LoRa学习总结（三）

之前总结是LoRa的基本知识，接下来是都是代码的结构或者细节方面的总结。

1.协议介绍

协议将分成三层：射频层（MRFI），网络层（NWK），应用层（APP）。

2.射频层

这里没有通常所说的物理层和数据链路层。因为这是有Radio芯片将传输过来的数据完成格式化了，射频层可以与Radio芯片进行交互。

在射频层下面其实还有一个板级支持包（BSP）。是用来初始化一些接口的（如SPI接口）。

在射频层没有复杂的数据接收和通信。主要是看是否能收发数据和检测信道。

2.1信道

在LoRa协议中，支持三种设备对象：End Device， Access Point 和Range Extender。

• End Device：         节点，是整个网络中传感器的宿主。在网络中数量最多。
• Access Point：      集中器，是整个星状网络的中心，在整个网络中只有一个。是一个始终开启的设备。
• Range Extender： 用来扩展网络的无线距离，主要功能就是重播数据帧。也是一个始终开启的设备。

       在整个网络中，如果这三种设备对象想实现通信，就要在同一个信道中，且尽量不让外界对这个信道有干扰。

2.1.1LoRa信道频率计算

信道频率是需要计算的，常用的频率是433MHz，486MHz,需要匹配相适应的天线来使用。

const u16 SX1276FreqTbl[CHANNEL_NUMS][3] = {{0x0678, 0x0740, 0x0814},{0x0678, 0x0780, 0x0814},\
                                                                                          {0x0678, 0x07C0, 0x0814},{0x0679, 0x0700, 0x0814},\
                                                                                          {0x0679, 0x0740, 0x0814}};

比如这个数组是用来计算信道频率的。根据手册，我们取每组数据后两位，经过计算器可得：

根据手册：

将上述的7880724乘以61则可得：

说明这个信道是480MHz的，这个数组有5组不同参数，说明可以切换5种不同频率的信号。

信道初始化在MRFI_Init()中初始化。

2.2 CAD检测

之前提过，射频层是否工作主要看节点和集中器是否能进行通信，当他们都在同一个信道中时，就是需要检测信道是否繁忙或者空闲。当信道空闲时才能发送数据，这时就需要进行信道检测。

在整个网络中，接收机最消耗能量的部分是一直打开接收模式接收数据，但是当没有数据时，其实并不需要一直打开接收机，可以处于待机模式。所以最理想的情况是当有数据过来时，接收机工作，没有数据过来时，接收机处于待机状态。

传统的技术是根据RSSI值来判断是否有数据过来，只有达到一定信号强度才确认有数据。现在LoRa使用CAD检测来确定是否有数据过来。

2.2.1LoRa数据包

LoRa数据包包含三部分：

• 前导码
• 可选报头
• 有效负载

前导码用来保持接收机与输入的数据流同步。前导码发送需要时间，这个时间需要和接收机唤醒时间来比较。

假如一个前导码持续100ms，设备每80ms醒来一次，检测有没有数据包发过来，此时，只要有数据下发，那么设备醒来就一定能检测到前导码，因为设备可以休眠，而无需一直开着接收模式等待数据下发。

前导码时间计算：

• npreamble表示已设定的前导码长度，其值来自寄存器上的RegPreambleMsb和RegPreambleLsb

CAD检测时间可以通过更改SF,BW来设置

CAD检测时间内， 芯片在(2^SF+32)/BW秒中处于接收模式，其余时间则处于低功耗状态。

2.2.2信道检测
 

LoRa半双工的机制，发送和接受都是独立工作的。当需要进入某种工作状态，就需要从当前的工作状态进行切换，所以边发边听的这种机制应该不能实现。

所以当我们需要发送数据时，要检测信道是否被清空。

方法：

使用一个节点和一个集中器，让集中器每隔5s发送广播帧，节点检测信道。节点开启CAD检测，应该是大概能每隔5s检测到信道不为空。

流程：

1. 先让接收机处于待机模式
2. CAD模式初始化
3. 开启CAD模式
4. CAD检测