Test: Semtech Mote II – Long Range Radio

Februar 14, 2018
Image of LoRaWAN Mote 2

Das Semtech LoRa Mote II ist ein batteriebetriebenes LoRaWAN Testgerät mit Beschleunigungssensor, Luftdrucksensor, Temperatursensor und GPS-Empfänger. Es eignet sich als Demonstrations Plattform für LoRaWAN Anwendungen und zeichnet sich durch ein robustes Outdoor Gehäuse mit Bedienelementen und Informationsdisplay aus.

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ProduktnameMote II – Long Range Radio
KategorieDemonstration Platform
EntwicklerSemtech Corporation
Wireless & Sensing Products
200 Flynn Road, Camarillo, CA 93012

 

Die wichtigsten Eigenschaften im Überblick

    • Class A, B, C LoRaWAN Gerät (Class B nicht unterstützt von der Software)
    • 3-Achsen Beschleunigungssensor
    • Luftdrucksensor
    • Temperatursensor
    • GPS Empfänger
    • Antenne: intern, planar F-Antenne
    • U.FL Verbinder für externe Antenne
    • 14dBm Ausgangsleistung
    • IP65 Gehäuse
    • 3x Aktionsknöpfe
    • 3x Status LED
    • Mehrzeiliges OLED Informationsdisplay
    • LoRaWAN Zertifizierung
    • Batteriebetrieb: 3x AAA Zellen
    • Betrieb möglich über USB Versorgungsspannung
    • USB Verbindung für Konfiguration und Updates

Unboxing: Gehäuse und Verarbeitung

Das Mote II Gerät sitzt in einem stabilen IP65 Gehäuse. Die Bedienelemente und das OLED Informationsdisplay befinden sich im Deckel. Die Größe beträgt 151x80x50mm. Das Gehäuse kann auch ohne Werkzeug leicht geöffnet werden um z.B. die Batterien zu wechseln, das USB Verbindungskabel für die Konfiguration anzuschließen oder den Reset Knopf zu betätigen.

Die interne PCB planar F-Antenne ist im oberen Teil des Gehäuses angebracht.

Anschlüsse

Unter dem Gehäusedeckel können für den Batteriebetrieb 3x AAA Batterien eingelegt werden. Es sollten keine wiederaufladbaren Batterien verwendet werden, da die notwendige Versorgungsspannung bei mindestens 3.6V liegt. Soll das Mote II mit Batterien betrieben werden, muss auch der Jumper von USB auf BAT umgestellt werden.

Soll eine externe Antenne an den U.FL Verbinder angeschlossen werden, muss zusätzlich ein Widerstand ausgetauscht werden. Die integrierte invertierte planar F Antenne (PIFA) ist aber für einen IP65 Betrieb optimiert. Für eine externe Antenne ist keine Durchführung in dem Gehäuse vorgesehen.

Für die Software Konfiguration muss das USB Kabel bei geöffnetem Deckel angeschlossen werden. Das Mote II kann dann auch direkt mit der USB Spannung betrieben werden.

 

Konfiguration und Betrieb

Für das Verständnis des folgenden Abschnitts und der Konfiguration des Mote II ist es wichtig auf eine Besonderheit hinzuweisen: Das Mote II wurde von Semtech als LoRa-Test- und Demonstrationsgerät bereits in 2016 entwickelt. Produziert und vertrieben wird es allerdings durch die IMST GmbH. Das integrierte LoRa-Modul ist ein iM881A von IMST. Es besteht aus einem Semtech SX1272 Transceiver kombiniert mit einem Cortex-M0 Prozessor mit dem LoRaWAN Protokoll Stack basierend auf IBM LMiC allerdings erweitert und verbessert durch das WiMOD-OS von IMST.

Für die USB Verbindung ist ein ST-LINK/V2 von STMicroelectronic zuständig. Ebenso ist eine STM Programmierschnittstelle und eine Debug Schnittstelle zum LoRa Modul enthalten.

“Hands-on” – das How-to in einzelnen Schritten

Je nach Auslieferungszustand und den aufgespielten Software Versionen, müssen vor der Inbetriebnahme des Mote II die einzelnen Software Komponenten auf einen aktuellen Stand gebracht werden.
Die folgenden Schritte wurden mit einem Windows 10 Computer durchgeführt. Die zum Zeitpunkt des Tests aktuellen Versionsnummern der Treiber und Tools beziehen sich auf den Testzeitraum im Januar 2018.

Schritt 1:

Herunterladen und installieren des LoRa Mote Configuration Application.

Das Paket enthält eine .NET Konfigurationsanwendung für das Mote II sowie das dazu passende Handbuch, USB Treiber und die aktuelle Firmware. Zum Zeitpunkt des Tests war dies v1.7.0-fw-v4.4.23 vom 10/26/2017.

Für den Zugang zu diesem Download ist eine kostenlose Registrierung für die Semtech LoRa Community notwendig.

Schritt 2: Prüfen des ST-LINK/V2 USB Treibers

Wenn nach dem Verbinden des Mote II über USB mit dem PC im Gerätemanager ein unbekanntes Gerät “ST-Link Debug” erscheint, muss zunächst der USB Treiber installiert werden.

 

In dem Installationsverzeichnis des Semtech LoRa Mote Config Tools ist zwar auch ein “VCP drivers Installer” enthalten, dieser Treiber hat bei unserem Test aber nicht funktioniert. Wir verwendeten den aktuellen Treiber von STMicroelectronic.

Den aktuellen ST-LINK/V2 Treiber hier herunterladen.

Die Verbindung vom Mote II zum PC entfernen und den ST-LINK/V2 Treiber installieren.

ST-LINK/V2 Treiber

Danach den Mote II wieder verbinden. Nun sollte der Gerätemanager wie folgt aussehen:

 

Schritt 3:

Wenn beim Starten des Semtech LoRa Mote II Config Tools folgende Fehlermeldung erscheint, sollten die Firmware des STM Programmier-ICs und des IMST iM881A MCUs aktualisiert werden.

Radio Coverage Tester Error

Auch wird mit der neuen Firmware ein Bug in der “Radio Coverage Tester” Anwendung behoben. Hier hat sich das Mote II manchmal aufgehängt und ununterbrochen leere LoRa Nachrichten versendet. Es gab keine Möglichkeit dies zu stoppen. OLED Display und Knöpfe funktionierten nicht. Daher ist das Firmware Update empfohlen.

Hierzu das Update-Paket herunterladen und starten. In unserem Test haben wir den STM Programmier-IC von V2.J29.M18 auf V2.J30.M19 aktualisiert.

Firmware Update Mote II

Wenn die Aktualisierung erfolgt ist, sollte auch die aktuelle Mote II Firmware aufgespielt werden. Die aktuelle Version war zum Zeitpunkt des Tests vom 11.09.2017. Die Firmware Datei wurde zusammen mit dem Semtech LoRa Config Tool installiert und ist hier zu finden:

Eigentlich genügt es, die jeweilige Firmware Datei auf das Laufwerk “Mote_II” zu kopieren. Das Laufwerk “Mote_II” wird automatisch angelegt, sobald das Mote II über USB verbunden wird. Während des Datei-Kopiervorgangs wird das Mote II geflasht. Soweit die Theorie. Jedoch ist die aktuelle Firmware zu groß für diesen sehr bequemen Update Vorgang.
Auch funktionierte bei unserem Test das zusammen mit dem Semtech LoRa Mote II Config Tool installierte “DfuSe Demo (v.3.0.5)” nicht. Es wurde kein passendes “DFU Device” gefunden.

DFU Device Tool

Daher haben wir das zu dem verbauten Chip passende STM32 Firmware Update Tool von STMicroelectronic verwendet.

Nach dem Flashen der aktuellen Firmware funktionierte das Erkennen des Mote II im Semtech LoRa Mote II Config Tool ohne Probleme. Auch die 3 Testanwendungen liefen ohne Probleme durch.

Schritt 4: Semtech LoRa Mote II Config Tool.

Wurde die Firmware des Mote II erfolgreich aktualisiert, können nun über das Semtech LoRa Mote II Config Tool die notwendigen Schlüssel ausgelesen werden um das Gerät auf dem Netzwerkserver anzumelden. Hierbei kann auch die Art der Anmeldung OTA oder ABP (Personalization) ausgewählt werden.

Semtech LoRa Mote II Config Tool

Auf der Seite “MAC Layer” können der Betriebsmodus (Class A, B, C) und zahlreiche Einstellungen auf der RF / physikalischen Ebene vorgenommen werden.

MAC Layer

Auf der Seite “Channels” können die Funkfrequenzen bzw. Funkkanäle konfiguriert, exportiert und importiert werden. Die in der jeweiligen Firmware enthaltenen Einstellungen sind jedoch auf Frequenzband passend vorgegeben und sollten nicht ohne Grund abgeändert werden.

ApplicationAuf der Seite “Application” kann nun die jeweilige Demoanwendung ausgewählt werden. Zur Verfügung stehen hier:

  • Sensor GPS demo: Sendet in festgelegten Intervallen die Daten von allen Sensoren und den GPS Daten.
  • GPS Tracking demo: Sendet in festgelegten Intervallen nur die komprimierten GPS Daten.
  • Radio Coverage Tester: Sendet in festgelegten Intervallen eine vorher definierte Anzahl von Test-Paketen.

Demoanwendung

Die Konfiguration der Demoanwendungen ist gut in dem Semtech LoRa Mote II Config Tool Handbuch beschrieben. Das Handbuch wird zusammen mit dem Config Tool installiert und befindet sich im Programmordner bzw. im Windows Startmenü:

Semtech LoRa Mote II Config Tool Handbuch

Ebenso wird in dem Handbuch der Aufbau der Nutzdaten (Payload) der Demoanwendungen sowie deren Formatierung beschrieben.

Fazit

Das Semtech LoRa Mote II ist ein energiesparendes und für den Batteriebetrieb ausgelegtes Demogerät für LoRaWAN Netzwerke. Es integriert eine Vielzahl von Sensoren und übermittelt die Sensordaten mit Hilfe von 3 mitgelieferten Demoanwendungen an einen LoRaWAN Netzwerkserver. Falls eine Aktualisierung der Firmware notwendig ist, gestaltet sich diese jedoch kompliziert da es keine zentrale Dokumentation der notwendigen Programme gibt. Auf Seiten von Semtech ist die Dokumentation auf ein Anwenderhandbuch für die Demosoftware beschränkt. In Bezug auf die Möglichkeiten und Nutzung der Demosoftware ist diese sehr gut. Die Dokumentation von IMST ist auf die technischen Details der Hardware beschränkt. Die von Semtech bzw. IMST vorgeschlagenen Updateanleitungen haben beide nicht funktioniert.

Die im Datenblatt erwähnten digitalen Ein- und Ausgänge, die SPI, I²C und UART Schnittstelle werden zwar über eine X100 Stiftleiste auf der Hauptplatine nach außen geführt, jedoch in keiner der Demoanwendungen verwendet. Laut Hersteller ist es möglich eine eigene Anwendung für den Mote II zu schreiben und aufzuspielen. Jedoch müsste dabei auch ein passender LoRaWAN Stack selbst implementiert werden.

Informationsquellen

Fragen oder Interesse?

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