AIoT应用创新大赛-基于TencentOS Tiny的低成本LoRa边缘网关

1 前言

本作品基于Tencentos tiny与EVB AIoT开发板实现的低成本LoRa边缘网关(LGW-Edge v1.0)。

LGW-Edge v1.0的主控制器采用NXP跨界MCU IMX RT1062，借助RT1062强大的处理能力，可以很好满足多样的物联网边缘设备需求。

LoRa通信采用Semtech公司的lora transceiver模块SX126x模块，相比采用专门的LoRa网关芯片SX130x ，在满足边缘应用项目需求的同时，也具有较低的BOM成本优势，便于规模应用。借助LoRa调制的远距离通信能力、低功耗特性，在全屋智能、智慧社区、智慧楼宇等局域应用领域，基本可以方便接入电池供电的LoRaLoRaWAN终端设备。

服务器平台采用腾讯云 iot explorer，IoT Explorer是腾讯云打造的一站式物联网开发平台，腾讯云IoT Explorer从设备接入上提供多种完善的通信对接模式，如WIFI、LoRaWAN等。

1.1 LGW-Edge当前支持功能

LGW-Edge v1.0当前主要支持功能有：

支持lora私有数据传输服务
- 在边缘侧之前解析私有lora系统
- 支持射频测试(CW)、双向单向通信测试、空口抓包等。也可以用于进行lora数据透传。
支持单通道的lorawan网关服务
- lorawan网关服务，通过wifi对接到腾讯云 iot explorer的LoRaWAN服务器平台，实现小范围lorawan设备覆盖等。
北向连接支持wifi通信
支持串口shell命令
- 支持lora射频参数配置(SFBW数据包大小等)
- 支持lora网关参数配置(上下行频率通信速率、服务器地址等)

2 开发环境与软硬件资源

2.1 软件开发平台
Tencentos Tiny：2.4.5
开发工具及版本：MCUX Presso IDE v11.4.1 2、MDK5

2.2 硬件开发平台
EVB AIoT开发板
IMX RT1062CLV
WIFI模块 ESP8266
LoRa模块
SX1268 SPI模块
液晶板
800*480 TFT屏幕

2.2.1 TOS EVB AIoT开发板

EVB_AIoT是腾讯物联网操作系统TencentOS tiny 团队联合恩智浦半导体、厚德物联网设计的一款高性能AIoT评估板，用于TencentOS tiny 基础内核和AIoT应用功能体验和评估。

详细可参考《TencentOS tiny定制开发板EVB_AIoT快速入门指南》

内置TencentOS Tiny开源物联网操作系统
NXP RT1062跨界处理器，最高主频528M
Flash与RAM资源
- 1M RAM
- 16M SDRAM
- 128MB qspi flash
- 64MB spi flash
板载Type-C接口CMSIS DAP仿真器
板载物联网俱乐部WAN Interface接口，可支持WiFi等模组
板载物联网俱乐部E53 Interface接口，可扩展全系E53传感器；
预留SD卡、用户按键、SPI Flash

3 系统总体设计

3.1 系统应用框架

LGW-Edge v1.0可用于连接物联网LoRa/LoRaWAN终端设备与云端服务器，构建智能社区、智慧农业等典型应用场景。

3.2 系统硬件框架

LGW-Edge v1.0硬件主要由EVB AIoT开发板 WIFI模块(ESP8266 ) 外接LoRa SPI模块(SX1268)组成。

北向采用WiFi模块ESP8266，南向采用LoRa通信方式，支持LoRa私有协议、单通LoRaWAN单接入功能。

对于智能家居等应用，若有中控要求，则可进一步使用触摸屏来进行人机交互。

3.2.1 LED

相比ST来说，NXP的GPIO设计更加复杂，但是配置更加灵活，而且每个GPIO都能配置成中断方式，外部上拉也能选择不同的上拉电阻。

3.2.2 调试串口(LPUART1)

3.2.3 按键

3.2.4 LoRa模块SX126X接口(LPSPI3)

LoRa模块通过外部飞线方式连接到E53接口，主要使用到了SPI3接口、GPIO口

序号	SX126X模块	EVB AIoT开发板
RT1062	E53接口
1	NSS	GPIO_SD_B0_05 gpio_mux3.IO[17]	E53_GPIO1
2	MISO	GPIO_B0_02 lpspi3.SDO	E53-SPI_MISO
3	MOSI	GPIO_B0_01 lpspi3.SDI	E53-SPI_MOSI
4	SCK	GPIO_B0_00 lpspi3.SCK	E53-SPI_SCK
5	BUSY	GPIO_B1_15 gpio_mux2.IO[31]	E53-GPIO2
6	RESET	GPIO_B1_14 gpio_mux2.IO[30]	E53-GPIO3
7	DIO1	GPIO_SD_B1_04 gpio_mux3.IO[4]	E53_GPIO5/E53_GPIO4
8	RFSW1	GPIO_B1_12 gpio_mux2.IO[28] lpuart5.TX	E53_UART_TXD
9	RFSW2	GPIO_B1_13 gpio_mux2.IO[29] lpuart5.RX	E53_UART_RXD