本篇指南以 ST P-NUCLEO-LRWAN3 开发套件为载体，完整讲解如何在 TobudOS（原 TencentOS tiny）上搭建 LoRaWAN 节点与网关的开发环境、运行基础内核实验，并通过 AT 框架驱动 RHF76 LoRaWAN 模组，将一台 LoRa 温湿度传感器接入腾讯云物联网开发平台（IoT Explorer）。读完本文，你将掌握 LoRaWAN 节点/网关的硬件构成、MDK 开发环境搭建、设备数据解析脚本的编写与模拟测试，以及设备在线调试的完整闭环操作。

1. ST P-NUCLEO-LRWAN3 套件简介

P-NUCLEO-LRWAN3 是一套完整的 LoRaWAN 评估套件，同时包含网关和节点，用于评估 LoRaWAN 网络。使用该套件，用户可以轻松搭建 LPWAN 网络，学习 LoRaWAN 技术，并了解如何在自有应用程序中使用 LoRaWAN。

• LoRa 网关套件：由 ST Nucleo-F746ZG 底板和瑞兴恒方基于 Semtech SX1301 的 LRWAN_GS 模块组成。
• ST Nucleo LoRa 节点套件：由 LRWAN_NS1 扩展板和 ST Nucleo-L073 底板组成。LRWAN_NS1 扩展板集成瑞兴恒方的 RHF0M003 LoRaWAN 模组，并集成了4 个 I2C 传感器件：
  • 温湿度传感器 HTS221；
  • 气压传感器 LPS22HB；
  • 3 轴磁力传感器 LIS3MDL；
  • 6 轴姿态传感器 LSM6DS3。

说明：当前仓库中，LoRaWAN 例程所驱动的模组为瑞兴恒方RHF76（见 devices/rhf76_lora/RHF76.h），它属于同一 RHF0M 系列 LoRaWAN 模组，通过串口 AT 指令与 MCU 交互。文档中节点所用 RHF0M003 与例程所用 RHF76 的 AT 指令集一致，均可直接套用下文 4.4 节的节点例程。

2. LoRaWAN 节点硬件详解

2.1 NUCLEO-L073RZ：基于 Cortex-M0+ 的评估板

NUCLEO-L073RZ 基于 NUCLEO 64 公版 PCB 设计，可以方便地更换 ST 的其它 64 PIN MCU。主要特性：

• LQFP64 封装的 STM32-L073RZT6 MCU；
• 20KB SRAM、192KB Flash、6KB data EEPROM；
• 两种扩展接口：Arduino UNO 扩展接口、STM32 MORPHO 扩展接口；
• 板载 ST-LINK/V2-1 调试/编程器；
• 灵活的供电方式选择；
• 板载 3 个 LED：LD1、LD3 指示工作状态，LD2 为用户可编程 LED；
• 两个按键：复位键与用户可编程按键；
• USB 重枚举能力，支持 VCP、MSD、DEBUG 功能；
• 支持大量 IDE 开发环境。

对应 Cortex-M0+ 内核的 TobudOS 移植代码位于 arch/arm/arm-v6m 与 arch/arm/arm-v7m/cortex-m0+，说明该内核系列在 TobudOS 中被完整支持。

2.2 LRWAN_NS1 扩展板硬件

1）扩展板接口兼容 Arduino UNO 接口。

2）扩展板同一个 I2C 端口上挂载了 4 个 I2C 传感器（HTS221、LPS22HB、LIS3MDL、LSM6DS3），原理图分别见 nucleo_extend_hts221.png、nucleo_extend_lps22hb.png、nucleo_extend_lis3mdl.png、nucleo_extend_lsm6ds3.png。

3）LoRaWAN 通信模组电路原理图见 nucleo_extend_lora_module.png，模组通过 UART 与 MCU 通信，由 MCU 侧 AT 框架统一管理。

3. LoRaWAN 节点软件开发环境准备

3.1 MDK 软件介绍与安装

MDK（RealView MDK / MDK-ARM）是 ARM 公司基于 uVision 界面推出的嵌入式软件开发工具，面向 ARM7、ARM9、Cortex-M 系列处理器。MDK 包含工业标准的 Keil C 编译器、宏汇编器、调试器、实时内核等组件，支持所有基于 ARM 的设备。

安装要点：

1. 从 Keil 官网下载 MDK 软件，版本最好是 5.24 及以上（教程以 5.24 版本为例）；
2. 双击安装文件，一路 Next，勾选I agree同意安装协议；
3. 选择安装路径（默认或自建目录均可）；
4. 填写用户信息后继续 Next，等待安装完成，点击 Finish；
5. 特别提示：必须输入正版 License 激活 MDK 软件（进入 License Management 导入 License）。

3.2 Pack 安装

安装完 MDK 后，需要安装开发套件中单片机型号对应的 Pack（本例为 STM32L0 系列，对应Keil.STM32L0xx_DFP.2.0.0.pack）。两种方式：

• 方式一（离线）：从官网 Pack 下载页面下载对应.pack文件后直接安装；
• 方式二（在线）：打开 MDK 的 Pack Installer 界面，选择STM32L0xxPack，点击 Install 在线安装。

安装完成后重启 MDK 即可使用。

3.3 ST-Link 驱动安装

开发板选用 ST 公司的 ST-Link V2 仿真器进行程序烧写与仿真：

1. 从 ST 官网下载 ST-Link 驱动（stsw-link009），驱动分两种：32 位系统安装dpinst_x86，64 位系统安装dpinst_amd64；
2. 运行对应驱动安装，安装路径尽量保持默认；
3. 将 ST-Link 通过 USB 连接电脑，打开"设备管理器"，看到对应设备即表示驱动安装成功。

两点提醒：

• 不同 Windows 版本的设备名称和所在设备管理器栏目可能不一样（例如 WIN10 下显示为STM32 STLINK）；
• 若设备名称旁显示黄色感叹号，请右键设备名称，选择"更新驱动程序"。

3.4 MDK 工程配置（仿真器设置）

驱动安装成功后，在 MDK 中配置程序烧写与仿真环境：

1. 点击工程配置按钮进入工程配置界面；
2. 选择Debug选项，进入仿真器设置界面；
3. 下拉仿真器列表，选择ST-Link Debugger并勾选右侧Use，点击Settings进入 ST-Link V2 配置界面；
4. 开发板程序烧录方式为 SW，因此Unit 选择 ST-Link/V2、Port 选择 SW，并确认右侧框内检测出 SW 设备，点击"确认"保存配置。

3.5 串口调试助手的使用

串口调试助手（如 sscom5.13.1）为免安装软件，解压即可使用。操作步骤：

1. 打开电脑设备管理器，在端口列表查看 PC 与开发板连接的端口号（示例中为 COM6）；
2. 在串口工具中选择对应端口；
3. 开发板程序波特率设置为115200，因此串口工具中选择 115200 波特率。

4. TobudOS 基础内核实验：HelloWorld

4.1 打开与编译工程

TobudOS（原 TencentOS tiny）官方开源仓库源码根目录为TobudOS/。当前仓库中，hello_world 示例源码位于 examples/hello_world/hello_world.c，对应的板级 KEIL 工程可参考 board/BearPi_STM32L431RC/KEIL/hello_world 等目录。

该示例创建了两个 TencentOS tiny 任务，交替运行打印消息：

void task1_entry(void *arg) { while (1) { printf("###I am task1\r\n"); tos_task_delay(2000); } } void task2_entry(void *arg) { while (1) { printf("***I am task2\r\n"); tos_task_delay(1000); } } void application_entry(void *arg) { tos_task_create(&task1, "task1", task1_entry, NULL, 3, task1_stk, TASK1_STK_SIZE, 0); tos_task_create(&task2, "task2", task2_entry, NULL, 3, task2_stk, TASK2_STK_SIZE, 0); }

打开工程后，展开工程导航中的 examples 目录即可看到源码。点击 MDK 工具栏编译按钮（Rebuild All）编译整个工程。

4.2 下载与运行

1. 先配置下载环境：进入 Debug 设置，选择 ST-Link Debugger，并将 Flash Download 配置为对应的 STM32L0 器件算法；
2. 编译完成后点击工具栏LOAD按钮下载程序；
3. 连接好串口，在 PC 串口助手中即可看到两个任务交替运行、打印消息并完成计数，输出形式类似：

###I am task1 ***I am task2 ***I am task2 ###I am task1 ...

（task1 每 2 秒打印一次，task2 每 1 秒打印一次，符合tos_task_delay的延时设定。）

更多 TobudOS 基础内核的使用可参考内核开发指南：doc/04.Development_Manual.md 与 SDK 文档：doc/05.SDK_Manual.md。

5. 使用 AT 框架驱动 LoRaWAN 节点对接腾讯云 IoT Explorer

本节实验场景：一台 LoRa 温湿度传感器接入物联网开发平台，通过平台远程查看传感器的温度、湿度，并可远程配置传感器的上报周期。整体链路为：

LoRa 节点(RHF76 模组) ⇄ LoRa 网关(LRWAN_GS) ⇄ 腾讯云物联网开发平台 （AT 框架驱动） （UDP 透传） （控制台/数据解析）

5.1 控制台操作：LoRa 节点

创建项目和产品

1. 登录物联网开发平台控制台，选择【新建项目】；
2. 填写项目基本信息后保存：项目名称输入"LoRa 温湿度传感器演示"（或其他名称），项目描述按实际需求填写；
3. 项目新建成功后，即可新建产品。

新建产品

1. 进入项目产品列表页，单击【新建产品】；
2. 填写产品基本信息：
   • 产品名称：输入"温湿度传感器"或其他名称；
   • 产品类型：选择"温湿度传感器"；
   • 认证方式：选择"密钥认证"；
   • 通信方式：选择LoRaWAN；
3. 产品新建成功后，可在产品列表页查看该产品。

创建数据模板

单击产品名称进入产品配置页，在【自定义功能】下单击【新建功能】，自定义产品功能。本示例需要 3 个属性，与 examples/LoRaWAN/lora_demo.c 头部注释中的数据模板一一对应：

配置 LoRaWAN 参数

在设备开发页面中按需调整 LoRaWAN 参数配置，本示例使用默认的OTAA入网配置。

设备数据解析

LoRa 类资源受限设备不适合直接传输 JSON 格式数据，因此平台提供"设备数据解析"能力，将设备原始数据（字节流）转化为产品 JSON 数据。

设备数据协议：

• 设备上行数据共 4 字节：第 1 字节为温度，第 2 字节为相对湿度，第 3、4 字节为上报周期（单位秒）；
• 设备下行数据为 2 字节：上报周期（单位秒）。

上行数据解析脚本：主函数为RawToProtocol，入参为fPort（设备上报的 LoRaWAN 协议数据的 FPort 字段）和bytes（FRMPayload 字段），出参为产品数据模板协议格式的对象：

function RawToProtocol(fPort, bytes) { var data = { method: "report", clientToken: new Date(), params: {}, }; data.params.temperature = bytes[0]; data.params.humidity = bytes[1]; data.params.period = bytes[2] | (bytes[3] << 8); return data; }

这段脚本与节点端 examples/LoRaWAN/lora_demo.c 中dev_data_t的打包顺序完全对应——节点将temperature、humidity各占 1 字节、period占 2 字节（小端）序列化后经tos_lora_module_send上报。

下行数据解析脚本：主函数为ProtocolToRaw，入参为产品数据模板协议格式的对象，出参为至少 3 个字节的数组：

• 第 1 字节：下发给设备的 LoRaWAN 协议数据的 FPort 字段；
• 第 2 字节：MType（0 表示 Unconfirmed Data Down，1 表示 Confirmed Data Down）；
• 第 3 字节起：FRMPayload 字段。

function ProtocolToRaw(obj) { var data = new Array(); data[0] = 5; // fport=5 data[1] = 0; // unconfirmed mode data[2] = obj.params.period & 0x00ff; data[3] = (obj.params.period >> 8) & 0x00ff; return data; }

脚本模拟测试：在数据解析页面下方的模拟调试工具中验证脚本。

• 上行消息：设备原始数据0x113DB80B转为数组为[17, 69, 30, 0]（对应温度 17、湿度 69、周期 30 秒，bytes[2] | (bytes[3] << 8) = 30），填入上行数据编辑框后单击【运行】，右侧即可查看解析结果；
• 下行消息：填入{"params": {"period": 15}}，验证下行解析输出为 4 字节数组[5, 0, 15, 0]（fport=5、非确认模式、period 小端两字节）。

数据解析脚本配置界面如下图所示：

创建测试设备

在设备调试页面单击【新建设备】，设备名设为dev001。DevEUI 等信息可从 LoRa 节点开发板背面贴纸上获取。

5.2 控制台操作：LoRa 网关

1. 登录物联网开发平台控制台，选择上文对应的项目；
2. 在左侧工具列表中选择【服务中心】>【LoRa 网关管理】；
3. 进入 LoRa 网关管理页面，选择【添加网关】；
4. 填写网关基本信息：
   • 网关名称：本示例填写 GW1；
   • GwEUI：网关唯一 ID。本例根据 ST NUCLEO LoRa GW 背部的 MAC 地址，将 6 字节 MAC 地址的中间补足0xffff得到；
   • 是否公开：选择"是"，表示社区开发者可在社区网络查看该网关，并可通过该网关进行 LoRa 节点接入；选择"否"，则仅用户自己能查看该网关；
5. 网关新建成功后，可在网关列表页查看 GW1。

5.3 LoRa 网关实物操作

硬件连接

整个系统由 LRWAN_GS_LF1 网关（网关模组 + STM32F746 Nucleo 核心板）、5V 适配器和电脑组成：

1. 使用 5V 适配器通过 USB 线连接到网关模组的 Micro USB 接口，为整个网关供电；
2. Nucleo 核心板上的 Micro USB 口（非以太网口一侧）通过 USB 线连接 PC，实现虚拟串口功能；
3. 网关开发板通过网线连接上一级路由器的 LAN 口，通过 DHCP 方式连接以太网。

串口准备

1. 硬件连接成功后，打开 PC 设备管理器查看网关对应串口（请确保已安装 ST-Link 驱动）；
2. 打开串口工具并配置：端口号（示例为 COM5）、波特率 115200，然后打开串口。

配置修改

1. 按上图完成硬件连接和系统搭建；
2. 配置服务器地址：本示例设置为腾讯云物联网开发平台的 LoRa 服务器地址（接入域名loragw.things.qcloud.com，接入端口 1700）：

AT+PKTFWD=loragw.things.qcloud.com,1700,1700

3. 配置频率计划：调整频点信息到 486.3MHz ~ 487.7MHz，指令需要逐条发送：

AT+CH=0,486.3,A AT+CH=1,486.5,A AT+CH=2,486.7,A AT+CH=3,486.9,A AT+CH=4,487.1,B AT+CH=5,487.3,B AT+CH=6,487.5,B AT+CH=7,487.7,B AT+CH=8,OFF AT+CH=9,OFF

4. 其他指令：
   • AT+log=on：打开网关日志；
   • AT+EUI：查询网关 ID。

运行

通过AT+Reset复位网关，开始服务器连接。从串口日志查看：

LORAWAN SERVER: loragw.things.qcloud.com

表明服务器地址修改成功。

Ethernet started DHCP IP: 192.168.3.249 Downlink UDP Connected Uplink UDP Connected

表明网关 DHCP 入网成功，网络连接正常。

5.4 LoRa 节点实物操作

Step 1：下载 LoRaWAN 例程

当前仓库中，LoRaWAN 示例源码位于 examples/LoRaWAN/lora_demo.c 与 examples/LoRaWAN/lora_demo.h，对应板级 KEIL 工程可参考 board/TencentOS_tiny_EVB_MX_Plus/KEIL/lorawan 等目录。示例工程包含 STM32L073 外设驱动、TobudOS 内核、AT 框架、RHF76 LoRaWAN 模组驱动与 LoRaWAN 示例案例。

Step 2：代码修改

1）修改 examples/LoRaWAN/lora_demo.c 中的入网参数，填入节点对应的DevEUI 和 AppKEY（可从 LoRa 节点开发板背面贴纸获取）：

tos_lora_module_join_otaa("8cf957200000f806", "8cf957200000f8061b39aaaaad204a72");

2）修改 devices/rhf76_lora/RHF76.h 中的信道设置宏。文档示例原计划使用 80~87 信道：

#define RHF76_ATCMD_SET_CHANNEL "at+ch=num,80-87\r\n"

（注意：当前仓库的 RHF76.h 中该宏默认已是at+ch=num,80-87\r\n，如你的模组需要其它信道区间，按需调整即可。）

Step 3：编译

单击 MDK 工具栏【Rebuild All】编译整个工程。

Step 4：下载

单击 MDK 工具栏【Download】下载编译好的固件。

查看运行结果

1. 节点下载好固件后会自动重启运行，从串口即可查看设备运行日志；

2. 看到如下日志，即说明 LoRa 节点已经通过网关成功入网：

--->+JOIN: Network joined --->+JOIN: NetID 000035 DevAddr 6B:CC:9B:5D

从源码角度看，这段入网流程由 devices/rhf76_lora/RHF76.c 中的rhf76_join_otaa()完成：依次执行设置 LWOTAA 模式（AT+MODE=LWOTAA）、写入 DevEUI（AT+ID="deveui","..."）、写入 AppKey（AT+KEY="appkey",...），等待 2 秒后发送AT+join并期望回显+JOIN: Network joined。

5.5 查看设备状态

1. 保持 LoRa 节点和 LoRa 网关为运行状态；
2. 进入【控制台】>【产品开发】>【设备调试】，可查看到设备dev001；
3. 单击【调试】进入设备详情页；
4. 单击【设备属性】，可查询设备上报到开发平台的最新数据及历史数据：
   • 设备属性的最新值：显示设备上报的最新数据；
   • 设备属性的更新时间：显示数据的更新时间；
5. 单击【查看】，可查看某个属性的历史上报数据。

5.6 查看设备通信日志

单击【设备日志】，可查询该设备某段时间范围内的所有上下行数据：

• 上行：设备端上报到开发平台的数据；
• 下行：从开发平台下发到设备的数据。

5.7 在线调试（远程修改上报周期）

1. LoRa 节点成功连接平台后，在控制台【设备调试】列表单击【调试】进入在线调试；
2. 将"上报周期"设置为 15 秒，单击【发送】；
3. 查看 LoRa 节点串口日志，可看到已成功接收下发的数据。

注意：本示例的 LoRa 节点是LoRaWAN Class A 类设备，这类设备不会立即收到下行数据，需要在节点有数据上行后，服务器才会向该设备下发数据。因此，在 LoRa 节点上报数据之后，才能看到下发的周期调整命令。

节点串口会显示如下日志，表示下发指令已成功到达设备端：

rhf76_incoming_data_process 4: 0F00 len: 2 data[0]: 15 data[1]: 0 report_period: 15

6. 从源码理解 AT 框架与 LoRaWAN 模组驱动

6.1 模组驱动统一抽象：lora_module_t

TobudOS 通过 net/lora_module_wrapper/lora_module_wrapper.h 定义了 LoRa 模组驱动的统一接口lora_module_t，屏蔽不同 LoRa 模组的差异：

typedef struct lora_module_st { int (*init)(void); int (*join_otaa)(const char *deveui, const char *appkey); int (*join_abp)(const char *deveui, const char *devaddr, const char *nwkskey, const char *appskey); int (*send)(const void *buf, size_t len); int (*send_unconfirmed)(const void *buf, size_t len); int (*close)(void); lora_recv_callback_t recv_callback; } lora_module_t;

devices/rhf76_lora/RHF76.c 中，RHF76 模组通过lora_module_rhf76这个结构体实例接入该框架；rhf76_lora_init()完成三件事：

int rhf76_lora_init(hal_uart_port_t uart_port) { tos_at_init(uart_port, rhf76_at_event, sizeof(rhf76_at_event) / sizeof(rhf76_at_event[0])); tos_stopwatch_delay_ms(1000); tos_lora_module_register(&lora_module_rhf76); tos_lora_module_init(); }

• tos_at_init()：初始化 AT 框架并注册事件表；
• tos_lora_module_register()：注册 RHF76 模组驱动；
• tos_lora_module_init()：调用rhf76_init()，依次执行退出低功耗、复位、设置 Class A、设置 CN470 频段、设置信道、关闭 ADR、设置非确认消息重发次数等初始化序列（对应 RHF76.c 中的rhf76_init()）。

6.2 应用层调用链

在 examples/LoRaWAN/lora_demo.c 的application_entry()中，应用只需 4 行代码即可完成整个 LoRaWAN 业务：

rhf76_lora_init(HAL_UART_PORT_1); tos_lora_module_recvcb_register(recv_callback); tos_lora_module_join_otaa("8cf957200000fa57", "8cf957233333fa572059eeeeed204a72"); while (1) { /* 采集并打包温度、湿度、周期 */ dev_data_wrapper.u.dev_data.temperature = temperature / 10; dev_data_wrapper.u.dev_data.humidity = humidity / 10; dev_data_wrapper.u.dev_data.period = report_period; tos_lora_module_send(dev_data_wrapper.u.serialize, sizeof(dev_data_t)); tos_task_delay(report_period * 1000); }

• tos_lora_module_recvcb_register()注册下行数据回调recv_callback，其解析逻辑与 5.1 节的下行协议一致：单字节则report_period = data[0]，两字节则report_period = data[0] | (data[1] << 8)；
• tos_lora_module_send()内部调用rhf76_send()，将 4 字节业务数据转为十六进制 ASCII 字符串，通过AT+CMSGHEX="..."发送并等待+CMSGHEX: ACK Received回显确认；
• 节点按report_period秒周期循环上报，实现"平台远程修改上报周期"的闭环。

6.3 AT 事件驱动：下行数据的接收

AT 框架（见 net/at/include/tos_at.h）维护一个事件表，模组主动上报的 URC 消息会触发对应回调。RHF76 的接收事件注册为：

at_event_t rhf76_at_event[] = { { "+CMSGHEX: PORT:", rhf76_incoming_data_process }, { "+MSGHEX: PORT:", rhf76_incoming_data_process } };

rhf76_incoming_data_process()从串口读取"引号包裹的十六进制数据，转换为字节流后回调到recv_callback，最终落到report_period的更新上。这也是 5.7 节在线调试中rhf76_incoming_data_process 4: 0F00日志的来源（0F00即 period=15 的小端两字节）。

6.4 更多 LoRaWAN 工程参考

仓库中还提供了多种基于 RHF76/RHF0M 模组的 LoRaWAN 工程变体，可作进一步参考：

• board/TencentOS_tiny_EVB_MX_Plus/BSP/LoRaWAN/lora_demo.c：在 LoRaWAN 上报基础上叠加了 shell 交互与消息队列，发送失败连续超过 10 次会触发系统复位重连；
• board/TencentOS_tiny_EVB_LX/BSP/LoRaWAN/lora_demo.c：RISC-V 平台（EVB_LX）的对应版本；
• board/TencentOS_Tiny_EVB_STM32WL/KEIL/lorawan：基于 STM32WLE5（单芯片集成 Cortex-M4 与 SX126x IP）的 LoRaWANOpenCPU方案，即 MCU 与射频集成在同一芯片内，其快速入门文档见 doc/26.TencentOS_tiny_EVB_WL_Quick_Start.md。

7. 常见问题排查

• 节点始终无法入网（未出现+JOIN: Network joined）：检查 DevEUI/AppKey 是否与节点背面贴纸一致、控制台设备是否为 OTAA 入网方式、网关是否已入网且服务器地址配置正确、节点信道（at+ch=num,80-87）是否与网关频点（486.3MHz ~ 487.7MHz）匹配。
• 控制台下发后节点收不到数据：LoRaWAN Class A 设备只能在上行后的接收窗口收下行数据，请先确认节点有数据上报（串口可见+CMSGHEX: ACK Received），再在控制台发送下行指令。
• 串口无输出：确认串口工具端口号与波特率（115200）正确，ST-Link 驱动已安装，且设备管理器无黄色感叹号。
• 编译报器件型号错误：确认已安装对应 MCU 的 Pack（STM32L0 系列对应Keil.STM32L0xx_DFP），并在 MDK Options for Target 中正确选择 Device。