Arduino與LoRa

自從去年Arduino增加了對于STM32以及Semtech LoRa的支持后，基于Arduino的開發(fā)得到了長足的發(fā)展。由于Arduino不局限于ARM內(nèi)核，MCU多樣性比較高，至少可以使用ESP8266/ESP32/STM32/AVR/PIC/K20等。而Arduino社交化程度比較高。

在同一硬件中，編程平臺、協(xié)議棧、應(yīng)用的復(fù)雜度呈現(xiàn)幾何級數(shù)上升。但不管如何，選擇受眾多，開發(fā)易的平臺依然很有用。

SPI 驅(qū)動

無論是Arduino/mbed/MicroPython/Lua/JavaScript，驅(qū)動LoRa的接口最簡單：SPI，四線SPI加上RST/D0中斷即可。要調(diào)通SPI總線，必須依賴一個工具：邏輯分析儀，淘寶D版。

screenshot_Arduino_9bit_SPI.png

Fig 1: Arduino firmware, abnormal SPI operation for leading pulse

Arduino的SPI驅(qū)動中有個SPI參數(shù)配置：

SPISettings _spiSettings(8E6, MSBFIRST, SPI_MODE0);

一開始我把它放在CS拉低之后，發(fā)現(xiàn)其初始化會導(dǎo)致一個毛刺，形成9個脈沖，導(dǎo)致總線出錯。參見附圖1。

screenshot_Arduino_9bit_SPI_CS_out.png

Fig2 : Arduino firmware, normal SPI operation for leading pulse outside of CS period

于是我把參數(shù)設(shè)置放置在CS拉低之前。

uint8_t singleTransfer(uint8_t address, uint8_t value)
{
  uint8_t response;
  
  _spiSettings = SPISettings(FREQ, MSBFIRST, SPI_MODE0);
  SPI.beginTransaction(_spiSettings);
  digitalWrite(SS, LOW);
  SPI.transfer(address);
  response = SPI.transfer(value);
  SPI.endTransaction();
  digitalWrite(SS, HIGH);

  return response;
}

這段代碼中，先初始化配置，然后拉低CS，然后進行傳輸，最后要關(guān)閉SPI。參見附圖，即便有個毛刺，也是在CS周期之外。所以總線讀寫正常。但是返回二進制卻總是0xFF或0x00。

screenshot_mbed_8bit_normal.png

Fig3: mbed firmware, normal SPI operation

由于mbed/Arduino共享目標(biāo)板和STLINK，我立刻下載了一個mbed固件，發(fā)現(xiàn)mbed的確總線比較干凈，返回值也正確：0x12，是SX127X的返回值。參考附圖3。

screenshot_Arduino_8bit_normal.png

Fig4: Arduino firmware, normal SPI operation

由于SPI總線硬件無需驗證，剩下的就是總線速率和RST引腳，所以將總線速度升到8MHz，POR之后RST對SX127X拉低20ms后拉高?，F(xiàn)在Arduino的代碼也可以返回0x12了。但是CS的周期很長，比較怪異。

ESP8266/STM32

ESP8266的驅(qū)動略有不同。接下來，我會將常見的LoRa PHY驅(qū)動集成在SPI之上。Arduino好像不支持printf()，需要打碎成為多個print()函數(shù)。略有不便。

代碼

#include <SPI.h>

#define LED_BP PC13 // BluePill
#define REG_VERSION              0x42
#define RST A0  //PA0 //2
#define SS  D10 //PB6 //15
#define FREQ 8E6

SPISettings _spiSettings(8E6, MSBFIRST, SPI_MODE0);

uint8_t singleTransfer(uint8_t address, uint8_t value)
{
  uint8_t response;
  
  _spiSettings = SPISettings(FREQ, MSBFIRST, SPI_MODE0);
  SPI.beginTransaction(_spiSettings);
  digitalWrite(SS, LOW);
  SPI.transfer(address);
  response = SPI.transfer(value);
  SPI.endTransaction();
  digitalWrite(SS, HIGH);

  return response;
}

uint8_t readRegister(uint8_t address)
{
  return singleTransfer(address & 0x7f, 0x00);
}

void setup() {
  pinMode(LED_BP, OUTPUT);
  pinMode(SS,OUTPUT);
  pinMode(RST,OUTPUT);
  digitalWrite(RST, LOW);
  delay(20);
  digitalWrite(RST, HIGH);

  SPI.begin();
  //_spiSettings = SPISettings(1E6, MSBFIRST, SPI_MODE0);
  //SPI.beginTransaction(_spiSettings);

  Serial.begin(115200);
  Serial.println("SPI Test");  
}

void loop() {
  uint8_t res;

  res = readRegister(0x42);
  //Serial.printf("Register[0x42] = 0x%02X\n\r",res);
  Serial.print("Register[0x42]=0x");
  Serial.println(res, HEX);

  if (res!=0x12){
    digitalWrite(LED_BP, HIGH);   // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
    delay(500);                       // wait for a second
    digitalWrite(LED_BP, LOW);    // turn the LED off by making the voltage LOW
    delay(500);                       // wait for a second
  }
}