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前言
在LoRaWAN协议中文版_配套文件 地区参数(物理层)中已经为中国规划了470频段，因此国内开发者对此需求很强烈。
在最新(2017-02-27)的V4.3.1版本协议栈上已经新增了中国470频段。这篇文章从源码角度解析下其实现方式。
目前国内的LoRaWAN基站产品都和标准有一些不同，比如CLAA等，所以搞清楚整个代码实现还是很有必要的。只要熟悉了整个流程，对接任何一个基站都不是难事。
我正在陆续对协议的各个章节进行翻译，具体其他章节的译文，以及译文之外的代码解析，可点此查看帖子LoRa学习笔记_汇总。
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源码解析
1.前导码格式的源码实现
同步字的处理在SX1276的驱动中：
void SX1276SetPublicNetwork( bool enable )
{
SX1276SetModem( MODEM_LORA );
if( enable == true )
{
// Change LoRa modem SyncWord
SX1276Write( REG_LR_SYNCWORD, LORA_MAC_PUBLIC_SYNCWORD );
}
else
{
// Change LoRa modem SyncWord
SX1276Write( REG_LR_SYNCWORD, LORA_MAC_PRIVATE_SYNCWORD );
}
}
而前导码长度则是在每次SetTxConfig和SetRxConfig时配置进去。
2.信道频率的源码实现
先说上行信道的处理。
第一步，初始化时把所有信道6*16=96个上行信道都使能了。
LoRaMacParamsDefaults.ChannelsMask[0] = 0xFFFF;
LoRaMacParamsDefaults.ChannelsMask[1] = 0xFFFF;
LoRaMacParamsDefaults.ChannelsMask[2] = 0xFFFF;
LoRaMacParamsDefaults.ChannelsMask[3] = 0xFFFF;
LoRaMacParamsDefaults.ChannelsMask[4] = 0xFFFF;
LoRaMacParamsDefaults.ChannelsMask[5] = 0xFFFF;
第二步，紧接着把96个信道的频点赋值一遍。
for( uint8_t i = 0; i < LORA_MAX_NB_CHANNELS; i++ )
{
Channels[i].Frequency = 470.3e6 + i * 200e3;
Channels[i].DrRange.Value = ( DR_5 << 4 ) | DR_0;
Channels[i].Band = 0;
}
第三步，发送时在SetNextChannel中选择合适的频点，默认是96个信道中随机选择。
Channel = enabledChannels[randr( 0, nbEnabledChannels - 1 )];
这上面是上行信道处理三部曲，下行信道处理则轻松多了。主要是配合接收窗口处理，由这个宏定义了下行的起始频点。具体可以看下面第7点。
#define LORAMAC_FIRST_RX1_CHANNEL ( (uint32_t) 500.3e6 )
3.数据速率和节点发射功率编码
速率编码如下：
const uint8_t Datarates[] = { 12, 11, 10, 9, 8, 7 };
发射功率编码如下：
const int8_t TxPowers[] = { 17, 16, 14, 12, 10, 7, 5, 2 };
速率范围如下：
/*!
* Minimal datarate that can be used by the node
*/
#define LORAMAC_TX_MIN_DATARATE DR_0
/*!
* Maximal datarate that can be used by the node
*/
#define LORAMAC_TX_MAX_DATARATE DR_5
/*!
* Minimal datarate that can be used by the node
*/
#define LORAMAC_RX_MIN_DATARATE DR_0
/*!
* Maximal datarate that can be used by the node
*/
#define LORAMAC_RX_MAX_DATARATE DR_5
/*!
* Default datarate used by the node
*/
#define LORAMAC_DEFAULT_DATARATE DR_0
发射功率范围如下：
/*!
* Minimal Tx output power that can be used by the node
*/
#define LORAMAC_MIN_TX_POWER TX_POWER_2_DBM
/*!
* Maximal Tx output power that can be used by the node
*/
#define LORAMAC_MAX_TX_POWER TX_POWER_17_DBM
/*!
* Default Tx output power used by the node
*/
#define LORAMAC_DEFAULT_TX_POWER TX_POWER_14_DBM
4.CFList
中国没有。具体见OnRadioRxDone中的FRAME_TYPE_JOIN_ACCEPT分支。
5.LinkAdrReq命令
对于 ChMaskCntl 的处理都在 ProcessMacCommands() 的 SRV_MAC_LINK_ADR_REQ 分支中。
小彩蛋一个：你发现没，注释里写着Channel mask KO。不知是djaeckle (loramac-node的作者之一)调皮，还是语言习惯如此。
if( chMaskCntl == 6 )
{
// Enable all 125 kHz channels
for( uint8_t i = 0, k = 0; i < LORA_MAX_NB_CHANNELS; i += 16, k++ )
{
for( uint8_t j = 0; j < 16; j++ )
{
if( Channels[i + j].Frequency != 0 )
{
channelsMask[k] |= 1 << j;
}
}
}
}
else if( chMaskCntl == 7 )
{
status &= 0xFE; // Channel mask KO
}
else
{
for( uint8_t i = 0; i < 16; i++ )
{
if( ( ( chMask & ( 1 << i ) ) != 0 ) &&
( Channels[chMaskCntl * 16 + i].Frequency == 0 ) )
{// Trying to enable an undefined channel
status &= 0xFE; // Channel mask KO
}
}
channelsMask[chMaskCntl] = chMask;
}
6.最大载荷长度
/*!
* Maximum payload with respect to the datarate index. Cannot operate with repeater.
*/
const uint8_t MaxPayloadOfDatarate[] = { 51, 51, 51, 115, 222, 222 };
/*!
* Maximum payload with respect to the datarate index. Can operate with repeater.
*/
const uint8_t MaxPayloadOfDatarateRepeater[] = { 51, 51, 51, 115, 222, 222 };
这在RxWindowSetup()进行处理，调用了最终的驱动函数。
if( RepeaterSupport == true )
{
Radio.SetMaxPayloadLength( modem, MaxPayloadOfDatarateRepeater[datarate] + LORA_MAC_FRMPAYLOAD_OVERHEAD );
}
else
{
Radio.SetMaxPayloadLength( modem, MaxPayloadOfDatarate[datarate] + LORA_MAC_FRMPAYLOAD_OVERHEAD );
}
7.接收窗口处理。
RX1的处理在OnRxWindow1TimerEvent()中，满足协议要求。
RxWindowSetup( LORAMAC_FIRST_RX1_CHANNEL + ( Channel % 48 ) * LORAMAC_STEPWIDTH_RX1_CHANNEL, datarate, bandwidth, symbTimeout, false );
RX2的默认参数见如下宏：
#define RX_WND_2_CHANNEL { 505300000, DR_0 }
RX2的处理在OnRxWindow2TimerEvent()中：
if( RxWindowSetup( LoRaMacParams.Rx2Channel.Frequency, LoRaMacParams.Rx2Channel.Datarate, bandwidth, symbTimeout, rxContinuousMode ) == true )
{
RxSlot = 1;
}
速率偏移处理如下：
datarate = LoRaMacParams.ChannelsDatarate - LoRaMacParams.Rx1DrOffset;
if( datarate < 0 )
{
datarate = DR_0;
}
8.默认设置
目前基本各地区的参数都一样，因此协议栈也是直接共用如下参数：
/*!
* Class A&B receive delay 1 in ms
*/
#define RECEIVE_DELAY1 1000
/*!
* Class A&B receive delay 2 in ms
*/
#define RECEIVE_DELAY2 2000
/*!
* Join accept receive delay 1 in ms
*/
#define JOIN_ACCEPT_DELAY1 5000
/*!
* Join accept receive delay 2 in ms
*/
#define JOIN_ACCEPT_DELAY2 6000
/*!
* Class A&B maximum receive window delay in ms
*/
#define MAX_RX_WINDOW 3000
/*!
* Maximum allowed gap for the FCNT field
*/
#define MAX_FCNT_GAP 16384
/*!
* ADR acknowledgement counter limit
*/
#define ADR_ACK_LIMIT 64
/*!
* Number of ADR acknowledgement requests before returning to default datarate
*/
#define ADR_ACK_DELAY 32
/*!
* Number of seconds after the start of the second reception window without
* receiving an acknowledge.
* AckTimeout = \ref ACK_TIMEOUT + Random( -\ref ACK_TIMEOUT_RND, \ref ACK_TIMEOUT_RND )
*/
#define ACK_TIMEOUT 2000
/*!
* Random number of seconds after the start of the second reception window without
* receiving an acknowledge
* AckTimeout = \ref ACK_TIMEOUT + Random( -\ref ACK_TIMEOUT_RND, \ref ACK_TIMEOUT_RND )
*/
#define ACK_TIMEOUT_RND 1000
End
