Lora轉4G Cat1網關軟硬件設計開源資料分享（MQTT協(xié)議版本）

一、lora轉4G網關方案簡介：

lora轉4G網關解決了物聯(lián)網技術中長距離的要求，被廣泛運用到各種各樣行業(yè)之中，通信網絡成本費極低，另外適用窄帶傳輸數(shù)據(jù)，安全系數(shù)高。應用的地方也是非常的廣泛，例如企業(yè)、大型工廠、智慧農業(yè)、遠程抄表、智慧井蓋、管廊、辦公樓、智能巡檢、智能家居、智慧燈桿、智慧供熱等等。

二、lora轉4G網關方案的硬件設計分享

1.硬件功能概述

奇跡的 AP6000E_AM430EV5 Lora 網關 MQTT 版本，乃是奇跡 lora 網關系列中的一個版本。它支持 lora 轉 4G，支持 5×6 貼片卡/外置 SIM 卡/全網通卡，支持北斗/GPS 定位，支持卡基站定位，內嵌看門狗，掉線能自動恢復。具備標準工業(yè) RS232/485 接口，能夠支持 6 - 20V 的寬電壓輸入。

Lora 網關 MQTT版本為用戶供應標準固件以及對應的源碼，還有對應的 Lora 轉 MQTT通訊、GNSS、AT 指令配置等功能的操作例程。

2.產品硬件定義

2.1 系統(tǒng)框圖：

2.2 HaaS框圖：

AM430EV5系列SOM板：

AM430EV5 SOM板4（5*6卡/GNSS）Haas框圖

AM430EV5 SOM板5（全網通卡/GNSS）Haas框圖

AM430EV5 SOM板6（插拔卡/GNSS）Haas框圖

lora SOM板：

REV1主板Haas框圖

2.3 SCH原理圖拆解分析：

AM430EV5系列SOM板SCH：

詳情請見飛書點擊此處。

Lora SOM板SCH：

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REV1主板SCH：

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三、lora轉4G網關方案的軟件設計分享

1.軟件功能概述

Lora網關是一款多功能 LoRa網關，支持主機輪詢和從機主動上報兩種軟件工作模式。

功能概述：

網絡通訊功能：為了實現(xiàn)遠程控制中心對終端測控單元的控制，首先應該具備聯(lián)網的能力，通過網絡將兩者連接起來。實現(xiàn)了網絡通訊，就要考慮網絡穩(wěn)定的問題，如果不穩(wěn)定，需要實現(xiàn)斷線重連等。服務器確定設備目前在線

參數(shù)配置功能：網絡通訊可以選擇TCP，MQTT等協(xié)議。連接TCP服務器，需要配置TCP服務器地址，端口號等參數(shù)；連接MQTT服務器需要配置鑒權信息，訂閱和發(fā)布的Topic等參數(shù)。此外，其它復雜功能，也會涉及到一些參數(shù)的配置。

網絡參數(shù)配置功能：上述功能實現(xiàn)后，可以考慮后期維護過程中，當產品現(xiàn)場維護不方便，使用網絡對其進行配置的方式。配置的方式可以選擇多種形式，可以將上面的指令稍微修改，也可以另外寫一份協(xié)議。

心跳功能：當產品和遠程服務器建立連接后，服務器判斷設備是否在線，需要RTU定時發(fā)送一串數(shù)據(jù)給服務器，用通信來確認產品在線。

遠程控制功能：依托上述功能的實現(xiàn)，可以輕松地制定一些協(xié)議，遠程服務器通過下發(fā)對應的協(xié)議，進行配置等。

主動輪詢功能：主機按照配置的時間，逐一發(fā)送信息，詢問從機設備

從機主動上報功能：從機上電后，會主動和主機進行通信，獲取主機下發(fā)的上報設備，適用于低功耗場景。

2.軟件功能定義

2.1 軟件實現(xiàn)功能：

AT指令配置設備運行參數(shù)，包括：服務器連接IP、端口號；心跳包開啟/關閉；心跳包內容；注冊包模式；注冊包內容。以及復位和查詢相關配置參數(shù)指令。

可隨時選擇進入、退出透傳模式

心跳保持功能，心跳間隔可配置

網絡重連功能

理論上可以發(fā)送無限長度數(shù)據(jù)包

波特率固定為115200，可以根據(jù)客戶需求定制

網絡AT指令和JSON協(xié)議配置功能，可以通過服務器下發(fā)遠程AT指令配置

支持遠程升級

支持主機輪詢和從機主動上報功能

2.2 軟件功能模塊分析：

按照上面的分析，開發(fā)的過程就是實現(xiàn)一個個組件，幾個組件完成一個模塊，幾個模塊完成一個項目的開發(fā)。

開發(fā)過程會從核心組件驗證，完整代碼詳解，調試三個章節(jié)來講，如何使用服務層API或應用層組件中的代碼實現(xiàn)組件和模塊，從而完成整個項目。

2.3 軟件流程圖：

3.基開發(fā)豆平臺開發(fā)分析

我們的目的是做一款MQTT通信的Lora網關，Lora網關應該具有的的功能，代碼可以分為：數(shù)據(jù)存儲模塊，AT指令模塊，切卡模塊，透傳模式切換模塊，MQTT模塊，心跳模塊，掉線重連模塊，主動上報模塊，主機輪詢模塊。

模塊是根據(jù)相似的功能，把對應的代碼放到同一個源文件中。每個功能算作一個組件，不同組件組合以來，構成了模塊的主要功能。

數(shù)據(jù)存儲組件：包括文件創(chuàng)建，初始化，讀寫，關閉等。

AT指令組件：包括串口初始化，串口數(shù)據(jù)接收，發(fā)送，數(shù)據(jù)分析，AT指令解析

切卡組件：包括GPIO初始化，復位切卡

透傳模式切換組件：包括串口初始化，串口數(shù)據(jù)接收，發(fā)送，數(shù)據(jù)分析，切換模式

掉線重連組件：包括連接狀態(tài)檢測，掉線重連

MQTT組件：包括訂閱，發(fā)布Topic等

心跳組件：包括參數(shù)配置，定時發(fā)送

GNSS組件：包括參數(shù)配置，串口初始化，串口數(shù)據(jù)接收，數(shù)據(jù)分析，模式切換，定時上報

輪詢組件：包括參數(shù)配置，GPIO初始化，中斷檢測，模式切換，定時上報，中斷上報

從機主動上報組件：包括參數(shù)配置，ADC接口初始化，電流計算，定時上報

上述模塊功能大致是按照依賴順序來的，下面的模塊實現(xiàn)可能要基于上面的組件。

AT指令模塊

心跳模塊

MQTT網絡模塊

網絡AT模塊

主任務模塊

升級模塊

IO模塊

文件模塊

JSON協(xié)議模塊

Lora通信模塊

四、Lora轉4G網關方案成果展示

1.SCH的講解和Geber文件資料

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2.Datasheet

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3.AT指令手冊

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4.產品BOM

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5.固件下載鏈接

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五、如何了解更多l(xiāng)ora轉4G網關方案

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審核編輯 黃宇