作者：柯大
RAK Wireless 近期密集推出了一系列的LoRa相關模組及開發板，並推出內建SX1301 晶片的RAK831 LoRaWAN Gateway集成開發板，可搭配Raspberry Pi安裝開源LoRaWAN Packet forward軟體，建置一個8通道的標準LoRaWAN閘道器。
此外，也推出了結合BLE與LoRa的RAK813模組及開發板，使開發商可利用雙低功耗的晶片開發更方便的物聯網裝置。特別值得一提的是所推出的LoRa智慧按鈕，具有4組按鈕，突破大多數廠家所推出的單鍵按鈕的LPWAN裝置，4組按鈕可結合更多應用，創造更多的創意商品。
RAK LoRa Node 四種模組：
- RAK811：採用SemTech SX1276 LoRa晶片，支援868MHz/915MHz
- RAK811-N：採用SemTech SX1276 LoRa晶片，支援868MHz/915MHz
- RAK812：採用SemTech SX1278 LoRa晶片，支援433MHz/470MHz
- RAK813：BLE 5.0(nRF52832)+ LoRa(SX127x)，支援433MHz/470MHz、863MHz或915MHz
以下將會一一介紹四種LoRa Node 模組均同時支援P2P自建LoRa網及LoRaWAN協議LoRa網。
RAK813 BLE+LoRa藍牙5.0 LoRaB模組nRF52832和SX127x點對點通信
RAK813 模組是一個結合了 BLE（Bluetooth Low Energy） 和 LoRa 的中繼節點模組，提供遠距離無線通信能力。支援多種數位介面，如 ：GPIO，UART，I2C，SPI 等，感測器也可以通過這些數位介面直接連接到 RAK813模組； 同時支援多種協定，包括最新的 BLE 和 LoRaWAN。
RAK 813模組內部晶片結構(圖片來源：RAK官網）
RAK 813應用架構圖(圖片來源：RAK官網）
RAKL 811 811-N,812 模組比較表（圖片來源：RAK官網）
RAKL 811 811-N,812 模組外觀（圖片來源：RAK官網）
接腳編號（圖片來源：RAK官網）
RAK LoRa開發板
- Wisnode-LoRa： 採用RAK811LoRa模組
- Wisnode-LoRa-LF：採用RAK812LoRa模組
- Wisnode-LoRaB： 採用RAK813LoRa模組
以上三種開發板硬體接腳相容Arduion Shield ，可直接插入Arduino 相容的所有MCU 開發板，如Arduino 系列：Arduino UNO R3、Aduino Leonado、Aduino Mega2560及MediaTeK LinkIt ONE、RealTek Ameba 8195AM等開發板，可直接透過UART介面以AT Command 方式控制LoRa 開發板。
Wisnode-LoRa開發板外觀（圖片來源：RAK官網）
Wisnode-LoRa-LF開發板外觀（圖片來源：RAK官網）
WisLoRaB RAK813開發板 LoRaB模組功耗測試 BLE＋LoRa藍牙5.0
WisLoRaB為RAK813 LoRaB模組的開發測試板，快速上手測試模組功耗及性能。RAK813模組結合了BLE5.0及LoRa SX127X模組，可提供低功耗BLE設備及遠距離通訊能力，並可透過LoRa發送資料至遠端LoRa節點或Gateway。
Wisnode-LoRaB開發板外觀（圖片來源：RAK官網）
Wisnode-LoRaB開發板接腳功能圖（圖片來源：RAK官網）
RAK LoRa感測器組合開發板
RAK811/811-N Breakout Board：採用RAK811LoRa模組；LoRa Tracker：RAK811 + GPS + MEMS 加速度感測器。以上二種開發板提供標準UART介面以AT Command 方式控制LoRa 開發板。
RAK811/811-N Breakout Board 是一款小巧的LoRa開源開發板，適用與RAK811和811-N LoRa模組，提供單獨UART連接腳，沒有WisNode Node多的接腳，但是小巧，方便實惠，3.3V供電，SMA+IPEX 安裝，可以搭配各種物聯網開發板使用。
RAK811/811-N Breakout Board外觀圖（圖片來源：RAK官網）
LoRa Tracker無線遠端RAK811 LoRa定位追蹤加速度感測器GPS模組
LoRa Tracker 做為一種無線遠端定位解決方案，基於 RAK811 + GPS + MEMS 加速度感測器，使用Latest LoRaWAN1.0.2協定，同時支援LoRaWAN工作模式，讓使用者方便地連結到LoRaWAN網路，可連接到myDevices的Cayenne平臺即時追蹤定位。
RAK LoRa Tracker 外觀圖（圖片來源：RAK官網）
RAK LoRa Traker 架構圖（圖片來源：RAK官網）
RAK LoRa Tracker GPS及LoRa天線連接方式圖（圖片來源：RAK官網）
LoRa智慧按鈕
採用RAK811-N模組LoRaWAN協定支援AS923帶電池4自定按鍵，基於LoRaWAN 1.0.2協定的遠端無線觸發器按鈕硬體，支援4個按鍵自訂功能和LoRaWAN工作模式，方便連接到LoRaWAN網路，支援流行的區域頻段AS923、AU915、EU868等。靈活的參數設置，可以對接MyDevices平臺獲取圖形介面，支援使用Node-RED開發，並利用手機查看設備狀態，應用在各種智慧燈光控制、家庭劇院控制等智慧家居及無線遙控觸發控制。
LoRa智慧按鈕支援通信的頻段（圖片來源：RAK官網）
LoRa智慧按鈕系統架構圖
LoRa智慧按鈕規格
RAK 831 LoRa 多通道網路閘道模板
RAK831 LoRa/LoRaWAN閘道模組SX1301擴頻遠距離通信抗干擾多頻段、多通道高性能發射器/接收器模組，集成到閘道中作為該閘道的完整射頻前端，實現在LoRa閘道和大量的LoRa終端節點之間距離廣泛的通信。
半雙工的LoRa/LoRaWAN 閘道模組，採用Semtech 1301晶片， 8個上行，1個下行，發射功率20dbm，接受靈敏度最低-138dBm，空曠地域達15KM。採用SPI介面，可與Raspberry Pi 3 連接成一個LoRaWAN 8通道的LoRa Gateway。
RAK831 SPI介面LoRa Gatewaya外觀圖（圖片來源：RAK官網）
各接腳介面（圖片來源：RAK官網）
RAK831 LoRa Gateway 與Raspberry Pi 3建置LoRaWAN 閘道器及與TTN LoRa Network Server 註冊及安裝方式 ，請參考筆者上一篇文章介紹：【Tutorial】建立自己的LoRa網路 – RAK811及RAK831實作評測。
實作示範測試
本次將實作示範測試以RAK WisNode-Lora EVB 開發板連接的LoRaWAN Gateway是Kiwitech奇邑科技 （原名泰發科技，2017年正式更名為奇邑科技）開發的LoRa Gateway TLG2901，TLG2901是一個針對長距離傳輸的高容量的閘道器 （Gateway），採用Semtech SX1301晶片，支援915 MHz LoRaWAN （902MHz-928MHz），8通道，並提供M2M protocol MQTT協定。
Kiwitech TLG2901 LoRa Gateway外觀（圖片來源：Kiwitech官網）
Wisnode-LoRa開發板外觀（圖片來源：RAK官網）
Wisnode-LoRa開發板採用RAK811 LoRa模組，並硬體設計成相容Arduino Shield ，可直接插入Arduino 相容的所有MCU 開發板，可支援以P2P方式自建LoRa網或標準LoRaWAN協議建立LoRa網路，LoRaWAN頻段：868/915MHz（LoRa點對點通信頻段為：868-1020MHz），可自由設定不同國家公有LoRaWAN協議AS923、AU915、EU868、KR920、US915頻段。
本次實作測試連接LoRaWAN Gateway 為915MHz 頻段，因此模組需更新為支援915MHz頻段之靱體，請自行至下載連接點：下載最新版RAK811_V2022_US915.bini或 RAK811_V2022_AU915.bin靱體更新。更新方式，請參考上一篇文章：【Tutorial】建立自己的LoRa網路 — RAK811及RAK831實作評測
實際操作
連線前我們須先連接至Gateway取得Gateway 相關設定值
1.以瀏覽器連接Gateway IP 簽入後台管理介面：
2.從 Gateway後台設定取得Gateway 8個Channel setup 的頻段：
| Channel 0 | 922000000 Hz |
| Channel 1 | 922200000 Hz |
| Channel 2 | 922400000 Hz |
| Channel 3 | 922600000 Hz |
| Channel 4 | 922800000 Hz |
| Channel 5 | 923000000 Hz |
| Channel 6 | 923200000 Hz |
| Channel 7 | 923400000 Hz |
3.從 Gateway後台設定取得Gateway MQTT 傳送的Username、Password及MQTT Publish Topic、Subscribe Topic：
4.利用MQTTBox Client 軟體設定Gateway MQTT Broker Server，並設定MQTT Publish Topic、Subscribe Topic 接收Gateway 封包測試：
5. 開啟Serial Port Test 程式連接開發板進行測試，選擇正確連接埠，傳輸設定參數115200,8,N,1，鍵入at+version 及at+mode 測試。
6.配合Gateway8 Channel頻段設定Wisnode-LoRa RAK811 Node端頻段及參數設定
(1)以at+get_config=ch_list 查看目前channel設定的值
(2)以at+set_config=ch_list:0,…指令設定各通道開啟及頻段
at+set_config=ch_list:0,on,922000000,0,3
at+set_config=ch_list:1,on,922200000,0,3
at+set_config=ch_list:2,on,922400000,0,3
at+set_config=ch_list:3,on,922600000,0,3
at+set_config=ch_list:4,on,922800000,0,3
at+set_config=ch_list:5,on,923000000,0,3
at+set_config=ch_list:6,on,923200000,0,3
at+set_config=ch_list:7,on,923400000,0,3
※如果您安裝的靱體頻段是US915、AU915，可支援72組channel跳頻，而我們測試的Gateway只有個channel ，因此須將channle 8 – channel71設為off
at+set_config=ch_list:8,off
……
at+set_config=ch_list:71,off
※如果您安裝的靱體頻段是AS923，可支援16組channel跳頻，而我們測試的Gateway只有個channel ，因此須將channle 8 – channel71設為off
at+set_config=ch_list:8,off
……
at+set_config=ch_list:15,off
(3)利用 at+get_config=ch_list 指令查看設定結果：
(4)利用 下列指令設定dev_addr、nwks_key、apps_key，並以ABP方式加入LoRaWAN：
at+set_config=dev_addr:26011C62&nwks_key:261D9CCE723824D9CA1751207187C211&apps_key:835384EB70799CBA00CA159E214B21D5
at+join=abp
(5)利用 at+abp_info 指令查看設定結果：
at+abp_info
回應：OK0,26011c62,261d9cce723824d9ca1751207187c211,835384eb70799cba00ca159e214b21d5 (R80)
(6)利用 at+send 傳送測試資料封包：
at+send=1,2,11223344556677889900FF
回應：at+recv=6,0,0 (R15)
小結
公司設於深圳的RAK Wireless，在產品開發上的速度相當快速，而且能提供符合Maker及工程師需求的開發環境，並針對全球進行佈局，這在台灣的廠商身上，確實較少看到，值得多學學。
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