2つのArduinoは通信できますか?
LoRaWANは、 通信機能を拡張する魅力的なIoTテクノロジーです。LoRaWANを使用すると、セル ネットワークや高出力のアンテナ アレイを必要とせずに、デバイスが数十キロメートル、さらには数百キロメートル (極端な場合) にわたって通信できるようになります。このテクノロジーの大きなトレードオフは、データ レートが条件に応じて低いkb/s範囲に大幅に制限されることです。4Kムービーや低解像度のオーディオ クリップをストリーミングすることはできないかもしれませんが、LoRaWANは、広い地理的範囲に広がる断続的なセンサー データには依然として優れたオプションです。
現在、ArduinoのMKR WAN 1300 LoRaWANボードの助けにより、このテクノロジーはますます実験に利用できるようになりました。すぐに、次のようなエキサイティングなタスクを達成できるようになります。
- 遠くからでもIoTコーヒーメーカーを起動
- 後退せずにガレージのドアが下がっていることを確認する
- センサーアレイからの読み取り
LoRaWANを使い始める方法の1つは、The Things Network (TTN) などの既存のインターネット ゲートウェイを使用するか、自分でインストールすることです。インターネット ゲートウェイを使用すると、データをクラウドに送信してどこからでも使用できるようになりますが、もっと簡単な方法はありますか?LoRaWAN探索への第一歩として、2つのMKR WANボード間のポイントツーポイント通信を設定できますか?
幸いなことに、ポイントツーポイント通信は非常に簡単ですが、手順を理解するのは難しい場合があります。これらの2つのボード間で一方向の通信を確立する方法を見ていきましょう。
Arduino通信設定とツール
次のハードウェアを入手する必要があります。
- マイクロUSBケーブル2本
- アンテナ1組
適切なアンテナはボードと一緒に販売されることがよくあります。以下の手順に従ってください。
1.まだインストールしていない場合は、Arduino IDEをインストールしてください。
2.ボード ボード マネージャーを開いて「mkr」を検索し、MKRシリーズのボードをインストールします。最初のオプションはArduinoのArduino SAMDボード (32ビットARM Cortex-M0+) で、説明にはMKR WAN 1300などがリストされます。インストールを開始すると、しばらく時間がかかります。
3.MKRWANライブラリと Sandeep MistryによるLoRaライブラリをインストールします。
Arduino LoRaWANのインストール
ハードウェアの準備ができたら、次の手順に従ってArduino LoRaWANをインストールして実行します。
1.両方のMKR WANボードにアンテナを物理的に接続します。
2.デスクトップまたはスタート メニューのショートカットを使用して、Arduino IDEのインスタンスを2つ開きます。両方を別々に開くと (ファイルの新規ダイアログではなく)、2つのシリアル ポートを同時に操作できます。そうすることでプロセスがずっと簡単になります。
3.各IDEインスタンスのFile-Examples-MKRWANからスケッチMKRWANFWUpdate_standaloneを開き、ソフトウェアをボードに送信して各ボードを更新します。ボードがArduino MKR WAN 1300として設定されていない場合、ライブラリが「INCOMPATIBLE」サンプル セクションに表示される可能性があることに注意してください。[ツール] - [ボード] で適切なボードを選択すると、「カスタム ライブラリからの例」というメッセージが表示されます。
4.「File-Examples」に戻り、「LoRa」に移動します。このセクションでは、一方のボードに「LoRaSender」をロードし、もう一方のボードに「LoRaReceiver」をロードします。
5.両方のポートでシリアル モニターを起動すると、送信ボードが5秒ごとにパケットを送信していることがわかります。すべてが正常に動作している場合、受信側のシリアル ポートには、これらのパケットが受信信号強度表示 (RSSI) 番号とともに表示され、ペア間の通信状態がどの程度良好であるかが示されます。
おめでとうございます。LoRaWAN伝送に成功しました。
LoRaWAN範囲テスト
正直なところ、同じ部屋にあり、同じコンピューターに接続された2つのノード間でメッセージを送信することは、本当の達成感を感じることができます。しかし、LoRaに対する業界全体の関心は、その長距離通信機能に根ざしています。
これらの機能をテストするために、私は標準のLoRaReceiverコードに少し変更を加えました 。送信を受信すると、短いメッセージとRSSI値を出力するだけでなく、MKR WANのオンボードLEDが点灯します。操作可能な送信機を使用して、ポータブルUSBバッテリーに接続するだけで、信号が存在する場合に点滅するのを確認できます。
この点滅装置を手に、私は信号強度を評価するための一連のテストに着手しました。私のテストでは、LoRaWANの範囲が印象的であることが示されました。ただし、適切な設定であっても、理想的とは言えない状況では、何キロメートルも走行できるという保証はありません。
テスト1: 自動車。家の中に送信機を放送したまま、受信機を点滅させたまま車でガレージを出た。直線距離で1キロ離れた目的地に到着し、さまざまな障害物を通り抜けたとき、ライトはもう点滅していませんでした。おそらくコンピュータがシャットダウンしたか、あるいは他のエラーが起こったのでしょうか?しかし、家に戻ると再び点滅が始まり、確かに範囲外だったことがわかりました。
テスト2: 自転車。私は送信機を同じ部屋に残し、自転車に乗って出かけ、車の金属シェルが範囲に影響するかどうかを確認しました。いくつかの障害物により、約300メートルで送信が途絶えました。判決は？確かにWi-Fiよりは優れていますが、世界を変えるほどではありません。
テスト3: 送信機は屋外にあります。最終テストとして、送信機を屋外に設置しました。ガレージの壁が信号を遮らないため、一方向の範囲が少し広がり、おそらく350メートルになりました。別の通りでは、通信は300メートルほど持続したが、通りがカーブして見通しが利かなくなると、すぐに通信が停止した。
私のテストによると、LoRaWANは、特にWi-Fiと比較して、印象的な範囲を提供できます。一方、すべての無線通信と同様に、送信機と受信機の間に明確な見通し線を確保することが重要です。さらに、ここでの信号は状況に合わせて設定されておらず、フィードバックはありません。したがって、このセットアップでは、範囲を拡大するためにLoRaWAN傘下で利用可能な多くのオプションが活用されません。この記事では、LoRaWANを操作するためのシンプルな「hello world」を実現する方法について説明しますが、さらに高度なこともできます。この記事を参考にして、独自のアプリケーションに合わせてトランスミッションを最適化してください。