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LORA是一种低功耗物联网协议，最近5年越来越得到业界的关注。正好最近在给taskBus添加串口、原始TCP\UDP三类接口，以便更好的和物联网设备进行M2M交互，这为LORA模块测试提供了便利。

下一篇，我们通过Octave研究数学结构，

2026年，我们根据数学模型，驱动AI实现了堪用的B210收发模块。

1. 硬件环境搭建

LORA模块一般几十元到100多元不等。如果只是为了研究传输特性，比如距离、速率，则不需要购买很复杂的版本，或者中继、云服务。

笔者使用的是一款RS485的LORA模块，配合RS485转USB的连接线，构成了测试LORA的最小环境。当然，为了能够通信，一次要买至少2个。

由于是在室内临时使用，所以即使买的是支持上槽的，也没有和室外板箱结合。笔者简单的把旧诺基亚的充电器、RS485连接线连上模块，一起放在包装盒里，如下图所示：
具体接线：

1. 旧诺基亚充电器引出+5v和GND，用万用表测一下极性，直接接到LORA模块的正负极上作为供电。供电一旦成功，指示灯就亮了。产品建议5-12V，为了室内小功率测试，5V足够了。需要注意的是，如果有条件用9V，还是更好，5V时，误码率比较高。
2. RS485的T/R+和T/R-线连接LORA的A+，B-。这里有一个坑，笔者手头的485模块上面A+叫做T/R+，B-叫做T/R-，和公司的不一样。公司的名字也叫 A+、B-，和LORA模块一样。二者没有区别，只是叫法不同。
3. 在windows下安装合适的RS485驱动。注意要咨询客服，RS485的芯片很多，同样外形的转接口，型号很杂，一定要安装正确。笔者询问客服后，试了4种芯片的驱动，才成功。笔者安装的是MS3020芯片的驱动。

全部连接正确后，串口调试助手登入，能够执行AT指令，就成功了。笔者测试的型号：CW-4A82

其测试状态截图(软件是老板附送的，写的很棒！）:

2 在 taskBus 中操作LORA设备

taskBus的串口模块，可以直接连接键盘(console模块），我们迫不及待的在两个机器上测试消息收发了。

按照产品手册，最简便的方法是使用透明模式，连接键盘到LORA:

两台设备均能收发。

在初步测试时，感觉到延迟挺大的，应该是默认速率比较低。默认的配置：

在测试中，LORA设备位于COM3，COM4，我们分别为两个串口连接键盘，这样构成了点到点的消息收发最简实验。

3. 传输速率测试

可以进一步开发一个发送数据包的小程序，测试LORA单路的时延和发送能力。

测试数据包采用2台设备，A设备发，B设备收。包由一个简单的C语言程序产生，具备一定的长度。通过统计每秒成功发送并接收的包数，来计算真正的通信流量。

#include<QCoreApplication>#include<QFile>#include<QVector>#include<QThread>#include<cstdio>#include<cstdlib>#include<thread>#include<atomic>#include<ctime>#include"cmdlineparser.h"#include"tb_interface.h"intmain(intargc,char*argv[]){QCoreApplicationa(argc,argv);//...ret=do_function(args);//...returnret;}intinstance=0;intsub_input=0,sub_output=0;std::atomic<int>send_count=0,lost_count=0;std::atomic<longlong>total_bytes;std::atomic<bool>recieved=true,finished=false;constintmsglen=64;voidsend_loop(){if(sub_output>0){intsleep_cnt=0;while(!finished){staticunsignedchardata[msglen]{0xc3u,0xa5u,0xe7u,0x96u};staticclock_t*clk=(clock_t*)&data[4];staticunsignedint*check=(unsignedint*)&data[msglen-4];if(recieved){recieved=false;sleep_cnt=0;*clk=clock();//Checksumunsignedintsum=0;for(inti=0;i<msglen-4;++i){if(i>=4+4)data[i]=i+8;sum+=(unsignedchar)(data[i]);intp=sum&0x80000000u?1:0;sum<<=1;sum^=p;}*check=sum;TASKBUS::push_subject(sub_output,instance,msglen,(unsignedchar*)data);++send_count;total_bytes+=msglen;}else{++sleep_cnt;QThread::msleep(10);//20 secondsif(sleep_cnt>=2000){sleep_cnt=0;++lost_count;recieved=true;}}}}}voidrecv_loop(){//Begin recievelonglongdelay=0;clock_t first_clk=-1;unsignedcharmsg[msglen]={0};intmsg_pos=0;longlongsucceed_cnt=0,failed_cnt=0;staticclock_t*clk=(clock_t*)&msg[4];staticlonglong*cnt=(longlong*)&msg[4+8];staticunsignedint*check=(unsignedint*)&msg[msglen-4];intfailed_header=0;while(false==finished){subject_package_header header;vector<unsignedchar>packagedta=pull_subject(&header);if(is_valid_header(header)==false){if(++failed_header>16)finished=true;continue;}if(is_control_subject(header)){//收到命令进程退出的广播消息,退出if(strstr(control_subject(header,packagedta).c_str(),"function=quit;")!=nullptr)finished=true;}elseif(header.subject_id==sub_input&&packagedta.size()){staticunsignedcharhead_msg[]={0xc3u,0xa5u,0xe7u,0x96u};intlen=packagedta.size();for(inti=0;i<len;++i){msg[msg_pos]=packagedta[i];switch(msg_pos){case0:case1:case2:case3:if(msg[msg_pos]==head_msg[msg_pos])++msg_pos;else{if(msg_pos)--i;msg_pos=0;}break;default:msg[msg_pos]=packagedta[i];++msg_pos;if(msg_pos==msglen){recieved=true;//Checksumunsignedintsum=0;for(intj=0;j<msglen-4;++j){sum+=(unsignedchar)(msg[j]);intp=sum&0x80000000u?1:0;sum<<=1;sum^=p;}if(*check==sum){++succeed_cnt;if(first_clk==-1)first_clk=*clk;delay+=clock()-*clk;}else{++failed_cnt;fprintf(stderr,"CHECKSUM Failed.\n");}longlongavgdelay=delay/(succeed_cnt+1e-13);doubletmCost=(*clk-first_clk)*1.0/CLOCKS_PER_SEC+1e-10;doublespeed=total_bytes*1.0/(tmCost+1e-13);fprintf(stderr,"Send:%lld, succeed:%lld, Average delay = %d clocks, total Speed = %.2lf B/s.\n",(longlong)send_count,succeed_cnt,(int)avgdelay,speed);fflush(stderr);msg_pos=0;}break;};}}}}intdo_function(constcmdlineParser&args){boolbInfo=false,finished=false;//1. parse cmdlineinstance=args.toInt("instance",0);sub_input=args.toInt("data_in",0);sub_output=args.toInt("data_out",0);if(instance<=0)return-1;srand(time(0)+instance*16);std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds((instance*11711)%2000));//Begin send,recvstd::threadth_send(send_loop);std::threadth_recv(recv_loop);th_send.join();th_recv.join();//3.exitreturn0;}

测试表明：

1. 默认状态下，LORA是一种半双工的IO通信。也就是说，终端在发送数据的时候，无法接收数据。同时，由于存在空闲率，如250ms，两个包之间不是完全连续的，是有空隙的，这些因素都导致实际速率远达不到2400bps, 实测约560~600bps左右。
2. 被测试产品在默认出厂配置模式下，单个包最大64字节（512bit）。超过64字节的包会分片到下一次。从包送入串口，到从串口返回包，全路径延迟约900ms。
3. 两台设备若同时进行双向收发，则碰撞后无法解析完整的包。这也从侧面说明了，LORA用于双终端乒乓通信并不是最佳的实践。这些设备更适合多发1收的情况。

4. 监测并获得波形和频谱

用taskBus可以直接驱动USRP B210采集433MHz的频谱。在5MHz采样率下，采用Audacity可以导入RAW格式的数据，降速设置采样率（如44100）后，可以听到每个符号的鸟叫频谱(chirp)和清晰的边界。这种鸟叫信号直接进行解调，即可获得线性的三角波。

我们用Octave直接处理上面的波形，求取角度和角度差分，而后得到频率：

clc;clear;fid=fopen("d:\\lora\\lora.wav","rb");%读取数据raw_iq_1d=fread(fid,'int16');fclose(fid);%组装为IQ复平面坐标raw_iq=raw_iq_1d(1:2:end)+1j*raw_iq_1d(2:2:end);%测相位角angles=angle(raw_iq);%求差分（瞬时频率，也就是转速）freqs=angle(raw_iq(2:end))-angle(raw_iq(1:end-1));% 2pi环绕去除freqs(freqs<=-pi)=freqs(freqs<=-pi)+2*pi;freqs(freqs>=pi)=freqs(freqs>=pi)-2*pi;% 画图plot(freqs);

前面规整的应该是同步序列，可以看到5MHz采样500KHz情况下，经过chirp线性调频扩频后的符号长度约为 (85984-65520 )/10=2046，也就是每个符号在500KHz采样率下占2048个点，符合 SF11的配置, 1个符号对应11比特，有2048种状态。

LORA的状态取决于线性调频的起点，但是由于存在收发的频率、时钟误差，在存在漂移的情况下，正确解析出符号不是简单的事情。

对于SF较小的情况，FFT的误差大一点，问题不大。对 SF10\11\12来说，如SF11,2048点FFT只要错位1个频率位置，符号就漂移了。下个月，我应该能学习完LORA的解析技术，在下一篇文章，将介绍如何还原本节的信息。

5. 相关资料

LORA的上位机COM测试用例参考

https://gitcode.com/colorEagleStdio/taskbus_course/tree/master/src/a4_lora