实战经验 | 如何在用户应用中开启 LoRa CAD

关键词：LoRa, CAD, Channel Activity Detection

目录预览

1、LoRa CAD 应用场景举例

2、STM32WL LoRa CAD 原理和驱动

3、如何在示例工程 SubGHz_Phy_Per 中开启 CAD

4、小结

01

LoRa CAD 应用场景举例

在 STM32WL LoRa 某些应用中，尤其是电池供电的设备上，需要按需发送数据，如下发指令，让 STM32WL LoRa 发送数据，或做相应的操作。为了降低功耗，STM32WL不能一直处于接收状态，这样功耗会很高。我们可以开启 LoRa CAD(信道活动检测)功能，STM32WL 通过开启 CAD 功能，检测前导码的前 1/2/4/8/16 个码元，当检测到 LoRa(唤醒)信号后再开启接收，否则系统进入低功耗，这样会极大的降低系统的整体功耗。

02

STM32WL LoRa CAD 原理和驱动

LoRa 信号可以在低于噪声强度的情况下被正确解调。所以，仅简单通过 RSSI 确定信道是否被占用是行不通的，需要通过信道活动检测 CAD 来检测 LoRa 信号。

LoRa 包帧格式，如下图，前导码，可选报头，有效数据负载。信道活动检测 CAD 模式旨在以尽可能高的功耗效率检测信道上的 LoRa 前导码。

STM32WL LoRa CAD 检测方法：

STM32WL LoRa 设备设置好频率和扩频因子，开启CAD 模式，（注意：无论是否检测到 LoRa 信号，都会产生CAD 检测完成中断 SUBGHZ_IT_CAD_DONE）；当有匹配（相同的频率和扩频因子）的 LoRa 信号检测到时，就会产生 CAD 检测到中断 SUBGHZ_IT_CAD_ACTIVITY_DETECTED，SUBGHZ_IT_CAD_DONE 也会产生，并且 SUBGHZ_IT_CAD_DONE和 SUBGHZ_IT_CAD_ACTIVITY_DETECTED 会同时产生。

所以，可通过在产生SUBGHZ_IT_CAD_DONE 中断时是否也同时产生了SUBGHZ_IT_CAD_ACTIVITY_DETECTED 中断来区别是否检测到了 LoRa 信号，进而调用相应的回调函数，或做相应的处理。

Drivers\STM32WLxx_HAL_Driver\Src\stm32wlxx_hal_subghz.c 中HAL_SUBGHZ_IRQHandler

Middlewares\Third_Party\SubGHz_Phy\stm32_radio_driver\radio_driver.c

Middlewares\Third_Party\SubGHz_Phy\stm32_radio_driver\radio.c 中RadioIrqProcess 函数中

STM32Cube_FW_WL_V1.3.0 的驱动中已经支持 CAD 功能 :

Middlewares\Third_Party\SubGHz_Phy\radio.h
Middlewares\Third_Party\SubGHz_Phy\radio_ex.h
Middlewares\Third_Party\SubGHz_Phy\radio_def.h
Middlewares\Third_Party\SubGHz_Phy\stm32_radio_driver\radio_driver.h
Middlewares\Third_Party\SubGHz_Phy\stm32_radio_driver\radio_driver.c
Middlewares\Third_Party\SubGHz_Phy\stm32_radio_driver\radio.c

但是如何在用户应用中加入 CAD 功能呢？下面介绍如何在示例工程SubGHz_Phy_Per 中开启 CAD 功能。

03

如何在示例工程 SubGHz_Phy_Per 中开启 CAD

3.1.修改 subghz_phy_app.h 中配置

选择 MODEM 类型为 LORA

设置 CAD 检测的频率和 LORA 接收参数

根据扩频因子 LORA_SPREADING_FACTOR 设置相应的 CAD 检测参数

3.2.在 subghz_phy_app.c 中配置声明

包含头文件 radio_driver.h

修改测试模式为 RADIO_RX

可选，设置串口输出为红色 RED 和绿色 GRN 时的配置

定义 CAD 检测结果标志 RadioCadDone_flag

定义 CAD 检测计数 cad_max_count，cad_count 和 detect_count

声明 CAD 检测完成事件后执行的函数 OnCadDone

声明 CAD 状态机处理函数 Cad_Process

3.3.在subghz_phy_app.c 中配置 SubghzApp_Init 函数

在 SubghzApp_Init 函数中，打印 LoRa 配置参数(可选)

在 RadioEvents 中注册 CAD 检测到要执行的回调函数 OnCadDone

设置 CAD 检测的频率，接收参数，最大包长，CAD 检测的参数

开启 CAD

注册 CAD 状态机处理函数 Cad_Process

3.4.在 subghz_phy_app.c 中配置 CAD 检测完成处理函数和状态机处理函数

04

小结

本 LAT 举例介绍了 LoRa CAD 应用场景，STM32WL LoRa CAD 的原理和相关的驱动，着重介绍了如何在示例工程(SubGHz_Phy_Per)中添加 LoRa CAD 功能。

在此基础之上也可以很容易在 SubGHz_Phy_PingPong 和 SubGHz_Phy_AT_Slave示例工程中加入 LoRa CAD 功能。

当然也可以在 LoRaWAN_End_Node 示例工程中加入 LoRa CAD，但是还需要调整如下驱动，后续再补充介绍。

Middlewares\Third_Party\LoRaWAN\Mac\LoRaMacInterfaces.h
Middlewares\Third_Party\LoRaWAN\Mac\LoRaMac.c
Middlewares\Third_Party\LoRaWAN\LmHandler\LmHandler.h
Middlewares\Third_Party\LoRaWAN\LmHandler\LmHandler.c