LoRaはIoT向けのLPWA(Low Power Wide Area:低消費電力広域)の無線通信の1つとして知られています。免許が不要で個人でも自由に使えて、通信事業者を使わずに数kmまでの通信を可能とする特徴はWi-Fiには無い新しい使い道が見えてくるのではないかと思います。

今回はLoRa通信のモジュールとして株式会社アイ・ツー ¹ より販売²されているLRA1 を使ってみました。このモジュールは技適認定を取得しておりますので、日本国内で問題なく使用できます

この記事ではLRA1の簡単な使い方を紹介した後、最初のLoRa通信として2つのモジュール間で文字列の送受信を行うまでをやってみようと思います

モジュールのドキュメントなどは、http://www.i2-ele.co.jp/LoRa.html からダウンロードできます。参考までに主要なドキュメントのリンクを張っておきます

名前	説明
ハードウェアマニュアル	モジュールの各種データが記載されています、電子部品の所謂スペックシート的な内容です
ソフトウェアリファレンスマニュアル	ターミナルで実行するコマンドの詳しい説明です
UART/BASICプログラムチュートリアル	ターミナルのつなぎ方とプログラムモードで動作するサンプルコードが含まれています
LCD付き評価ボードマニュアル	評価ボードのドキュメントです

その他、最新のファームウェアやアップデートツール、3Dデータなどは上記のWebから取得してください

LRA1の使い方

ここでは、LRA1の評価ボードを2台使ってPCのターミナルからモジュールのインタプリタを操作します。PCにはTera Termなどのターミナルソフトを予め用意しておいて下さい

接続

評価ボードにはmicroUSBの端子が付いており、ここからPCとつなぐことができます。ターミナルソフトを立ち上げシリアルポートで接続します

シリアルポートの設定

シリアルポートは次の通りに設定してください

項目	値
ボーレート	115200bps
データ	8bit
パリティ	none
ストップビット	1bit
フロー制御	none

インタプリタの表示

PCにモジュールを繋いでターミナルを開くとプロンプトが表示されます

LRA1プロンプト

i2-ele LRA1
Ver 0.35.a
OK
>

文字が表示されなかったり、文字が化けた場合はシリアルポートの設定を見直してください

インタプリタの使い方

まず初めに、通信を行うための準備としてLoRa変数を設定します。設定内容や設定の保存の仕方を紹介します

LoRa変数

以下の表はLoRa通信に関係する設定値です。

変数名	#?	R/W	内容	初期値
Modem	●	R/W	モデム設定 (0:FSK/1:LoRa)	1:LoRa
Pwr	●	R/W	送信出力 (-4～13)	13
Sf	●	R/W	拡散率　Spreading Factor (7～12)	10
Bw	●	R/W	占有帯域幅 Bandwidth (6～9) [6:62.5kHz, 7:125kHz, 8:250kHz, 9:500kHz]	7:125kHz
Cr	●	R/W	冗長率 Cording Rate (1～4)	1[4/5]
Ch	●	R/W	Channel (24～61) 下側バンド 24～38、上側バンド39～61	36
Frq		R	周波数設定 (Hz 単位）	923000000(Hz)
Gid	●	R/W	グループ ID (0～65535)	0
Own	●	R/W	自局 ID (0～65535)	1
Dst	●	R/W	送信先 ID (0～65535)	0
Aes		R/W	AES (128bit) 16 進数文字列(16byte)	00000000000000000000000000000000
Rssi		R	最後に受信したフレームの RSSI 値	0
Stat		R/W	送受信状態、エラーコード [8:Timeout, 9:CRC-Error, 10:正常に受信した]	0
Ctrl	●	R/W	コントロール（下記のビットの論理和を設定する）	$0000

#? は #? コマンド (後述します)で表示される変数を示します (Ver 0.35.a で確認)
R/W は読み書きの可能を示します。読込みのみできる変数は R です
詳しい説明はLRA1のソフトウェアリファレンスマニュアルをご覧ください

設定値の範囲について

範囲外の設定をしたり、書き込みできない変数に値を入れようとすると Parameter error が返ります

通信パラメータ(BW/CR/SF)について

帯域幅を広げると通信速度が上がります
冗長率を上げるとエラーに強くなります
拡散率を上げることでノイズに耐性が上がり、遠くにも電波が届くようになる半面スループットが低下します

チャンネルバンドについて

下側バンド(24～38) は多くのデータを短時間で送る用途向けです
- 送信時間4秒以下
- 休止時間50ms以上
- キャリアセンス受信時間5ms以上
上側バンド(39～61) は少ないデータを低消費電力で送る用途向けです
- 送信時間0.4s以下
- 休止時間送信時間の10倍以上
- キャリアセンス受信時間128μs以上
通信速度の違いはハードウェアマニュアルをご参照ください

LoRa変数の設定・保存・確認

設定値の変更は　変数名 = 値 で行います

例)Ownを5に変更する

>Own = 5

変更した後は SSAVE コマンドで保存します

設定値保存

>SSAVE
OK

保存をしないと、電源を切った時に変更が失われるのでご注意ください
保存した設定は電源を入れた時に自動的に読み込まれます

設定されたLoRa変数は #? コマンドで確認できます

設定値確認

>#?
Sn=999999
Modem=1[LoRa]
Pwr=13(dBm)
Ch=36
Sf=10
Bw=7[125kHz]
Cr=1[4/5]
Gid=0
Own=1
Dst=0
Ctrl=$0000
Echo=1[On]
Auto=
OK

データ送受信

実際にデータを送ってみます。2台のモジュールをPCにつないでそれぞれターミナルを開いて、インタプリタの待ち受け状態にしておきます

OwnとDstの設定

通信の準備として、LoRa変数のOwnとDstを変更します。それ以外の変数は初期値のままで構いません

Own はモジュール自身に割り当てるIDでそれぞれのモジュールが異なる番号になるように設定します。ここでは、Ownを 5 と 6 に設定しています

Ownの設定

' モジュールA
>Own = 5

' モジュールB
>Own = 6

Dst は通信の送り先を示します。ここではお互いのモジュールに割り当てたIDを指定してください

Dstの設定

' モジュールA
>Dst = 6

' モジュールB
>Dst = 5

受信待ち受け

RECV コマンドで受信データを待ち受けます

受信待ち受け

>RECV -1

データ送信側

SEND コマンドでデータを送信します

データ送信

>SEND "Hello"

受信待ち受けしたターミナルに送った文字が表示されます

データ受信側

>RECV -1
@-18,6,Hello

表示される文字は @RSSI(信号強度),送信側ID,受け取った文字列 です

http://www.i2-ele.co.jp/ ↩
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