USB Dongle作为网关收发前端

常见LoRaWAN网关架构

市面上网关硬件架构较多的是：

• ESP8266/ESP32 + SX127X，支持C++/Lua/Python
• RPi Linux + SX127X，支持C++/Python
• RPi Linux + SX1301，支持C++，Web测使用Shell/Python/JS

单通道中，ESP方案最具成本竞争力，但是RPi的普及率和扩展性比较高，可以直接做边缘计算。

USB方案LoRaWAN网关

而我除了提供ESP方案外，还提供USB Dongle方案，即：
Host + USB/SPI + SX127X。BOM成本和ESP方案一致，因为STM32F103和ESP8266/ESP32在一个区间，甚至更低些（写到这里，觉得自己好Low）：

• STM32F103 Bluepill，10CNY；
• ESP8266 ESP-12E，12CNY；
• ESP32 WROOM，18CNY；

目标是在任意主机，包括RPi/Android/PC/Mac上都可以即插即用，快速架设网关。

软硬件接口

LoRa USB的接入方式，有点儿类似WiFi/蓝牙，尤其是蓝牙HCI接口。HCI接口将PHY (物理层)/DLL (数据链路层)留给了USB Dongle，数据链路层以上在主机实现。而DLL包括两个子层：

1. MAC (媒体访问层)
2. LLC (逻辑链路层)

bluetooth_protocol.jpg

Fig 1: Bluetooth HCI 架构图

还有一种比较大胆的非标准模式，即USB/SPI桥接模式。之所以不使用CP/CH/PL的标准USB/SPI转换IC，是因为：MCU可以即时响应中断，而且可以利用RAM缓存更多报文，而纯粹的转换IC非但做不到，即便做到了，也会对主机OS的实时性有一定要求。

固件架构

固件主要包括：

• Driver for SPI(s)
• LoRa Radio PHY；
• LoRa Radio LoRaMAC；
• Driver for USB/CDC-ACM；
• Host interface.

因为MAC固化在MCU中，选择合适的用户升级模式，是一个蛮重要的选项，包括Bootloader和SWD下载都是如此。从这个角度看，STM32F103C8的资源比较有限。即便是libmaple bootloader都需要F103CB才行。

软件架构

因为要在不同平台上运行，如Windows/Linux/Mac以及Android上。所以采用跨平台语言比较合理，如Python/Lua/JS，如果是C/C++，则需要更多细节需要注意。并在此基础上运行LoRaMAC/LoRaWAN daemon。