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基于SX1302的8通道LoRa室外全双工LoRaWAN网关的性能特点介绍

GL600/GL601 系列是芮捷基于Cortex-A7 和 SX1302 射频前端开发的一款支持远距离低功耗 LoRa 通信的室外网关,采用POE方式供电和数据通信,简化接线。网关所采用的 SX1302 芯片是 LoRa 新一代的多通道网关芯片,相对于上一代 SX1301 不仅增加了 SF5 和 SF6 的支持,提升了传输速率,同时极大降低了射频的收发功耗。另外,支持 64 位的唯一标识号可用于标记网关编号或地址。基于LoRa无线的特点,可广泛应用于智能仪表、物流及供应链、智能建筑及家居、智慧城市、资产追踪、城市路灯、医疗保健产品、农业、停车场传感器等领域。

此采用嵌入式Linux 系统进行全新架构和设计,方便维护更新和应用定制化开发,可支持二次开发。支持8路125KHz接收通道,可同时接收来自 SX127x或 SX126x 系列芯片信号;每个接收通道可解 SF5~SF12 信号等,在此不多赘述。

更多关于此网关的说明请参照:http://doc.rejeee.com/web/#/29?page_id=406

主要功能:

  • 支持以太网通信,满足特殊应用需求;
  • 内置外部独立看门狗保证可靠性;
  • 内置 RTC 和自动时钟同步,方便应用开发;
  • 内置 WEB 服务,可通过浏览器查看和配置网关信息;
  • 板载 4G 全网通模组,以适应复杂施工环境;
  • 支持 TCP、UDP、MQTT 多种数据通信方式;
  • 支持 JSON、TLV(芮捷)、透传等多种数据格式;
  • 支持IP67防水
  • 支持 SSH 登录,也可在应用层二次开发
  • 支持 LoRaWAN及芮捷通用等多种工作模式

网关支持通过内置WEB页面进行简单配置,具体操作请参考文档:http://doc.rejeee.com/web/#/29?page_id=655

1. 配置指南

1.1.系统启动登录

为了便于访问和配置网关,我们在网关上内置了一个Web程序用于查询和配置,系统上电后内置程序自动运行。

网关支持DHCP获取或静态分配两种方式获取IP,网关默认使用DHCP获取IP。

  • 如果DHCP成功获取到IP,用户可以直接使用分配到的IP进行登录;
  • 如果DCHP获取不到IP,网关会自动配置默认IP,网口0(ETH0)为192.168.0.178、网口1(ETH1)为192.168.1.178,用户可以使用默认IP进行登录;
GL600/601/620为单网口网关,只有网口0
  • 如果用户修改为静态分配IP,那用户使用自己配置的静态IP进行登录。

1.1.1. 配置本机 IP 地址

在访问网关前,需要将本机网络的网段设置成与网关一致网段。如配置192.168.0.x网段。如Windows上访问“控制面板”=>“网络连接”的“以太网”网卡进行设置,示意如下,只需配置IP地址和子网掩码即可,x可写1~254任意值,只要不与网关IP冲突即可。

1.1.2. 测试网络连接

电脑端修改网段后,使用ping命令(Windows下运行窗口cmd打开)测试连通性,如下所示电脑与网关网口连接正常。

1.1.3. 浏览器访问

打开浏览器,在地址栏中输入刚才测试通过的网关IP,如下所示。输入用户名密码登录,默认rejeee/rejeee,如果用户需要管理更多的参数,可以使用admin/admin。登录成功后显示网关基本信息。

浏览器推荐使用firefox(火狐浏览器)或chrome(谷歌浏览器)
建议使用无痕模式打开浏览器页面,防止网关版本更新后,由于浏览器缓存导致显示异常
同时,升级网关软件后建议清理下浏览器缓存,操作方法可自行查询对应浏览器的操作说明

Web程序会根据浏览器设置的语言自动选择显示中英文。

1.2.网关基本信息

网关基本信息主要显示网关软硬件版本,设置编号等信息。用户可配置网关名称或地理位置信息便于记录和管理。

右侧有编辑按钮,如果需要修改某些信息,可选择该按钮编辑需要修改的内容。如修改网关名称为:rejeee,然后保存。

操作完成会有提示信息,如下所示。

保存结果后如下所示。

1.3.网关网络配置

网络配置界面操作类似网关信息修改界面,可以修改网卡的配置方式为自动获取或静态分配,静态分配可以配置对应的IP地址、子网掩码、默认网关,V1.7.0之后版本支持配置网卡速度自适应/10Mbps,同时也可以修改DNS、4G网络的APN配置。使用管理员用户另外支持VPN配置。

GL600/601/620为单网口网关,只有网卡ETH0
网关1.8.0版本开始支持显示移动网络模块型号

选择“编辑”按钮打开编辑控制,进行对应配置项的修改:

修改网卡ETH0配置

修改DNS、移动网络APN配置

注意:

1.如果类似修改当前 192.168.0.178 为 192.168.0.168,则需要切换浏览器访问地址。

1.4.网关射频配置

主要配置 LoRa 无线收发参数,此处以芮捷通用模式下配置做介绍,LoRaWAN的射频配置在第7章单独介绍。

网关默认参数与本公司的模组参数适配,与 GW1系列网关基本一致。如果需要修改,操作方式类似之前界面的“编辑”后“保存”即可,其中无线频点单位为 MHz,执行“保存”结果会有提示框显示。

使用管理员用户另外支持接收高速通道配置。

1.5.网关通信配置

通信配置主要用于与电脑端或平台进行通信交互的目的 IP 和端口等相关参数,此处以芮捷通用模式下配置做介绍,LoRaWAN的通信配置在5.LoRaWAN模式单独介绍。

芮捷通用模式下可支持多种通信方式(MQTT、UDP、TCP客户端、TCP服务器)和数据格式(如原始数据RAW格式、TLV格式、测试帧Frame格式、JSON格式或Modbus格式),如下界面所示:

修改通信配置,如通信方式、数据格式

MQTT、UDP、TCP客户端最多配置4个远程服务器,连接成功会有图标提示:

TCP服务器最多接入4个客户端,超出连接数时会发送提示语”Exceeded Max incomming request, will refused this connection!!!”然后断开连接。连接成功的客户端会在页面展示:

网关出厂默认将数据推送到芮捷数据平台,用户也可以根据自身需要修改服务器地址:

修改服务器1配置

使用管理员用户另外支持LCP时间、AES密钥、数据协议、数据过滤、黑白名单(黑白名单需要打开数据过滤才支持)、离线缓存配置等,具体配置说明见编辑模式下页面提示,比如LCP时间:

1.5.1. 通信方式

如配置数据通过 TCP 传输至本机(192.168.0.10),本机打开 Socket 的工具进行接收。

MQTT 配置实例:

电脑端接收如下

其它通信方式类似。如果是MQTT,可能还需要提供订阅主题(topic)、Client ID、用户名、密码等信息,这些项可能不全需要,具体根据云平台侧需要进行配置。

网关为保证MQTT主题以及Client ID的唯一性,会按如下规则生成实际使用的发布、订阅主题以及Client ID:

  • 发布主题为“填写主题内容/网关ID”,订阅主题为“填写主题内容/网关ID/DW”,比如填写主题内容为TestData,网关ID为1D37C9D75D42308D,那么对应的发布主题为TestData/1D37C9D75D42308D,订阅主题为TestData/1D37C9D75D42308D/DW;
  • 完整的Client ID为“填写Client ID内容”+“网关ID”,比如填写Client ID内容为TestCliID,网关ID为1D37C9D75D42308D,那么对应的Client ID为TestCliID1D37C9D75D42308D;

1.5.2. 数据格式

如修改格式为 JSON,电脑端接收如下。

1.5.3. 多连接

网关采用 TCP Client 方式,Web 界面提供两路连接以便支持数据发送给多个平台,电脑模多个服务器接收示意如下。

服务器1配置

服务器2配置

两个服务器数据接收

1.5.4. MQTT 通信示例

配置连接 1 台 MQTT 服务器,以 JSON 数据格式发送数据给服务器,发布主题为“IOT_DATA_1/网关 ID”,使用另一账户连接 MQTT 服务器,订阅网关的数据发布主题。

订阅客户端收到数据如下(此处做示例说明,图中部分账户信息擦除)。

1.5.5. RS485配置

网关1.8.0版本开始,通信配置添加RS485独立配置标签页以支持RS485串口参数配置:

RS485配置页支持功能如下:

  • 支持串口的波特率和奇偶校验

  • 支持Modbus主采配置功能,Modbus主采功能启用后,可以添加、修改、删除主采指令:

  • RS485串口的Modbus主采功能使用在2.2.Modbus主采介绍。

2. RS485串口使用说明

GL600/601系列网关没有485串口,可以跳过本章节

本网关在芮捷通用模式下同时也支持串口配置和数据输出。采用 M-GW1 系列模组一致的串口AT 和透传方式。可通过 AT 配置和查询相关参数。兼容之前的 M-GW1 系列串口功能,具体指令可参考AT指令手册(Command manual)。

  • 默认串口参数:115200bps,8位数据位,无校验,1 位停止位,无流控。
  • 网关1.8.0版本开始支持Modbus主采功能,开启主采功能后,串口依旧支持AT指令响应,但是不支持数据透传。

2.1.操作示例

参考使用前的准备工作,安装好 PC 端的 485 串口驱动。根据设备的 485 接线标记连接好串口线。接线方式 A 接 A(或 T/R+),B 接 B(或 T/R-)。

PC 上使用串口工具打开对接的串口,接下来就可以参考 AT 指令手册进行操作。操作方式与 Rejeee 的 HL9/10 或 GW1 等一致。如下示意,先切换进入 AT模式,然后可以查询配置参数。

2.2.Modbus主采

主采功能开启后,网关会通过RS485(非AT模式下)发送主采指令列表定义的指令发送Modbus RTU数据报文进行周期采集数据,并通过选择通信方式和数据格式上报到网络服务器:

2.2.1.Modbus主采配置说明

Modbus主采功能默认是关闭的,进入通信配置-RS485标签页,打开主采功能,并添加主采指令,同一条指令可以添加多个从机地址,逗号分隔,同一个从机地址不要出现再多条指令中:

2.2.2.Modbus主采模拟测试

  1. 启用主采功能并添加主采指令:
指令1:从机1,2,3采集保持寄存器,起始地址0x0000,数量1
指令2:从机4,5采集保持寄存器,起始地址0x0000,数量1

  1. 上位机配置从机模拟:
从机1,2,3,4,5添加保持寄存器,地址0x0000,数据依次为1,2,3,4,5

  1. 配置网络服务器配置:
通信方式TCP客户端
数据格式为RAW,即透传

  1. 主采运行工作:

3.SSH 登录

网关同时也开放了 SSH 连接,可以通过 SSH 方式访问网关查询或修改配置。

如果在 Windows 下操作,相关 SSH 工具如 Putty 或 SecureCRT,下载安装请参考对应工具网站,在此就不赘述。

根据电脑与网关网口连接情况配置电脑 IP 和网关同一网段。Windows 下相关操作可以参考“配置指南”系统登录中有关配置本机 IP 的介绍。

下面介绍使用 SSH 登录的方式,如 SecureCRT,通过快速连接,新建一个session,登录系统,输入正确的用户密码,默认用户名和密码都为 root,如下所示:

登陆成功界面如下:

网关的配置文件在用户目录下的 /home/rejeee/etc 中。

4.数据报文说明

网关在芮捷通用模式下支持多种通信方式和数据报文格式上报,以便适配用户多样化的通信需求。网关的 TCP 和 UDP 及其相关的透传(RAW)和 TLV 格式与公司之前的 GW系列网关通信方式和数据格式兼容。

新增加的 MQTT 采用了新的 JSON 报文数据项,以便上报更全面的数据包信息。下面简单说明一下这几种格式的内容(除透传外,因为透传方式即终端发送什么网关输出什么,格式由用户终端决定故不特别说明)。

4.1.网关 TLV

整体格式如下

也可以参考 GW系列网关 通信格式中的TLV格式部分详细说明。

4.2.网关 JSON

整体格式如下示例,主要数据项解析如下。

4.3.网关帧格式

主要用于生产测试,字符串打印,不做特别说明。

4.4.网关 Modbus

网关选择Modbus格式时,会将接收到的SL终端数据转换成Modbus数据存储,网关作为Modbus从机,Modbus上位机作为主机,通过Modbus通讯协议读取网关存储的SL终端数据:

网关选择Modbus数据格式时,串口通讯使用Modbus RTU数据格式,网络通讯(TCP客户端、TCP服务器、UDP、MQTT)使用Modbus TCP数据格式。

SL终端可以配置Modbus的设备地址。寄存器起始地址都为0,寄存器地址0统一为终端电量(0-100),后面寄存器依次为传感器数据,寄存器数量根据SL终端的数据内容大小决定。目前主要支持 SL系列的温湿度、水浸、水位、水压、大气压、倾角等。

传感器类型 寄存器数量(个) 寄存器内容 温湿度传感器 3 寄存器地址0x0000:电量,为uint16_t类型,单位%

寄存器地址0x0001:温度,为int16_t类型,单位0.1

寄存器地址0x0002:湿度,为uint16_t类型,单位% 水浸传感器(烟雾或开关量) 2 寄存器地址0x0000:电量,为uint16_t类型,单位%

寄存器地址0x0001:水浸状态(烟雾或开关状态) 水位传感器 2 寄存器地址0x0000:电量,为uint16_t类型,单位%

寄存器地址0x0001:采样电流值,单位0.01mA 水压传感器 4 寄存器地址0x0000:电量,为uint16_t类型,单位%

寄存器地址0x0001:温度,为int16_t类型,单位0.1

寄存器地址0x0002-0x0003:压力,为int32_t类型,占2个寄存器(依次为高2字节和低2字节),单位Pa 大气压传感器 5 寄存器地址0x0000:电量,为uint16_t类型,单位%

寄存器地址0x0001:温度,为int16_t类型,单位0.1

寄存器地址0x0002:湿度,为uint16_t类型,单位%

寄存器地址0x0003-0x0004:压力,为int32_t类型,占2个寄存器(依次为高2字节和低2字节),单位Pa 震动传感器 6 寄存器地址0x0000:电量,为uint16_t类型,单位%

寄存器地址0x0001:事件

寄存器地址0x0002:X轴加速度值,为int16_t类型,单位mg

寄存器地址0x0003:Y轴加速度值,为int16_t类型,单位mg

寄存器地址0x0004:Z轴加速度值,为int16_t类型,单位mg

寄存器地址0x0005:备用寄存器 倾角传感器 6或8 寄存器地址0x0000:电量,为uint16_t类型,单位%

寄存器地址0x0001:温度,为int16_t类型,单位0.1

寄存器地址0x0002-0x0003:X轴倾角,为int32_t类型,占2个寄存器,单位0.001°

寄存器地址0x0004-0x0005:Y轴倾角,为int32_t类型,占2个寄存器,单位0.001°

寄存器地址0x0006-0x0007:Z轴倾角(可选),为int32_t类型,占2个寄存器,单位0.001° CO2传感器 5 寄存器地址0x0000:电量,为uint16_t类型,单位%

寄存器地址0x0001:温度,为int16_t类型,单位0.1

寄存器地址0x0002:湿度,为uint16_t类型,单位%

寄存器地址0x0003-0x0004:气体含量,为uint32_t类型占2个寄存器(高2字节和低2字节),单位ppm

4.4.1 Modbus配置说明

通讯配置页面,编辑模式下数据格式选择Modbus:

选择Modbus格式时可以配置Modbus周期,单位为秒,可以填写0-65535,表示终端数据缓存为Modbus数据的缓存周期,数据缓存时间超过Modbus周期时,读取完会删除该数据,Modbus周期为0,则不删除:

4.4.2 Modbus寄存器查看

系统维护页面选择Modbus节点数据标签页(仅在选择Modbus格式时可显示)可以查看接收到的Modbus数据:

每个设备可以点击展开具体寄存器值:

可以勾选Hex显示以十六进制查看Modbus数据:

4.4.3 Modbus RTU通讯示例

GL600/601网关没有485串口,可跳过章节

通过串口向网关发送读取寄存器指令:10 03 00 00 00 03 06 8a

4.4.4 Modbus TCP通讯示例

本示例选择网关作为TCP服务器:

Modbus上位机配置为TCP客户端:

通过网络向网关发送读取寄存器指令:00 02 00 00 00 06 10 03 00 00 00 03

4.4.5 Modbus 下行控制CT100交流控制器

支持的Modbus写指令功能分别为0x06(单寄存器写)

下发控制的寄存器地址为0x0022,数值为:0x0001(开),0x0000(关)

4.4.5.1 下行示例(Modbus RTU方式)

以从机0x41为例子。其它CT100类似,根据实际从机地址进行下发指令

单寄存器写

41 06 0022 0001 E6C0(下行控制从机0x41的交流控制开)

41 06 0022 0000 2700(下行控制从机0x41的交流控制关)

4.4.5.2 下行示例(Modbus TCP方式)

单寄存器写

0000 0000 0006 41 06 0022 0001(下行控制从机0x41的交流控制开)

0000 0000 0006 41 06 0022 0000(下行控制从机0x41的交流控制关)

5.LoRaWAN模式

网关模式工作在芮捷通用模式,如果用户需要切换至LoRaWAN模式,可以点击切换选项,选择LoRaWAN模式即可:

切换成功后页面会提示模式已修改,模式刚切换后,程序需要重新加载,页面部分信息需要等待一段时间才能刷出来:

在网关LoRaWAN模式下,基本信息、射频配置、通信配置等会和芮捷通用模式有所差异,下面会逐个介绍。

5.1. LoRaWAN模式下基本信息

在LoRaWAN模式下,网关是支持修改网关EUI的,用户可以根据需要自定义网关EUI,操作和修改网关名称是类似的:

点击保存,即可生效:

5.2. LoRaWAN模式下射频配置

在LoRaWAN模式下,射频配置支持选择多种频段配置文件,如CN470、EU868、US915、AS923等。编辑模式下用户根据具体的设备型号选择对应的配置文件,比如GL600CN网关选择global_conf.json.sx1250.CN470配置文件。

5.3. LoRaWAN模式下通信配置

在LoRaWAN模式下,通信配置只需要配置LoRaWAN网络服务器的地址,端口一般默认1700、1700。

6.软件更新

网关支持页面更新应用程序,如有应用程序更新需求,可通过该页面进行更新。

注意:软件升级包需要联系我司提供

升级操作如下图所示:

点击更新后,会上传升级文件并显示上传进度:

上传更新文件成功,页面会返回并自动更新软件(系统相关升级可能会自动重启网关):

芮捷的网关均支持LoRa透传以及LoRaWAN标准协议,适用于全球各种LoRa相关的应用。更多关于LoRa低功耗物联网相关的疑问,欢迎交流。 芮捷朱工:15335193612(微信同号)返回搜狐,查看更多

责任编辑:

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