系列文章 – 我的 LoRa 之路(一) 起手式

前言

自年初見識了 LoRa 的厲害後，便開始了 LoRa 於 ham radio 應用的鑽研。這比外國同好遲了好幾年。遲有遲好，一些成熟方案，實驗可參考。

而過程中測試了不少方案，有的目標 set 到 high high 但最終唔多掂的，也有的有實用價值。

Why LoRa

LoRa stand for Low power, Long range 顛覆了傳統無線傳送的概念。

IARU Region 1 倡議 LoRa 於 ham radio 使用的頻率：

• 433.775 LoRa-1 (from Node to Gateway BW 125kHz)
• 433.900 LoRa-2 (from Gateway to Node , for messages, BW 125kHz)

兩頻本地皆 out band 用不著。那我提議在 433.775 + 2MHz 即用 435.775MHz 吧。

承舊文所述，LoRa 只是低速短訊息的，那用在 APRS 上是非常合適的。

Ham 之 LoRa，還看奧地利

網上不少 LoRa 的 ham 應用方案，奧地利同好在這方面的鑽研很有成果。本文也以他們的 iGate，和 tracker 作為藍本。

軟硬件準備

留意，LoRa 本用於 Sensor 的數據傳送，在沒另僻頻道的情況下，很自然在用在ISM band 上，即 434,868,916M。我們 ham 的應用，只能選用 433 的 LoRa 模塊，並將頻編到 in band 內應用。

將之編到 in band 的好處是：

• 必要時，可按牌照 UHF 輸出功率上限調升輸出功率，以增加覆蓋範圍。
• 其他同好可參與實驗
• 天線等配件也可用回

iGate/DiGi

就 iGate / DiGi 方案，我推薦的是 OE5BPA 的。起用的模塊是舊文接收到探空儀的同一款，沒有浪費。

link: https://github.com/lora-aprs/LoRa_APRS_iGate

有別一些用 Rpi + LoRa 模組的方案，這是一體化的 solution。核心是支援 WiFi 和 Bluetooth 的 ESP32，控制 LoRa 芯片。經 WiFi 上 internet 接通 Aprs 網絡，無線部份則交由 LoRa 主理。

這方案的好處有:

• 小巧廉價，非常適合電池，太陽能供電長期操作。
• 除必需有 WiFi 供上網外，無需其他硬件配合。

這個 iGate 耗電只 88mA，如關掉 oLED 可更省電

針無兩頭利，缺點也不少:

• 當然是輸出功率太細。但 iGate 一般也是 Rx 向。
• 那塊 display 字體太小，是老花的大敵。
• 操作頻率等參數需 hardcode 在程式內，不能話改就改。
• iGate / Digi 兩 mode 不能同一時間運行。不過 Tx power 太細，Digi 實際用途不大。

但留意，這些缺點皆是以 ham radio APRS iGate 的角度去分析。在 LoRa 的世界裡，萬變離不開這些。

一般 iGate 的常餐：手機 + TNC 再加 Rpi 接上網。現在 LoRa 一塊香口膠大小的 PCB 經 WiFi 就搞掂

官網有詳細介紹將 fw 下載的方法，需起用 Visual Studio code，和 PlatformIO，兩者皆免費。留意 WiFi，callsign，ssid，freq 等參數需寫在 is-cfg.json 檔內。

這個方案實測多個星期，未見 hang 機。相反，以 SD card 為 RW media 的 Rpi，不定期 reboot 就只能等 hang 機。

以我的 iGate 為例，Rpi 的 SD card 的壽命約四年就玩完。

Tracker

方案多得很，我最終推薦的是波蘭同好 SQ9MDD 的方案。 方案由 OE1ACM 和 OE3CJB 起始，SQ9MDD 後改良。推介原因簡單，他接納了小弟的建議，加進頻率選項到設定介面。較早前的版本，是 hardcode 了 region 1 的 433775。

OE1ACM 和 OE3CJB 的方案衍生了不小 project。介面類同，硬件加進一點東西如濕溫模塊 BME280。

link: https://github.com/SQ9MDD/TTGO-T-Beam-LoRa-APRS

這個方案成熟，思路清晰，無需花大量時間鑽研。他的構想圖，就以 LoRa 用於 ham radio 的方略了。

GitHub 圖片

Setup

到 GitHub 將相對的 bin file 下載到 tracker 的硬件內。

我用的是 TTGO T-beam ver1.0。外接一塊 ssd1306 的 oLED。

這款模塊，除 ESP32，LoRa 還加上 GPS，用來做 tracker 是合適的。

另留意，外加的 0.96 吋 oled 有分新舊 version 的。新舊 version pin assignment 是不同的。

如要直插的 PCB 上，必需用舊 version。

當然你如我一樣怕了那塊 0.96吋 的 oLED，買塊大既就唔駛埋。

下載完成 reboot 後，用你的電話 search 一下 WiFi，應找到一個 NOCALL-0 AP，請接進去。

成功接通後，請用 browser 登入 192.168.4.1，這就是 tracker 的設定版面。

有玩開 tracker 的，對這些參數應不陌生。留意幾點。

APRS 的 ssid 向是 1-15 only。不知是否 LoRa 後放寬了，Aprs.fi 地圖上見到的 16 以上的多是 LoRa 設備，大家可盡情咁用。

WiFi 設定，暫不建議輸入。以確定 packet 是經 LoRa  上 aprs 網絡。和因輸入後就不能再以 192.168.4.1 的形式登錄設定版面。

設定完成後，記得 save，然後 reboot。

BT 不 BT

我用的 TTGO 模塊已配備 GPS。踢著 BT 用途不大。

Bluetooth SSID

但如你選用的是那種沒 GPS 的模塊，那 enable BT，就可用電話的 APRS App 如 APRSdroid 接上以 KISS TNC 形式使用。

Baud rate 300/1200 的迷思

SQ9MDD 方案的秘技是支援 1200 baud。現今一般 LoRa aprs 方案，皆是 300 only。

Tracker 和 iGate 的速度需一致的。

open source 的好處是，大家可參與其中。在 iGate 改以下参數就可變為 1200 Baud 了。

盡管兩者速度不同，但用在同頻是 ok。兩者不互干擾。

小結

傳統旗艦級的手機是內置 APRS + GPS，賣得貴一貴。

隨著 LoRa 年代的來臨，起用一些廉價模塊就幾乎可取而代之這些貴價功能。

本文介紹的方案，皆是以現成模塊設立。有點手藝的同好，可起用 OE1ACM & OE1CGC 的設計，整個 design，可拿來賣咁滯。

link:  https://www.lora-aprs.at/index.php/software/

LoRa 下一文應是介紹細 power 版，1W 版遲點才開工。

這些方案到我手上，從來不會令大家失望。

LoRa 是一個大題目，並可帶出一些附屬 project，如太陽能供電 iGate，Wx station 等。

另一些實驗，如覆蓋率，以致由 KG5VBY 發明的 QMesh LoRa 語音方案也是一個很好的研究課題。

待續…