LoRa森林防火预警节点开发实战 - 课程目录

项目背景与系统架构森林防火痛点 · LoRa优势

森林防火痛点分析
LoRa技术选型优势
系统整体架构设计
节点功能划分

硬件平台选型主控 · LoRa · 传感器

主控芯片选型
LoRa模块选型
传感器选型
电源管理方案

开发环境搭建 IDE · 驱动 · 模板

Keil MDK / Arduino IDE
ESP-IDF环境配置
驱动安装与调试
工程模板创建

GPIO与基础外设按键 · LED · 蜂鸣器

GPIO配置与操作
按键输入检测
LED指示灯控制
蜂鸣器报警驱动

UART串口通信调试 · 中断 · 通信

UART协议基础
串口打印调试
与PC通信
串口接收中断处理

ADC数据采集模拟量 · 滤波算法

ADC工作原理
STM32/ESP32 ADC配置
传感器模拟量读取
均值滤波

I2C总线通信 SHT30 · DHT20

I2C协议详解
温湿度传感器驱动
数据读取与校验
SHT30/DHT20

SPI总线通信 SX1278 · 寄存器

SPI协议详解
LoRa模块SPI初始化
寄存器读写操作
SX1278

LoRa物理层配置扩频 · 带宽 · CAD

LoRa调制参数
频率与功率设置
CAD检测模式
扩频因子/带宽/编码率

LoRa数据收发 ACK · 数据包

发送模式配置
接收模式配置
数据包格式设计
ACK确认机制

传感器数据采集融合轮询 · 融合 · 打包

多传感器轮询策略
数据融合算法
异常数据剔除
数据打包成帧

低功耗设计策略睡眠 · 唤醒 · 功耗

睡眠模式
定时/外部中断唤醒
LoRa模块休眠控制
功耗测量与优化

定时器与PWM 呼吸灯 · 任务调度

定时器配置与应用
PWM输出控制
呼吸灯实现
定时采集任务调度

看门狗与系统稳定性 IWDG · WWDG · 复位

独立看门狗(IWDG)
窗口看门狗(WWDG)
喂狗策略
系统异常复位处理

Flash存储与参数管理掉电保存 · 结构体

内部Flash读写
参数存储结构体
掉电保存与恢复
默认参数加载

RTC实时时钟时间同步 · 上报触发

RTC模块配置
时间同步机制
时间戳生成
定时上报触发

无线通信协议设计自定义协议 · 组包

自定义应用层协议
数据帧结构定义
帧头/地址/命令/校验
协议解析与组包

Mesh组网基础拓扑 · 路由 · 中继

LoRa Mesh网络拓扑
节点角色定义
路由表维护
数据中继转发

冲突避免与重传机制 CSMA/CA · 退避

CSMA/CA载波监听
随机退避算法
超时重传策略
去重处理

数据加密与安全 AES · CRC32 · 防重放

AES加密算法
密钥管理
CRC32完整性校验
防重放攻击

MQTT与云平台对接阿里云/腾讯云

MQTT协议基础
ESP32 MQTT客户端
JSON数据封装
连接阿里云/腾讯云IoT

4G Cat.1模块通信 Air724UG · EC200U

4G模块AT指令控制
TCP/UDP数据传输
MQTT over TCP
Air724UG/EC200U

太阳能供电系统设计 MPPT · 锂电池保护

太阳能板选型
MPPT充电管理
锂电池保护电路
电量监测

PCB设计与硬件调试原理图 · 天线匹配

原理图设计要点
PCB布局布线规则
天线匹配设计
硬件调试与故障排查

Bootloader与远程升级 OTA · 断点续传

Bootloader设计原理
固件分区规划
OTA升级流程
断点续传与校验

本地数据存储与导出 SD卡 · FATFS · CSV

SD卡驱动(SPI)
FATFS文件系统移植
CSV/JSON日志记录
USB导出工具

上位机监控软件 PyQt5 · 实时曲线

Python PyQt5开发
串口/网络数据接收
实时曲线显示
历史数据查询

系统集成与联调组网 · 稳定性 · 功耗

节点与网关联调
多节点组网测试
数据上报稳定性测试
功耗实测验证

现场部署与运维天线 · 覆盖 · 告警

设备安装规范
天线架设要点
网络覆盖优化
远程运维与告警

项目总结与展望复盘 · LoRaWAN · AI

常见问题复盘
性能优化方向
LoRaWAN标准演进
AI火灾识别融合展望