使用树莓派构建LoRaWAN网关的完整指南

引言： LoRaWAN（远距离广域网）技术在物联网（IoT）中以其远程和低功耗通信的优势而广受欢迎。本文将展示如何将SX130x 868M LoRaWAN网关模块通过硬件附加在顶部（HAT）的方式连接到Raspberry Pi 4，从而构建一个LoRaWAN网关，使Raspberry Pi（RPi）能够与启用LoRaWAN的设备进行通信。

所需材料

  • Raspberry Pi 4（建议使用B型号或更高版本）
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  • SX130x 868M LoRaWAN网关模块（ED-GW1302S-868M）
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  • 启用LoRa的兼容天线（随SX1302模块提供）
  • 装有Raspbian OS的MicroSD卡（32 GB，安装说明见下文）
  • SD卡读卡器
  • Raspberry Pi 电源
  • 互联网连接

步骤1：准备硬件

在开始之前，确保您准备好所有必需的硬件组件，包括Raspberry Pi 4、SX130x 868M LoRaWAN网关模块、LoRa天线以及运行Raspbian OS的MicroSD卡。

步骤2：组装硬件

将MicroSD卡插入Raspberry Pi（在RPi安装完毕后 - 请参见步骤3中的说明）。将SX130x LoRaWAN网关模块连接到Raspberry Pi的GPIO引脚，确保引脚正确对齐并牢固连接。由于这是HAT模块，它会完美贴合。

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图一：SX130x LoRaWAN网关模块与Raspberry Pi的GPIO引脚连接

步骤3：为Raspberry Pi安装操作系统

使用以下链接下载并安装Raspberry Pi成像软件：Raspberry Pi Imager

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图二：Raspberry Pi软件

点击“选择操作系统”。

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图三：在Imager软件中选择操作系统

选择32位操作系统的Lite版本，然后在下一步中选择存储设备选项。

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图四：选择存储设备选项

接下来，将SD卡通过读卡器插入计算机，选择显示的SD卡。在点击“写入”按钮之前，请务必点击齿轮图标。

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图五：使用齿轮按钮更改Wi-Fi设置和其他选项

然后，点击“写入”图像。接下来，您可以更改Wi-Fi设置及其他选项。启用SSH并设置您的用户名和密码。点击“配置无线局域网”，并输入您的Wi-Fi的SSID和密码，这样RPi就能在没有连接到显示器的情况下启动。

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图六：添加您的Wi-Fi的SSID和密码

点击“保存”，然后点击“写入”按钮。等待过程完成后，从设备中取出SD卡，并将其插入Raspberry Pi。

步骤4：使用SSH连接Raspberry Pi

在组装并插入SD卡后，打开Raspberry Pi电源，按照以下步骤建立SSH连接。

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图七：使用SSH连接RPi后，电源开启

确认Raspberry Pi的IP地址以确保能成功连接。为此，请下载Angry IP Scanner软件：Angry IP Scanner

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图八：Angry IP软件

点击“开始”后，将出现当前网络的IP地址列表。一旦过程完成，找到主机名为“Raspberry pi”的IP地址。您也可以在路由器配置页面的DHCP部分找到相关信息。

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图九：IP扫描过程

在我们的示例中，IP地址是192.168.1.4，但您的情况可能会有所不同。接下来，下载Bitvise SSH软件：Bitvise SSH Client，启动软件并使用您在SD卡闪存过程中设置的用户名和密码登录到IP地址。

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图十：SSH连接到RPi的过程

点击“新建终端控制台”。

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图十一：点击“新建终端控制台”

您将看到终端界面。

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图十二：登录后的终端屏幕

现在，您已成功与Raspberry Pi建立SSH连接。

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图十三：成功连接后

步骤5：配置RPi

使用以下命令启用SPI、串行和I2C功能：raspi-config

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图十四：RPi的“系统选项”窗口

转到“系统选项”并启用SPI、串行和I2C。

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图十五：在接口窗口上启用SPI、I2C和串行

点击“是”以确认更改。

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图十六：确认选项

系统会要求您重新启动。

步骤6：连接SX1302

通过以下步骤安装SX1302网关二进制文件：

sudo apt update
sudo apt install git
cd
git clone https://github.com/Lora-net/sx1302_hal.git
cd sx1302_hal
make clean all
make all
cp tools/reset_lgw.sh util_chip_id/
cp tools/reset_lgw.sh packet_forwarder/

接下来，验证硬件是否已正确连接：

cd sx1302_hal/util_chip_id/
./chip_id

一旦与硬件建立连接，您将看到类似的输出：

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图十七：获取芯片ID的命令

您的EUI ID即为网关的MAC地址，请务必记录下来。使用以下命令启动LoRa集中器屏蔽，并提供文件夹中的任何配置文件：

cd sx1302_hal/packet_forwarder/
./lora_pkt_fwd -c global_conf.json.sx1250.EU868

成功连接到LoRa集中器后，您会看到如下界面：

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图十八：网关已启动，成功建立与LoRa集中器的连接

此时，通过EU868配置文件发送的任何数据将在此屏幕上接收。

结论

通过此网关发送数据将启用数据接收，接下来的步骤是使用Chirpstack连接、配置和管理网关。