_DONE;
}
if( LoRaSettings.RxSingleOn == true ) // Rx single mode
{
uint32_t TimeCount = GET_TICK_COUNT( ) - RxTimeoutTimer;
if( ( GET_TICK_COUNT( ) - RxTimeoutTimer ) > PacketTimeout )
{
RFLRState = RFLR_STATE_RX_TIMEOUT;
}
}
break;
從機的原理也是一樣的，我就不羅嗦了，還有相關的宏定義是在頭檔案sx1276_LoRa.h
#define RFLR_IRQFLAGS_RXTIMEOUT 0x80
#define RFLR_IRQFLAGS_RXDONE 0x40
#define RFLR_IRQFLAGS_PAYLOADCRCERROR 0x20
#define RFLR_IRQFLAGS_VALIDHEADER 0x10
#define RFLR_IRQFLAGS_TXDONE 0x08
#define RFLR_IRQFLAGS_CADDONE 0x04
#define RFLR_IRQFLAGS_FHSSCHANGEDCHANNEL 0x02
#define RFLR_IRQFLAGS_CADDETECTED 0x01
上面的修改完之后，通信配置就基本完成，就應該能正常通信上了，如果沒有通信上，就需要檢查一下其他細節的問題，或者在底下評論一起探討，
我將通信的buffer列印在串口出來了，我只用一臺電腦，所以我就切換串口來看列印資訊：
總結
好了，以上就是我最近學習SX1278的學習心得和總結，分享出來主要是對自己學習程序中遇到的問題的一個梳理，還有就是讓一些剛開始接觸LoRa通信的同學提供一下幫助，更重要是方便以后再用到的時候，也可以有跡可循；如果文章有什么錯誤的地方或者有不明白的地方，歡迎評論區留言，我們一起探討，
代碼
源代碼我晚一點分享鏈接，我自己移植的代碼涉及到公司機密問題就不貼出來了，
轉載請註明出處，本文鏈接：https://www.uj5u.com/qita/279662.html
標籤：其他
上一篇：流水燈實驗程序
下一篇：FreeRTOS系列|低功耗管理