Por Fernando Koyanagi 1

Transcrição

1 Por Fernando Koyanagi 1

2 Intenção dessa aula 1. Mudança de frequência 2. Demonstrar um programa que modifica a frequência 3. Protocolo LoRaWan 4. Rádio Lora 5. Criptografia LoRaWan

3 Objetivo Nosso objetivo será criar um projeto no qual teremos dois ESP32 Lora se comunicando, e a cada vez que pressionarmos um botão que estará ligado ao EMISSOR, ele mudará a freqüência de comunicação, avisando através do pacote ao RECEPTOR para também mudar a freqüência mantendo assim a comunicação entre eles. //array de frequências válidas que utilizaremos para trocar long frequencia[6] = { , , , , , ; 3

4 LoRa - LoRaWAN - e as Frequências

5 Quando eu uso ESP32 Lora? media access control (MAC)

6 Criptografia LoRaWan LoRaWAN conhece três chaves de segurança distintas de 128 bits. A chave da aplicação AppKey só é conhecida pelo dispositivo e pelo aplicativo. Quando um dispositivo se une à rede (isto é chamado de associação ou ativação), uma chave de sessão de aplicativo AppSKey e uma chave de sessão de rede NwkSKey são geradas. O NwkSKey é compartilhado com a rede, enquanto o AppSKey é mantido em privado. Estas chaves de sessão serão usadas durante a duração da sessão. A figura ao lado mostra como essas chaves são usadas. O AppSKey é usado para criptografia de ponta a ponta da carga útil do quadro. O algoritmo usado para isso é AES-128, semelhante ao algoritmo usado no padrão O NwkSKey conhecido é conhecido pela rede e pelo dispositivo e é usado para validar a integridade de cada mensagem pelo seu Código de integridade da mensagem (MIC). Este MIC é semelhante a uma soma de verificação, exceto que impede a adulteração intencional de uma mensagem. Para isso, o LoRaWAN usa AES-CMAC.

7 LoRa - LoRaWAN - e as Frequências Site: Frequências: Estados Unidos : mhz Austrália : mhz China : e mhz Europa : e 433 mhz Brasil : mhz No Brasil, a administração de frequências está sob a responsabilidade da Anatel. Para o caso brasileiro, a Anatel regulamentou a banda de 900 MHz para operação GSM conforme o esquema acima: Brasil USA 902 mhz 907,5 mhz 915 mhz 5,5 mhz 40 canais 7,5 mhz 13 mhz 64 canais 928 mhz Valido para a data de 15/02/2018 mas pode sofrer alteração conforme resolução da Anatel A ultima foi Resolução nº 680, de 27 de junho de 2017

8 Quando eu uso ESP32 Lora? 1) Precisa de velocidade tempo de resposta 2) Não quer pagar mensalidade ou tráfego 3) Não existe cobertura pública de gateways 4) Aplicação específica ex: Controle remoto 5) Sensores exóticos incompatíveis com hardware padrão Devem existir muitos mais motivos que apenas não me lembro agora.

9 Em Download dos arquivos PDF e.ino

10 Lora Esp32 Oled 10

11 Montagem 11

12 Bibliotecas Adicione a seguinte biblioteca Adafruit SSD1306. Basta acessar Sketch >> Incluir Bibliotecas >> Gerenciar Bibliotecas...

13 Programas Pacote : Sender Receiver byte 0: índice de frequência byte 1: # delimitador byte 2: unsigned int byte 3: unsigned int Criaremos 2 programas, um para o ESP32 Lora que trabalhará como EMISSOR e outro programa para o ESP32 Lora que trabalhará como RECEPTOR. //array de frequências válidas que utilizaremos para trocar long frequencia[6] = { , , , , , ; 13

14 Programa EMISSOR O programa EMISSOR ficará configurado para iniciar na freqüência 915Mhz e ficar enviando pacotes. A cada vez que o botão ligado a ele for pressionado, a freqüência mudará e um comando será enviado para o RECEPTOR mudar também. 14

15 Programa EMISSOR Sender #include <SPI.h> #include <LoRa.h> #include <Wire.h> #include "SSD1306.h //pino Botão #define PIN_BTN 23 //pino LED #define PIN_LED 22 // Pin definetion of WIFI LoRa 32 // HelTec AutoMation 2017 #define SCK 5 // GPIO5 -- SX127x's SCK #define MISO 19 // GPIO19 -- SX127x's MISO #define MOSI 27 // GPIO27 -- SX127x's MOSI #define SS 18 // GPIO18 -- SX127x's CS #define RST 14 // GPIO14 -- SX127x's RESET #define DI00 26 // GPIO26 -- SX127x's IRQ(Interrupt Request) #define PABOOST true //array de frequencias válidas que utilizaremos para trocar long frequencia[6] = { , , , , , ; //controla o indice da frequencia atual no array int indice = 0; unsigned int counter = 0; //um contador que servirá como dado para envio //armazenam estado do botão int estadobtn, ultimoestadobtn; SSD1306 display(0x3c, 4, 15); 15

16 Setup LoRa.begin(frequencia[indice],PABOOST) void setup() { pinmode(16,output); pinmode(2,output); // display OLED do Lora // Led interno do ESP32 Serial.begin(115200); pinmode(pin_btn, INPUT); pinmode(pin_led, OUTPUT); digitalwrite(16, LOW); // set GPIO16 low to reset OLED delay(50); digitalwrite(16, HIGH); // while OLED is running, must set GPIO16 in high display.init(); display.flipscreenvertically(); display.setfont(arialmt_plain_10); delay(1500); display.clear(); SPI.begin(SCK,MISO,MOSI,SS); LoRa.setPins(SS,RST,DI00); if (!LoRa.begin(frequencia[indice],PABOOST)) { display.drawstring(0, 0, "Starting LoRa failed!"); display.display(); while (1); LoRa.enableCrc(); // Por default é desativado display.drawstring(0, 0, "LoRa Initial success!"); display.display(); delay(1000); //define estado do botao como desligado estadobtn = ultimoestadobtn = LOW; digitalwrite(pin_led, LOW); 16

17 Loop void loop() { //recupera o estado do botao estadobtn = digitalread(pin_btn); //verifica se o estado do botão mudou e se mudou para LIGADO if( (estadobtn!= ultimoestadobtn) && (estadobtn == HIGH) ) { //liga o LED indicador de mudança de frequencia digitalwrite(pin_led, HIGH); //verificação para não estourar o indice do array if( (indice+1) > 5){ indice = 0; else { indice++; enviarpacote(); atualizardisplay(); mudarfrequencia(); // avisa que mudou frequência //caso nao tenha apertado o botão, ou seja, seu estado é DESLIGADO, então a frequencia permanece a mesma else { enviarpacote(); atualizardisplay(); //contador que é enviado (DADO) counter++; //copia o estado atual do botão na variável de verificação da mudança de estado ultimoestadobtn = estadobtn; //acende LED interno para indicar que enviou o pacote e da um delay digitalwrite(2, HIGH); delay(700); digitalwrite(2, LOW); delay(500); 17

18 mudarfrequencia e enviarpacote //muda a frequencia do Lora, a nova frequencia será de acordo com a variável "INDICE" //que pegará no array a nova frequencia void mudarfrequencia(){ if (!LoRa.begin(frequencia[indice],PABOOST)) { display.drawstring(0, 0, "Starting LoRa failed!"); display.display(); while (1); LoRa.enableCrc(); digitalwrite(pin_led, LOW); //desliga o LED indicador da mudança de frequência //envia o pacote na rede Lora void enviarpacote() { // envia um pacote LoRa.beginPacket(); LoRa.print(indice); //indice do array que contem as frequencias LoRa.print("#"); //delimitador LoRa.print(counter); //dado LoRa.endPacket(); 18

19 atualizardisplay //atualiza as informações no display void atualizardisplay() { display.clear(); display.settextalignment(text_align_left); display.setfont(arialmt_plain_10); display.drawstring(0, 0, "Enviando Pacote: "); display.drawstring(90, 0, String(counter)); display.drawstring(0, 20, String(frequencia[indice])); display.drawstring(90, 20, "I: "+String(indice)); display.display(); 19

20 Programa RECEPTOR O programa RECEPTOR ficará configurado para iniciar na freqüência 915Mhz e a cada pacote recebido, verificará se o comando para mudança de freqüência está presente para se reconfigurar. 20

21 #include <SPI.h> #include <LoRa.h> #include <Wire.h> #include "SSD1306.h Programa RECEPTOR // Pin definetion of WIFI LoRa 32 // HelTec AutoMation 2017 #define SCK 5 // GPIO5 -- SX127x's SCK #define MISO 19 // GPIO19 -- SX127x's MISO #define MOSI 27 // GPIO27 -- SX127x's MOSI #define SS 18 // GPIO18 -- SX127x's CS #define RST 14 // GPIO14 -- SX127x's RESET #define DI00 26 // GPIO26 -- SX127x's IRQ(Interrupt Request) #define PABOOST true //array de frequencias válidas que utilizaremos para trocar long frequencia[6] = { , , , , , ; //controla o indice da frequencia atual no array int indice = 0; SSD1306 display(0x3c, 4, 15); String rssi = "RSSI --"; String packsize = "--"; String packet ; 21

22 Setup void setup() { pinmode(16,output); pinmode(2,output); digitalwrite(16, LOW); // set GPIO16 low to reset OLED delay(50); digitalwrite(16, HIGH); // while OLED is running, must set GPIO16 in high display.init(); display.flipscreenvertically(); display.setfont(arialmt_plain_10); delay(1500); display.clear(); SPI.begin(SCK,MISO,MOSI,SS); LoRa.setPins(SS,RST,DI00); if (!LoRa.begin(frequencia[indice],PABOOST)) { display.drawstring(0, 0, "Starting LoRa failed!"); display.display(); while (1); LoRa.enableCrc(); display.drawstring(0, 0, "LoRa Initial success!"); display.drawstring(0, 10, "Wait for incomm data..."); display.display(); delay(1000); LoRa.receive(); 22

23 Loop e parserpacket void loop() { int packetsize = LoRa.parsePacket(); //imprime na tela a frequencia atual que está configurada display.drawstring(0,45,"freq: "+String(frequencia[indice])); display.display(); if (packetsize) { parserpacket(packetsize); //faz o parser do pacote recebido para tratar os dados void parserpacket(int packetsize) { packet =""; packsize = String(packetSize,DEC); // transforma em decimal for (int i = 0; i < packetsize; i++) { packet += (char) LoRa.read(); // lê byte a byte rssi = "RSSI " + String(LoRa.packetRssi(), DEC) ; // Valor em dbm verificafrequencia(); loradata(); 23

24 verificarfrequencia e loradata //verifica se no pacote recebido tem um comando para trocar de frequencia void verificafrequencia(){ //o primeiro byte do pacote tem o indice da frequencia que o emissor está usando, // colocamos esse valor em CMD para fazeras verificações String cmd = String(packet.charAt(0)); //se o indice recebido é diferente do atual, então trocamos a frequencia if(cmd.toint()!= indice) { if (!LoRa.begin(frequencia[cmd.toInt()],PABOOST)) { display.drawstring(0, 0, "Starting LoRa failed!"); display.display(); while (1); indice = cmd.toint(); LoRa.enableCrc(); //coloca os dados recebidos no display void loradata(){ display.clear(); display.settextalignment(text_align_left); display.setfont(arialmt_plain_10); display.drawstring(0, 15, "Received "+ packsize + " bytes"); display.drawstringmaxwidth(0, 26, 128, packet); display.drawstring(0, 0, rssi); display.display(); 24

25 Em Seu 25