LoRa模块二次开发入门篇

LoRa模块往往会内置相关的传感器产品，比如RAK7204是一个温湿度的LoRaWAN传感器产品，他就内置了多种环境传感器，可以采集温度、湿度、气压及室内空气质量参数。

不同的用户、不同的应用场景，可能会导致用户对于该节点的收发数据的实际需求并不相同。

通常作为一个嵌入式工程师开始去开发一款物联网产品，对于物联网模块的选择，通常有几种方式，包括串口AT命令，串口透传，如果希望获得更低的功耗和更优的成本，就可以选择使用模块内置的MCU做自己的应用程序。

但是，OpenMCU的方式需要模块供应商具备很强的SDK整合能力和良好的支持文档，比如瑞科慧联公司就具备多款LoRa模块允许用户进行二次开发，并且，还提供了多个经低功耗设计的二次开发应用实例，可以帮助用户实现更低的系统成本和更低的系统功耗。用户可以参考这些实例，并根据自己的实际需求来对这些实例略作修改，就可以实现自己的应用目的。

本文针对初次使用LoRaWAN模块产品并希望用OpenMCU方式做二次开发的开发者们，介绍了LoRa模块模块二次开发的具体步骤。

在物联网模块内部做二次开发有两种方式，通常的做法是集成一个可以做开发的SDK,根据SDK的一些配置接口去实现自己的应用程序，但是这个做法需要用户对于物联网模块内部的MCU的开发环境有一定的熟悉才可以实现高效的开发。瑞科慧联(RAK Wireless)提供一个新的方式帮助开发者实现利用内部的MCU做二次开发。瑞科慧联针对LoRaWAN的协议栈封装出来多种面向场景的API, 用户只需要了解API的用法，编写自己的应用程序，通过一个基于Web的在线编译平台得到自己的开发，这个在线编译器，相当于就是，开发者只需要编写具体的应用部分，然后将主程序，传上去之后，编译好了，平台输出一个可执行文件，即完成全部开发过程。

图1   以RUI方式进行OpenMCU二次开发的流程图

1、了解RUI的构成和RUI API的用途。

基于RUI开发的固件，由两部分组成：RUI SDK，以及Application，如本文图1所示。

其中，RUI SDK部分为RUI的内核，已经适配了RAK的LoRaWAN模块产品，同时向上提供一组统一的RUI API，供Application部分调用。

RUI API的用途和用法介绍，请参考RUI API手册（可以在瑞科慧联的官网上，公司官网->资源->文档中心，这样的方式可以获取到所有产品的手册）。

注：1） Application是开放源码的，用户可以对其进行二次开发，按照自己的应用逻辑进行修改，需要的底层功能支撑都有相应的RUI API可以调用。

2）RUI SDK部分是非开放源码的，它被放置于RUI在线编译器中，当用户完成Application部分的二次开发并使用RUI在线编译器进行编译时，RUI SDK会被自动加载到定制化固件中。

2、 对照RAK瑞科慧联在Github上的RUI产品开发实践代码，了解RUI API的用法。

RAK的LoRaWAN模块及衍生产品，其官方发布的固件所对应的Application代码，均可以在RAK的Github中找到。

图2是Github上的文件的示例：

图2   瑞科慧联发布在Github上的固件所对应的Application代码文件存放示例图

可以看到，这个代码仓是按照核心模块的型号来分目录的。我们只需要找到对应的核心模块目录，就可以看到基于该模块的一些产品实践代码了。

以LoRaWAN模块RAK811为例，如图3所示，当我们进入到“based on RAK811”目录后，可以看到一些基于RAK811模块的产品实践示例，这些代码展示了如何基于RAK811模块增加一些外设和传感器，通过这些示例代码可以让开发者更快了解如何通过RUI加载传感器：

图3  瑞科慧联在Github上的LoRaWAN模块RAK811的产品实践示例目录图

其中，

1） “app_5205”是LoRaWAN追踪器模块RAK5205的官方固件所对应的Application源码，文件夹目录示例如图4所示。

图4  瑞科慧联在Github上的LoRaWAN追踪器模块RAK5205的产品实践示例目录图

LoRaWAN追踪器模块RAK5205是基于RAK811模块，增加了环境监测传感器（BME680）、三轴加速度传感器（LIS3DH）、以及GPS模块（Ublox MAX 7Q）。该目录中的代码示例展示了如何基于RAK811模块，通过I2C挂接其它sensor以及通过UART挂接GPS模块，并通过RUI API调用的方式完成定制化固件的开发。

2） “app_7204”是RAK7204的官方固件所对应的Application源码，包括RAK7204的传感器驱动、AT命令实现、应用逻辑处理等，都在这里（如图5所示），这里面使用了很多RUI API，用于实现相关功能。

图5  瑞科慧联在Github上的LoRa模块RAK7204的产品实践示例目录图

LoRa模块RAK7204是基于RAK811模块，增加了环境监测传感器（BME680）。因此，可以通过该产品实践代码了解到如何基于RAK811模块增加一款I2C的传感器，并通过RUI API的调用，快速完成定制化固件的开发。例如，图5中红色长方形圈出来的文件“app_7204.c”是应用逻辑处理的实现，如果要做应用逻辑的定制开发，可以重点对照这里面的代码来理解RUI API的实际用法。 

3）  “app_PT100_Digital_Pressure_Sensor”是基于RAK811模块，增加一款液压传感器PT100.

4） “app_RAK811”是RAK811模块的官方固件所对应的application代码，如果想要修改RAK811模块的工作逻辑和流程，可以基于该实例代码进行修改。

3、 从RAK Github上的RUI产品开发实践代码中挑选一个合适的实例代码，并在它的基础上进行修改，按照实际应用需求进行二次开发。

RAK Github上的这些产品开发实践代码已经实现了Application的主体部分，基于它进行代码修改和二次开发将事半功倍。

例如，图5所示的RAK7204示例代码对于节点收到的LoRa下行数据，只是将其通过串口打印出来，并未做处理，这一点可以从图6所示的”app_7204.c”文件中的代码看出：

图6  瑞科慧联在Github上的LoRa模块RAK7204的app_7204.c代码示例

如果你希望自己的定制化固件中对LoRa的下行数据进行处理，可以通过修改该函数的代码实现来达成目标。

4、 完成二次开发后，使用RUI的在线编译器进行编译，得到最终的定制化固件。

RUI是瑞科慧联深度优化的IoT端侧软件工具。完成Application部分的定制化开发后，就可以使用RUI的在线编译器进行编译了，编译的界面如图7以及图8所示。

图7  瑞科慧联RUI的使用界面之登录界面

图8  瑞科慧联RUI的使用界面之选择产品型号

如前所述，编译时，编译器会自动将Application和RUI SDK进行加载并编译都一起，输出最终的定制化固件。

RUI在线编译器的网址可以参见产品使用文档的说明。可以用邮箱自行注册并使用，详细的使用方法请参见RUI在线编译器的使用说明文档。

5、 将编译出的定制化固件烧写到RAK物联网终端产品中并使用

OK，经过前面的步骤，你已经编译得到了最终的定制化固件二进制文件了，现在可以将它烧写到产品中进行使用了。烧写固件的方法，在对应的产品使用文档中都有详述，此处不再复述，可到瑞科慧联的官网中文档中心（官网->资源->文档中心），查找对应的产品使用文档，按照产品使用文档中的操作步骤执行即可完成固件烧写。

三、总结

直接在内置OpenMCU的LoRa模块上进行二次开发，可以参考供应商提供的二次开发实例，这些二次开发实例往往是经过低功耗设计的，因此，用户不仅可以节约大量开发时间、无需另外购置部件，从而节约大量成本，还可以通过这些经过低功耗设计的二次开发应用实例，来实现更低的系统成本和更低的系统功耗。