WisBlock GPS 跟踪器应用指南

该解决方案展示了如何使用 WisBlock RAK1910 GPS 模块以及 RAK4631 WisBlock Core 和 RAK1904 WisBlock 加速度模块创建 LoRaWAN GPS 跟踪器。成功加入 LoRaWAN 网络服务器后，RAK4631 将使用 RAK1904 加速度模块检查电路板的方向。每 10 秒检查一次电路板的方向，如果它处于触发位置，它将向 LoRaWan® 网络服务器传输 GPS 信息。

前期准备

#硬件

要构建此系统，需要以下硬件：

• WisBlock Base（本示例使用RAK5005-O）
• WisBlock Core（本示例使用RAK4631）
• WisBlock Sensor（本示例使用RAK1904、RAK1910）
• 网关（网关频段需与传感器模块频段一致，本示例使用RAK7258网关，频段CN470）
• USB连接线
• 锂离子或锂聚合物电池（可选）

#软件

• Arduino IDE
• RAKwireless Arduino BSP
• SparkFun LIS3DH Arduino 库

注意：

您需要在室外或靠近打开的窗户才能接收 GPS 信号。如果您在室内测试 GPS 模块将无法工作。

硬件安装

#WisBlock GPS 跟踪器应用指南

该解决方案展示了如何使用 WisBlock RAK1910 GPS 模块以及 RAK4631 WisBlock Core 和 RAK1904 WisBlock 加速度模块创建 LoRaWAN GPS 跟踪器。成功加入 LoRaWAN 网络服务器后，RAK4631 将使用 RAK1904 加速度模块检查电路板的方向。每 10 秒检查一次电路板的方向，如果它处于触发位置，它将向 LoRaWan® 网络服务器传输 GPS 信息。

#前期准备

#硬件

要构建此系统，需要以下硬件：

• WisBlock Base（本示例使用RAK5005-O）
• WisBlock Core（本示例使用RAK4631）
• WisBlock Sensor（本示例使用RAK1904、RAK1910）
• 网关（网关频段需与传感器模块频段一致，本示例使用RAK7258网关，频段CN470）
• USB连接线
• 锂离子或锂聚合物电池（可选）

#软件

• Arduino IDE
• RAKwireless Arduino BSP
• SparkFun LIS3DH Arduino 库

注意：

您需要在室外或靠近打开的窗户才能接收 GPS 信号。如果您在室内测试 GPS 模块将无法工作。

硬件安装

本章节为 WisBlock 传感器节点组装过程。

#LoRa天线安装

1、将LoRa天线接口对准并放置在RAK4631模块的LoRa天线接口搭接处。

Figure 1: 安装LoRa天线

2、轻轻按压LoRa天线接口，将LoRa天线安装到RAK4631上。

#GPS天线安装

1、将LoRa天线接口对准并放置在RAK1910模块的LoRa天线接口搭接处。

Figure 2: 安装GPS天线

2、轻轻按压LoRa天线接口，将LoRa天线安装到RAK1910上。

#WisBlock Core安装

1、将RAK4631模块上的连接器插头对准RAK5005-O CUP插槽上的连接器插座。保持连接器间平行，将其轻放在插座连接器相应的搭接处。

Figure 3: 安装RAK4631

2、平行按压均匀施力，听到扣合声音后，扣压完成。

3、完成后，使用螺钉将模块固定在RAK5005-O上。

#WisBlock Sensor安装

1、将RAK1910传感器模块上的连接器插头对准RAK5005-O 插槽 A 上的连接器插座。保持连接器间平行，将其轻放在插座连接器相应的搭接处。

Figure 4: 安装RAK1910

2、平行按压均匀施力，听到扣合声音后，扣压完成。

3、将RAK1904传感器模块上的连接器插头对准RAK5005-O 插槽 D 上的连接器插座。保持连接器间平行，将其轻放在插座连接器相应的搭接处。

Figure 5: 安装RAK1904

4、平行按压均匀施力，听到扣合声音后，扣压完成。

5、完成后，使用螺钉将RAK1910与RAK1904模块固定在RAK5005-O上。

所有硬件安装后，如下图所示：

Figure 6: 完整组装示意图

软件配置

本章节介绍WisBlock 传感器模块的软件配置。

#Arduino IDE的下载

使用Arduino IDE对WisBlock进行编码和编程。如果您还未安装Arduino IDE，可在Arduino官网中下载。

警告：

如果您所使用的操作系统为Windows 10：
请勿从Microsoft应用商店中安装Arduino IDE。请从Arduino官网中安装原始的Arduino IDE。Microsoft应用商店中的Arduino应用在使用第三方板支持包时存在问题。

如下图所示，可以看到Arduino IDE当前版本为V1.8.16。Windows、Linux和Mac OS X都有多个可用版本，选择正确的Arduino IDE版本并下载。

Figure 7: Arduino IDE 版本示意图

#Arduino IDE的安装

本示例为在Windows PC中安装已下载的Arduino IDE。

1、单击“I Agree”。

Figure 8: Arduino安装许可协议

2、单击“Next”。

Figure 9: Arduino安装选项

3、单击“Install”。

Figure 10: Arduino IDE安装路径

Figure 11: Arduino IDE安装中

进度为100%后，Arduino IDE已成功安装，单击“Close”，退出安装过程。

Figure 12: 成功安装

注意：

在Linux与Mac OS X中，没有安装过程。只是一个解压过程，然后就能够成功打开Arduino IDE 。

#Arduino IDE上的配置

Arduino IDE安装成功后。需要对Arduino IDE进行一些配置以便后续对WisBlock组装模块进行相关配置。

1、打开Arduino IDE。

2、进入“文件 > 首选项”。

Figure 13: 首选项

3、单击图中图标，编辑“附加开发板管理器网址”，将WisBlock Core添加到Arduino板列表中。

Figure 14: 修改附加开发板管理器网址

4、复制此URLhttps://raw.githubusercontent.com/RAKwireless/RAKwireless-Arduino-BSP-Index/main/package_rakwireless_index.json并粘贴至下图所示区域。如果已存在其他链接，将上述链接粘贴至新的一行。完成后，单击“好”。

Figure 15: 添加RAKwireless WisBlock Core BSP

注意：

如果您使用的是Linux，需要通过“pip”安装“adafruit-nrfutil”。

sudo pip3 install adafruit-nrfutil 或 pip3 install --user adafruit-nrfutil

5、重启Arduino IDE。

6、在“工具”菜单中打开“开发板管理”。

Figure 16: 打开开发板管理

7、如下图所示，在搜索栏中键入“RAK”。将会显示出可添加到Arduino板列表中的可用RAKwireless WisBlock Core。选择以下板支持包以及相应的版本，并单击“安装”板支持包。

Figure 17: 安装WisBlock Core

#烧录程序

1、将组装的WisBlock传感器模块使用USB连接线连接到PC上。

2、在Arduino IDE中，根据下图所示，选择WisBlock Core RAK4631板。

Figure 18: 选择WisBlock Core RAK4631板

3、根据下图所示，选择示例项目。

Figure 19: 选择示例代码

4、打开示例代码后，双击图中链接，安装示例代码中所需的代码库。

Figure 20: 安装所需代码库

5、修改示例代码中的频段区域，本示例使用的为CN470。

Figure 21: 修改频段

6、完成后，如下图所示，选择正确的串口并单击图中上传图标上传代码。

Figure 22: 选择端口号

连接到RAK网关内置服务器

#前提条件

• 传感器模块在LoRaWAN®网关覆盖范围之内。
• 已登录商业网关。
• 已在网关Web页面“LoRa Network > Network Settings”中设置网关"Mode"为“Network Server”，即表示使用网关内置服务器。

Figure 23: 网关设置为内置服务器模式

• 已在网关Web页面“Channel Plan”上配置需要的"Region"。本示例中频段为CN470，通道为80-87。

Figure 24: 选择频段和通道

#创建应用并添加节点

1、在左侧导航树选择“LoRa Network > Application”。

2、输入应用名称，选择“Type 1 : Unified Application Key”，单击“Add”。

Figure 25: 添加节点

3、设置应用参数。

Figure 26: 设置应用参数

其中“Application EUI”和“Application Key”参数，从土壤电导率传感器示例代码中获取：

Figure 27: 获取“Application EUI”和“Application Key”参数

注意：

• 示例中使用的是OTAA加网方式，所以选用的是"OTAA keys"相关参数，根据实际选择“OTAA”或“ABP”参数。
• Application EUI：在传感器示例代码中获取，切记需要删除各个数字前的“0x”以及“，”。
• Application Key：在传感器示例代码中获取，切记需要删除各个数字前的“0x”以及“，”。

4、单击“Save & Apply”。

5、单击新建应用后面的"Edit"，进入应用编辑页面。添加节点并设置如下参数，然后单击"Save & Apply"保存配置。

Figure 28: 添加节点

其中“Device EUI”参数，从土壤电导率传感器示例代码中获取：

Figure 29: 获取设备EUI值

注意：

• 示例中使用的是OTAA加网方式，所以选用的是"OTAA keys"相关参数，根据实际选择“OTAA”或“ABP”参数。
• Device EUI：在传感器示例代码中获取，切记需要删除各个数字前的“0x”以及“，”。

6、查看传感器模块日志以及RAK网关接收的上行数据。传感器模块日志：

• 网关内置服务器侧设置完成后，传感器模块将自动加入网络。
• 打开“工具>串口监视器”，可以到如下信息，表示该WisBlock 传感器模块已入网成功，并开始上传数据。

Figure 30: 传感器模块日志

网关中上行实时数据：

• 进入“LoRa Network > Application”。
• 单击应用的“Edit”操作，进入应用设备界面。
• 单击所选设备的设备名称或设备EUI链接，进入设备详情页面。
• 单击进入“Live Device Data”页面，可查看实时上行数据。

Figure 31: 网关接收的上行数据

注意：

• 如果即使您确定加速度计已经在正确的触发方向上也没有GPS坐标传输if (abs(x - z) < 400)，那么您需要检查RAK1910 GPS模块是否可以获得GPS信号。请查看这个初始 RAK1910 快速测试。
• 在实例中，加速度计的检查周期为 10 秒。在实际的 LoRaWAN 部署中，按照 LoRaWAN 区域参数规范中规定的规定，这应该高得多。

#数据格式

发送到此示例代码的 LoRaWan® 服务器的数据具有以下格式：

• Buffer[0] - 0x09（数据是 GPS 坐标的标头指示符）。
• Buffer[1-4] - 以整数表示的纬度值。要获得浮点数的实际纬度值，这个整数必须除以 10000。
• Buffer[5] - 它可以是与地理位置有关的“S”或“N”。
• Buffer[6-9] - 以整数表示的纬度值。要获得浮点数的实际经度值，这个整数必须除以 10000。
• Buffer[10] - 它可以是与地理位置有关的“E”或“W”。

如本实例中网关收到的数据为：09 00 16 51 6c 4e 00 b8 e3 4f 45。其中09为数据类型标识；0x00 0x16 0x51 0x6c为纬度值，0x4e为地理位置“N”，将该十六进制数据换算成十进制数据为 22.81108；0x00 0xb8 0xe3 0x4f 为经度值，0x45为地理位置“E”，将该十六进制数据换算成十进制数据为184.22779 ，即监测到的位置信息为（22° N, 184° E）。