LoRa.md

LoRa

920MHz 帯無線モジュール

使用部品

• E220
• アンテナ

E220 LoRa モジュール

• ペアリングが必要ありません。
• 秋月電子で購入でき安価 (2000 円程度)
• モジュールとは UART で通信し、かつ受信完了を AUX ピンから確認できるため、UART でよく起こるバイト列のズレが起こりません。
• バイト列を直接送信できます (文字列にする必要がない)
• 受信間隔長め (8byte で 100ms 程度)

スケッチ例 / 受信側

#include <Udon.hpp>

static Udon::E220Reader<uint64_t> lora({
    .serial = Serial1,
    .m0 = 2,
    .m1 = 3,
    .aux = 4,
    .channel = 0
});

void setup()
{
    lora.begin();
}

void loop()
{
    if (const auto message = lora.getMessage())  // message: Udon::Optional<uint64_t>
    {
        Serial.println(*message);
    }
    else
    {
        Serial.println("receive timeout!");
    }
    delay(10);
}

スケッチ例 / 送信側

#include <Udon.hpp>

static Udon::E220Writer<uint64_t> lora({
    .serial = Serial1,
    .m0 = 2,
    .m1 = 3,
    .aux = 4,
    .channel = 0
});

void setup()
{
    lora.begin();
}

void loop()
{
    lora.setMessage(millis());
    delay(1);
}

チャンネルの設定

begin 関数の引数でもチェンネルを指定できます。この時コンストラクタでチャンネルを指定する必要はありません。

#include <Udon.hpp>

static Udon::E220Writer<uint64_t> lora({
    .serial = Serial1,
    .m0 = 2,
    .m1 = 3,
    .aux = 4,
    // チャンネル番号を省略
});

void setup()
{
    const uint8_t channel = 10;
    lora.begin(channel);
}

その他設定値の変更

設定用構造体は以下のように定義されています。

デフォルトはユニキャスト通信(1 対 1)です。送信側のアドレスを 0xffff にすることでブロードキャスト通信(1 対多)になります。この時受信側アドレスは無視されます。

struct Config
{
    HardwareSerial& serial;    // シリアルポート

    uint8_t m0;     // M0 ピン
    uint8_t m1;     // M1 ピン
    uint8_t aux;    // AUX ピン

    /// @brief チャンネル
    /// @note 0-12 (13-30も使用できますが通信速度が遅くなります)
    /// @note 相手と合わせる
    uint8_t channel = 0;

    /// @brief アドレス
    /// @note 0x0000-0xFFFF
    /// @note 相手と合わせる
    uint16_t address = 0x0102;
};

コンストラクタで設定した値は getConfigReference() メンバ関数を使用して変更可能です。変更は begin() メンバ関数を呼び出す前に行う必要があります。

#include <Udon.hpp>

static Udon::E220Writer<uint64_t> lora({
    .serial = Serial1,
    .m0 = 2,
    .m1 = 3,
    .aux = 4,
    // チャンネル番号を省略
});

void setup()
{
    lora.getConfigReference().channel = 2;
    lora.begin();
}

受信強度

getRssi() メンバ関数を使用して電波強度を示す RSSI 値を取得できます。0 に近いほど電波強度が高いことを示します。値は通信できている場合のみ有効です。

void loop()
{
    if (const auto m = lora.getMessage())
    {
        const int rssi = lora.getRssi();
    }
}

metageek 社による指標 では RSSI 値と品質の対応は次のようになっています。

RSSI [dBm]	品質
-30	非常に強い
-67	とても強い
-70	強い
-80	弱い
-90	使えない

周波数

チャンネルを変更することで周波数帯の調整ができます。チャンネルから周波数は以下式で求められます。

$$ 周波数 = 920.8MHz + チャンネル番号×200kHz $$