วิธีติดตั้ง MicroPython บน Heltec WIFI LoRa 32(V2) และใช้งาน LoRaWAN, BME280

5 min readJul 1, 2020

เนื่องจาก Lib ulora ที่ใช้นั้นสามารถ authen ได้เฉพาะวิธี ABP ดังนั้น Node นี้จะใช้ได้กับ TTN หรือ Chirpstack ไม่สามารถใช้กับ Helium Network ได้

อุปกรณ์ที่ใช้ เช่น

Heltec WIFI LoRa 32(V2)
Senser อุณหภูมิ ความชื้น และความดันบรรยากาศ BME280
Breadboard
สายไฟ Jumper

โปรแกรมที่ใช้

Thonny Version 4.1.4

ติดตั้ง Firmware MicroPython

เปิดโปรแกรม Thonny

ไปที่เมนู Tool/Option

คลิก Tab Interpreter

เลือก MicroPython(ESP32) และ Port CP2102 USB to UART Bridge หรือ Port ที่ Heltec เชื่อมสายอยู่

แล้วคลิก install or update MicroPython(esptool)

เลือก Option ตามภาพด้านล่าง

แล้วคลิก Install โปรแกรมจะเริ่ม Download Firmware อัตโนมัติ และเริ่มเขียน

หากเสร็จเรียบร้อยจะเห็นข้อความ Done! ให้คลิก Close แล้วคลิก OK เพื่อปิดหน้าต่าง

เริ่มต้นใช้งาน

เปิด Thonny ควรตั้งค่า View ของโปรแกรม Thonny ให้แสดงหน้าต่าง Files และหน้าต่าง Shell

ที่หน้าต่าง Files จะเห็น ไฟล์ boot.py อยู่หนึ่งไฟล์

หน้าจอ Shell จะเห็นข้อความ

คลิกซ้ายที่มุมขวาบนของ MicroPython Device รูปเส้นตรงสามขีด จะมี Option ให้เลือก เช่น Storage Space

เลือก Storage Space จะเห็นว่ามีพื้นที่มากถึง 2MB

Pin Out WIFI LoRa 32(V2)

เชื่อม Sensor BME280 ขา SCL เข้า Pin 15 ขาSDL เข้ากับ Pin4 ของ Heltec
และ เชื่อม 3.3V GND เข้ากับ Sensor แล้วเริ่มทดสอบโปรแกรมตัวอย่าง
ส่วน OLED โรงงาน เชื่อมขา SCL เข้า Pin 15 และขา SDL เข้ากับ Pin4 แต่จะเปิด OLED ให้ทำงานต้องตั้ง Pin16 เป็น High

Download File

Library ต่างๆ หรือ File ทั้งหมดตามตัวอย่าง
สามารถเลือก Download ได้จาก ลิ้งค์ คลิก

ตัวอย่างที่ 1.0 scanI2C.py

ผลการ RUN

>>> %Run -c $EDITOR_CONTENT
i2c devices found: 1
Decimal address:  60  | Hexa address:  0x3c
i2c devices found: 1
Decimal address:  118  | Hexa address:  0x76

ตัวอย่างที่ 2.0 แสดงค่า Temp และ humid จาก Sensor BME280

*จำเป็นต้องติดตั้ง Lib ใช้งานด้วย คือ bme280.py

ผลการ RUN

>>> %Run -c $EDITOR_CONTENT
Temp= 31.14
PA= 1002.74
Humid= 55.62

ตัวอย่างที่ 3.0 แสดงข้อความ LoRaWAN Thailand ออกหน้าจอ OLED

ให้ copy file ssd1306.py ใส่ลงใน MicroPython Device ด้วย

ผลการ RUN

ตัวอย่างที่ 4.0 ส่ง bytearray เข้า LoRaWAN Network Server

ให้ copy file ulora.py ulora_encryption.py ttn_as.py ใส่ลงใน MicroPython Device ด้วย

ผลการ RUN

ตัวอย่าง Key ABP

#Device Address msb
DEVADDR = bytearray([0x26, 0x01, 0x15, 0x6A])
#NwkSKey msb
NWKEY = bytearray([0xA6, 0xC3, 0x0F, 0xB2, 0x91, 0xDB, 0x55, 0xC5,
 0x31, 0x82, 0x53, 0xD4, 0x08, 0x08, 0x7A, 0x44])
#AppSkey msb
APP = bytearray([0x54, 0xBE, 0x2D, 0xE6, 0xB6, 0xB3, 0xF7, 0xC2,
 0xD0, 0x33, 0x72, 0xB5, 0x27, 0x20, 0xD6, 0x22 ])

เทียบกับหน้าจอ TTN

ตัวอย่างที่ 5.0 ส่งข้อมูลจาก Sensor เข้า LoRaWAN Network Server ใช้วิธี Authen แบบ ABP ใช้รูปแบบข้อมูลแบบ CayenneLPP

ให้ copy file ulora.py ulora_encryption.py ttn_as.py cayennelpp.py ใส่ลงใน MicroPython Device ด้วย

ไฟล์ ttn_as.py หากเป็นความถี่ AS1 จะเป็นดังต่อไปนี้ ไฟล์เดิมด้านหลังเลขความถี่ตรง Comment ยังไม่ได้แก้ให้ถูกต้อง ในวงเล็บเป็นค่าที่ถูกต้อง

# all copies or substantial portions of the Software.
#
# THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
# IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
# FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE
# AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
# LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM,
# OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN
# THE SOFTWARE."""
`ttn_as.py`
======================================================
AS920 The Things Network Frequency Plans
* Author(s): Brent Rubell 
"""
TTN_FREQS = {0: (0xe6, 0xCC, 0xF4), # 868.1 MHz  (923.2 Mhz)
             1: (0xe6, 0xD9, 0xC0), # 868.3 MHz  (923.4 Mhz)
             2: (0xe6, 0x8C, 0xF3), # 863.5 MHz  (922.2 Mhz)
             3: (0xe6, 0x99, 0xC0), # 867.1 MHz  (922.4 Mhz)
             4: (0xe6, 0xA6, 0x8D), # 867.3 MHz  (922.6 Mhz)
             5: (0xe6, 0xB3, 0x5A), # 867.5 MHz  (922.8 Mhz)
             6: (0xe6, 0xC0, 0x27), # 867.7 MHz  (923.0 Mhz)
             7: (0xe6, 0x80, 0x27)} # 867.9 MHz  (922.0 Mhz)

ถ้าจะใช้ความถี่ AS2 ให้ใช้ค่าดังต่อไปนี้

TTN_FREQS = {0: (0xe6, 0xCC, 0xF4), # 923.2 Mhz
             1: (0xe6, 0xD9, 0xC0), # 923.4 Mhz
             2: (0xe6, 0xe6, 0x66), # 923.6 Mhz
             3: (0xe6, 0xf3, 0x33), # 923.8 Mhz
             4: (0xe7, 0x00, 0x00), # 924.0 Mhz
             5: (0xe7, 0x0C, 0xCC), # 924.2 Mhz
             6: (0xe7, 0x19, 0x99), # 924.4 Mhz
             7: (0xe7, 0x26, 0x66)} # 924.6 Mhz

ผลการ RUN

หากเปิดหน้า ถ้าใช้งาน Dragino LoRaWAN Gateway LPS8N-AS923-TH หากเปิดหน้า Gateway Traffic จะเห็นข้อมูลเข้า ซึ่งมี Dev Addr ตรงกับที่เราใส่ไว้ในโปรแกรม

ตัวอย่างที่ 6.0 Blink

from machine import Pin
from time import sleep
led = Pin(25, Pin.OUT)
while True:
 led.value(not led.value())
 sleep(0.5)

หมายเหตุ การใช้ LoRaWAN ตามตัวอย่างซึ่งใช้ ulora library ตามตัวอย่างนั้นมีข้อจำกัด เช่น

ใช้ได้เฉพาะการ Authen แบบ ABP ไม่รองรับ OTAA
ไม่รองรับการ Downlink
กลุ่มผู้ใช้ TTN หรือ TTS เห็นว่า lib ulora นั้นไม่ได้จัดการข้อมูล Downlink จาก TTN ทำให้ LoRaWAN Network Server ควบคุมการทำงานตัว Node ไม่ได้

แต่ Lib นี้ก็มีประโยชน์ เช่น สร้างความเข้าใจเรื่อง Key ต่างๆ ของ ABP และสามารถนำไปใช้ทดสอบ Hardware ระบบได้ดีระดับหนึ่งทีเดียว เช่น ทดสอบ LoRaWAN gateway ทดสอบ Chirpstack เป็นต้น เพราะความง่ายของการใช้งาน Lib ดังกล่าวนั้นเอง

**สำหรับMicroPython รุ่นหลังๆ จะต้องแก้ ไฟล์ ulora.py บรรทัดที่ 118 จาก machine.SPI เป็น machine.SoftSPI

Troubleshooting

กรณีที่ส่งเข้า Gateway ได้บ้างไม่ได้บ้าง ให้ เช็ค 3 เรื่องคือ