Private LoRa Gateway経由でnodeのデータをAWS IoTにpublish② E220でラズパイLoRaデバイス構築

この記事について

前回構築したPrivate LoRa GWに接続するLoRa DeviceをラズパイとLoRaHATで構築します。下図の色付き部分です。

• edge node用ラズパイにLoRaHATを装着しPrivate LoRaデバイス化
• edge node用ラズパイを仮想エッジデバイスと見立てて監視対象の数値をLoRa GWにpub

させます。

デバイス

RaspberryPi

Raspberry Pi： Raspberry Pi 4 Model B Rev 1.2
OS： Raspberry Pi OS Lite 64-bit (Debian GNU/Linux 11 (bullseye))

LoRaHAT

Raspberry Pi 3,4用LoRa HAT（DTH-RPLR）
(こちらとPiZero/Zero2でも可能です：Raspberry Pi Zero用LoRa HAT)

• データシート
• HAT用説明書・サンプルコード

zipのサンプルコードにはconfig_codeとoperation_codeの二つのdirectoryが入っていますのでラズパイの/home/user/にコピーして使います。

型名 DTH-RPLR
RFモジュール LoRa通信モジュール（E220-900T22S（JP））
通信モジュールの仕様はこちら＞＞
対応ボード Raspberry Pi 3,4
インターフェース UART
モード制御I/O (信号レベルは3.3V TTL)
電源電圧 動作定格　3.3V ～ 5.5V
推奨電圧範囲　3.5V ～ 5.0V
動作温度範囲 -45℃ ～ +85℃
外形寸法 56mm x 65mm

リンク先の画像です

LoRa用アンテナ

TX915-JKS-20

ラズパイ LoRa Device

ラズパイ基本環境

GW同様に過去記事の環境から必要に応じて追加/削除します。

wiringpiがよろしくないですが今回はこのまま使います。

追加の操作

#シリアルポート有効化
sudo raspi-config nonint do_serial 2
#ライブラリ追加
pip install pyserial wiringpi

LoRa通信parameters

zipに含まれるE220-900T22S(JP)_シンプルLoRaHAT_利用ガイド_Rev1.pdfに従い以下の設定にします。暗号化はありにします。

own_address

前回Pi GWでは0に設定したので今回のPi LoRa Deviceは1にします

その他のparameter

暗号化キー含めて前回のPi GWと同じにします。

/home/user/config_code/setting.ini

[E220-900JP]
own_address=1
baud_rate=9600
bw=125
sf=9
subpacket_size=200
rssi_ambient_noise_flag=0
transmitting_power=13
own_channel=0
rssi_byte_flag=1
transmission_method_type=2
wor_cycle=3000
encryption_key=1234

ラズパイ LoRa Device

/home/user/operation_code/send.pyを流用してE220デバイス間Private LoRa通信用のsubscriberをプロトタイプしました。

このラズパイ LoRa Deviceの

• 識別子(device_no)：1
• 監視対象の値(何でもイイdummy)：8888

にします。

send.py(修正後)

import serial
import sys
import argparse
import hexdump


def get_args():
    parser = argparse.ArgumentParser()
    parser.add_argument("serial_port")
    parser.add_argument("-b", "--baud", default="9600")
    parser.add_argument("-m", "--model", default="E220-900JP")
    parser.add_argument("-p", "--payload_length")
    parser.add_argument("-a", "--ascii_text")
    parser.add_argument("-f", "--fixed_mode", action="store_true")
    parser.add_argument("--target_address")
    parser.add_argument("--target_channel")
    args = parser.parse_args()

    return args

def main(device_no, msg):
    args = get_args()

    if args.model == "E220-900JP":
        if args.fixed_mode:
            if (args.target_address != None) and (args.target_channel != None):
                t_addr = int(args.target_address)
                t_addr_H = t_addr >> 8
                t_addr_L = t_addr & 0xFF
                t_ch = int(args.target_channel)
                payload = bytes([t_addr_H, t_addr_L, t_ch])
                print("payload:", payload)
            else:
                print("INVALID")
                return
        else:
            payload = bytes([])
            print("payload:", payload)

        if args.payload_length != None:
            count = int(args.payload_length) // 256
            print("COUNT:", count)
            if count > 0:
                payload = payload + bytes(range(256))
                print("payload:", payload)
                for i in range(count - 1):
                    payload = payload + bytes(range(256))
                    print("payload:", payload)
                payload = payload + bytes(range(int(args.payload_length) % 256))
                print("payload:", payload)
            else:
                payload = payload + bytes(range(int(args.payload_length)))
                print("payload:", payload)
        elif args.ascii_text == None:
            payload = payload + f"{msg}\n{device_no}\n".encode()
        else:
            std_in = sys.stdin.buffer.read()
            print("stdin:", std_in)
            payload = payload + std_in
            payload = payload + f"{msg}\n{device_no}\n".encode()
            print("payload:", payload)

        print("serial port:")
        print(args.serial_port)

        print("payload:")
        print(payload)

        print("send data hex dump:")
        hexdump.hexdump(payload)

        with serial.Serial(args.serial_port, int(args.baud), timeout=None) as ser:
            while True:
                if ser.out_waiting == 0:
                    break
            ser.write(payload)
            ser.flush()
            print("SENDED")
    else:
        print("INVALID")
        return


if __name__ == "__main__":
    # このラズパイDeviceの識別子
    device_no = "1"
    # dummy message
    msg = "8888"
    main(device_no, msg)

起動

send.pyでpubする場合も、前回のgateway.py(receive.py)同様にconfig modeでparameterをloadしてからoperation modeに移行してpublisherを起動する必要があります。

E220-900T22S(JP)_シンプルLoRaHAT_利用ガイド_Rev1.pdfに従い以下の順に操作します。

cd ./config_code
python mode3_org.py
python config_cui.py /dev/ttyS0 --apply
cd ../operation_code
python mode0_org.py

while true
do
  python send.py /dev/ttyS0 -f --target_address 0 --target_channel 0
  sleep 10
done

publihserとGW brokerが両方準備できたので前回構築したgateway.pyを先に起動して待ち受けさせておきます。

gateway.py

user@privateLoRaAP1:~ $ python main.py /dev/ttyS0 --rssi
serial port:
/dev/ttyS0
receive waiting...
payload: b''
Connected

/home/user/operation_code/から10秒毎にsend.pyを実行します。

SENDEDっていうのは私じゃないんで…スルーしますので見なかったことにしてあげてくださいm(__)m

/operation_cod/send.py

user@privateLoRaSub1:~/operation_code $  

while true
do
  python send.py /dev/ttyS0 -f --target_address 0 --target_channel 0
  sleep 10
done

payload: b'\x00\x00\x00'
serial port:
/dev/ttyS0
payload:
b'\x00\x00\x008888\n1\n'
send data hex dump:
00000000: 00 00 00 38 38 38 38 0A  31 0A                    ...8888.1.
SENDED

GW brokerで"8888"がsubされているのが確認できます。

gateway.py

.
.
.
topic:  privateLoRaAP1/LoRaDev1
count :  8888
{'Timestamp': 1720206874, 'count': 8888}
topic:  privateLoRaAP1/LoRaDev1
count :  8888
{'Timestamp': 1720206885, 'count': 8888}

AWS IoT CoreのMQTTクライアントでもdevice_no：1(topic：privateLoRaAP1/LoRaDev1)から"8888"がsub出来ているのが確認できました。

次回

Private LoRa Gateway経由でnodeのデータをAWS IoTにpublish③ E220でESP32 LoRaデバイス構築

次回はESP32版のedge nodeでラズパイPrivate LoRa Deviceを構築します。