#前言
最近在做一個LoRa物聯網網關的項目，網關的作用主要是管理連接的LoRa傳感器終端，將傳感數據通過協議轉換向上轉發到Internet，當然，也要處理下行的數據。
使用到的LoRa射頻芯片是SX1278，MCU為STM32F103RCT6，連接Internet用的是ESP8266+AT，且移植了FreeRTOS（單純是為了學習），開發環境是STM32CubeMX+Keil 5。由於之前沒負責過整個系統的開發，所以開此貼記錄一下開發過程，由於本人上學以來語文一直不好，所以文筆正在努力進步中，如果此文章有您覺得我說的不明白的地方，可以發送郵件到wanglu082@yeah.net，或者在文章下方評論，我看到會盡快回復您，多謝諒解！
LoRa網關項目——SX1278開發（二）
上一章介紹了整個工程的架構和選用的LoRa模塊，本章自然就來到了SX1278的初始化環節。
一. SX1278初始化
遇到有多個復雜的結構體的項目時，我個人不喜歡先去看一堆結構體的定義，而是先看代碼的邏輯，遇到一個不會的再去到Defination去研究，所以咱們直接看代碼。
1.1 注冊相關回調函數
/* 注冊相關的回調函數 */
RadioEvents.TxDone = OnTxDone;
RadioEvents.RxDone = OnRxDone;
RadioEvents.TxTimeout = OnTxTimeout;
RadioEvents.RxTimeout = OnRxTimeout;
RadioEvents.RxError = OnRxError;
什么？第一步居然不是 xxxInit ，這是因為下一步對SX1278初始化函數要傳入 RadioEvents ，所以要先對這個 RadioEvents 進行初始化，去到它的 Definantion 發現它的類型是 RadioEvents_t ，看一下它的定義：
/*!
* \brief Radio driver callback functions
*/
typedef struct
{
/*!
* \brief Tx Done callback prototype.
*/
void ( *TxDone )( void );
/*!
* \brief Tx Timeout callback prototype.
*/
void ( *TxTimeout )( void );
/*!
* \brief Rx Done callback prototype.
*
* \param [IN] payload Received buffer pointer
* \param [IN] size Received buffer size
* \param [IN] rssi RSSI value computed while receiving the frame [dBm]
* \param [IN] snr Raw SNR value given by the radio hardware
* FSK : N/A ( set to 0 )
* LoRa: SNR value in dB
*/
void ( *RxDone )( uint8_t *payload, uint16_t size, int16_t rssi, int8_t snr );
/*!
* \brief Rx Timeout callback prototype.
*/
void ( *RxTimeout )( void );
/*!
* \brief Rx Error callback prototype.
*/
void ( *RxError )( void );
/*!
* \brief FHSS Change Channel callback prototype.
*
* \param [IN] currentChannel Index number of the current channel
*/
void ( *FhssChangeChannel )( uint8_t currentChannel );
/*!
* \brief CAD Done callback prototype.
*
* \param [IN] channelDetected Channel Activity detected during the CAD
*/
void ( *CadDone ) ( bool channelActivityDetected );
}RadioEvents_t;
RadioEvents_t的參數全部是函數指針，使用函數指針我認為是C語言中進階高手的必經之路。到這可以推斷出SX1278的驅動是基於事件觸發回調函數的方式設計的，它的各類事件是通過DIO引腳通知的（后面會細說），在引腳的中斷函數里調用這些函數指針指向的回調函數，最終做出相應的操作，這種用硬件通知事件的方式還是第一次見到，學習了。
回調函數的實現后面再說，先對整個驅動做框架上的認知，這才是重點。
1.2 硬件初始化
其實，我將SX1278的初始化分為硬件初始化和軟件的初始化。硬件初始化就是有關GPIO引腳、SPI的初始化過程，說白了就是MCU能與SX1278進行通訊前期做的所有准備工作；而軟件的初始化就要建立能與SX1278通過SPI進行通訊的基礎上，它的任務是對其內部寄存器進行讀寫，使芯片處於默認的狀態。
軟硬件初始化過程都位於下面一行代碼中：
Radio.Init( &RadioEvents );
不要小看這區區一行代碼，里邊其實有非常復雜的實現過程，只是因為漂亮的封裝讓我們覺得它很簡單而已。
首先就是這個 Radio ，這個東西是個全局變量，在 sx1276-board.c 中定義，它本身是 Radio_s 類型的，與上面的 RadioEvents_t 類似，它也是一個成員全是函數指針的結構體，這兩個結構體都是在radio.h 中定義的，由於篇幅原因我把一些參數的注釋給刪了：
struct Radio_s
{
void ( *Init )( RadioEvents_t *events );
RadioState_t ( *GetStatus )( void );
void ( *SetModem )( RadioModems_t modem );
void ( *SetChannel )( uint32_t freq );
bool ( *IsChannelFree )( RadioModems_t modem, uint32_t freq, int16_t rssiThresh );
uint32_t ( *Random )( void );
void ( *SetRxConfig )( RadioModems_t modem, uint32_t bandwidth,
uint32_t datarate, uint8_t coderate,
uint32_t bandwidthAfc, uint16_t preambleLen,
uint16_t symbTimeout, bool fixLen,
uint8_t payloadLen,
bool crcOn, bool FreqHopOn, uint8_t HopPeriod,
bool iqInverted, bool rxContinuous );
void ( *SetTxConfig )( RadioModems_t modem, int8_t power, uint32_t fdev,
uint32_t bandwidth, uint32_t datarate,
uint8_t coderate, uint16_t preambleLen,
bool fixLen, bool crcOn, bool FreqHopOn,
uint8_t HopPeriod, bool iqInverted, uint32_t timeout );
bool ( *CheckRfFrequency )( uint32_t frequency );
uint32_t ( *TimeOnAir )( RadioModems_t modem, uint8_t pktLen );
void ( *Send )( uint8_t *buffer, uint8_t size );
void ( *Sleep )( void );
void ( *Standby )( void );
void ( *Rx )( uint32_t timeout );
void ( *StartCad )( void );
int16_t ( *Rssi )( RadioModems_t modem );
void ( *Write )( uint8_t addr, uint8_t data );
uint8_t ( *Read )( uint8_t addr );
void ( *WriteBuffer )( uint8_t addr, uint8_t *buffer, uint8_t size );
void ( *ReadBuffer )( uint8_t addr, uint8_t *buffer, uint8_t size );
void ( *SetMaxPayloadLength )( RadioModems_t modem, uint8_t max );
};
這個結構體其實就是將一些中間件層的函數封裝到一個結構體中，更加直觀和方便調用。上面說了，Radio 中函數指針的賦值在 sx1276-board.c 中實現：
const struct Radio_s Radio =
{
SX1276Init,
SX1276GetStatus,
SX1276SetModem,
SX1276SetChannel,
SX1276IsChannelFree,
SX1276Random,
SX1276SetRxConfig,
SX1276SetTxConfig,
SX1276CheckRfFrequency,
SX1276GetTimeOnAir,
SX1276Send,
SX1276SetSleep,
SX1276SetStby,
SX1276SetRx,
SX1276StartCad,
SX1276ReadRssi,
SX1276Write,
SX1276Read,
SX1276WriteBuffer,
SX1276ReadBuffer,
SX1276SetMaxPayloadLength
};
這里其實我覺得與我的想法產生分歧，sx1276-board 本身是板級支持包的文件，而這些函數都是中間件層的函數，這樣就需要再引入 sx1276.h ，那么為什么不把 Radio 的定義放在sx1276.c 中呢？
拋去這些，反正這下知道了，我們當前調用的 Radio.Init( &RadioEvents ) 其實最終是調用的 SX1276Init( &RadioEvents )
void SX1276Init( RadioEvents_t *events )
{
uint8_t i;
RadioEvents = events;
SX1276TimerInit(); /* 初始化定時器 */
SX1276IoInit(); /* 初始化GPIO, SPI */
SX1276Reset(); /* 初始化Reset引腳且進行硬件復位*/
RxChainCalibration( ); /* 執行LF和HF波段的接收鏈校准 */
SX1276SetOpMode( RF_OPMODE_SLEEP );
SX1276IoIrqInit( DioIrq ); /* 初始化使用到的DIO引腳 */
/* 給必要的寄存器賦初值 */
for( i = 0; i < sizeof( RadioRegsInit ) / sizeof( RadioRegisters_t ); i++ )
{
SX1276SetModem( RadioRegsInit[i].Modem );
SX1276Write( RadioRegsInit[i].Addr, RadioRegsInit[i].Value );
}
SX1276SetModem( MODEM_FSK ); /* 初始先是FSK模式, 后面會修改為LoRa模式 */
SX1276.Settings.State = RF_IDLE; /* 設置狀態為空閑態 */
}
這里面既包括硬件部分的初始化也包括軟件部分的初始化，下面會介紹軟件相關的，這里先說硬件。
-
SX1276TimerInit(); 首先是Timer的初始化，sx1278的發送和接收可以設置一個超時時間，超過這個時間需要產生相應發送/接收超時的中斷，這就需要定時器的參與，這里的定時器可以用硬件也可以用軟件，我最終是采用了FreeRTOS提供的軟件定時器，所以這部分在后面也會說。
-
SX1276IoInit(); 初始化片選引腳、SPI等對應的GPIO，配置SPI的模式，都很常規，沒什么好說的。
-
SX1276IoIrqInit( DioIrq ); 這里可以說一下，這個函數實現了將MCU與sx1278的DIO0~DIO5連接的引腳初始化。這些引腳被配置成輸入+外部中斷模式，當對應的事件發生時，就會向通過對應DIOx向MCU報告，MCU檢測到中斷信號就會執行外部中斷的中斷服務函數。一個DIO可以被配置成不同的事件，這個可以在sx1278的官方手冊中找到：
DIO的映射關系可以通過配置 RegDioMapping1 和 RegDioMapping2 寄存器來實現，后續的配置Rx和Tx的代碼中也會提到，到時候再說。
這個函數的傳入參數也有值得我學習的地方
DioIrqHandler *DioIrq[] = { SX1276OnDio0Irq, SX1276OnDio1Irq, SX1276OnDio2Irq, SX1276OnDio3Irq, SX1276OnDio4Irq, NULL };DioIrq 是一個指向 void 類型的指針數組（ DioIrqHandle 就是 void ），數組的內容是一些中斷服務函數的函數指針，這樣就可以通過 DioIrq[0]( ) 來訪問 SX1276OnDio0Irq( ) 了，在MCU對應DIOx引腳的中斷服務函數中可以看到這種訪問方式，不可不謂精彩！
1.3軟件初始化
說完了硬件，軟件部分其實就非常簡單了，我們只需要看懂官方給的驅動文件是在干嘛就行了，有時候它為什么要這么做我也不明白，手冊里寫的也不清楚。
- RxChainCalibration( ); 攤牌了，完全不懂，但是也不用修改什么。
- SX1276SetOpMode( RF_OPMODE_SLEEP ); 設置芯片為休眠模式，只有休眠模式才能對寄存器進行配置。
- SX1276SetModem( MODEM_FSK ); 配置調制方式，這里驅動先使用FSK模式，后面會修改為LoRa。
- SX1276.Settings.State = RF_IDLE; State 也是一個重要的參數，這個驅動也引入了狀態機的思想，共有4種狀態：RF_IDLE, RF_RX_RUNNING, RF_TX_RUNNING, RF_CAD
關於對寄存器配置的操作中，我也學習到了新的東西，就拿改變opMode為例，通過查手冊很容易知道是通過修改 RegOpMode 的 2-0 bit 來實現：
在驅動中是這樣實現的：
SX1276Write( REG_OPMODE, ( SX1276Read( REG_OPMODE ) & RF_OPMODE_MASK ) | opMode );他首先讀出了這個寄存器的原始內容，然后將它與上 RF_OPMODE_MASK ，RF_OPMODE_MASK 為 0xF8，這樣在與操作之后該寄存器的2-0bit全為0了，最終在或上要修改的opMode就能實現 2-0bit 安全的修改。學到了學到了！