MCU和基于STM32超低功耗器件的分立解决参考方案

STM32WL最近获得了对Acklio的SCHC嵌入式库的支持，使工程师能够从LoRa网络上新的压缩和IP端到端通信中受益。意法半导体授权合作伙伴提供基于意法半导体首款带LoRa收发器的MCU和基于STM32超低功耗器件的分立解决方案的参考方案。例如，它可以在NUCLEO-WL55JC，B-L072Z-LRWAN1发现套件和带有支持LoRa的盾牌的NUCLEO-L476RG上运行。

开发人员可以申请免费的评估许可证，该许可证涵盖单个 IP 网络中多达 50 台设备。该技术依赖于IETF标准，确保其大规模采用和支持，同时提供定制实施的能力。因此，该解决方案克服了低功耗广域网固有的一些挑战。

低功耗广域网 （LPWAN） 背后的挑战

为什么物联网使用不同的互联网技术？

虽然物联网的名字来自改变世界的网络，但物联网并不总是依赖于传统的互联网协议。例如，用户数据报协议（UDP）无处不在，被无数应用程序使用。但是，对于具有巨大计算和内存限制的低功耗设备，它并不是首选解决方案。微控制器有UDP实现，但开发人员不会使用它们来连接数千个传感器。因此，开发人员使用需要较少内存或计算吞吐量的协议。问题在于，这些技术并不总是提供使互联网如此实用的机会，例如每个设备的IP。

什么是LoRaWAN和SCHC上的IPv6？

为了克服这些挑战，LoRa联盟最近推出了基于LoRaWAN的IPv6。顾名思义， 它使物联网产品能够获得 IPv6 地址，以促进安全通信并通过 LoRa 网络享受 IP 数据包的实用性。此外，基于LoRaWAN的IPv6指定了一种称为SCSC（发音为“chic”）的压缩和分段技术。最近由IETF定义， 它缩小了有效载荷和标头，如果它们大于LoRaWAN的MTU，则可以分解消息.SCHC 通过定义反映大多数包外观的上下文和框架来工作。因此，发送方可以省略大量标头数据，因为它可以由接收方从上下文中重建。

提高 LoRaWAN 效率的解决方案

SCHC如何比较？

通过具有低功耗设备的网络压缩信息的想法并不新鲜。然而， 有人可能会问为什么 LoRa 联盟选择了 SCHC.比利时根特大学的研究人员发表了一篇论文1在2019年，这回答了这个问题。在其中，作者将SCHC与6LoWPAN压缩和分段机制进行了比较，并得出结论，SCHC需要“更少的内存”，并使用“在标头开销，可靠性和交换的数据包总数方面为LPWAN设备使用更合适的压缩和分段机制”。

Acklio在STM32上的实现

开发人员面临的挑战是实现 SCHC。该标准定义了主要规范，但集成到应用程序中则完全是另一回事。因此，Acklio提供了一个运行在STM32上的SCHC嵌入式库，甚至提供了通过DLMS/COSEM对智能电表应用压缩的能力。事实上，根据智能能源国际的说法，DLSM / COSEM是“最广泛接受的公用事业仪表数据交换国际标准”。用最简单的术语来说，DLSM（设备语言消息规范）塑造消息，COSEM（能量计量的 COmpanion 规范）定义其中的内容。它实现了设备之间的互操作性，并为行业提供了标准。

Acklio的STM32设备库可以压缩IPv6 / UDP标头和DLMS包装器，以提供高达90%的减少和75%的数据包本身压缩。因此，智能电表需要传输更少的数据，从而减少其网络使用量并缩短系统保持清醒所需的时间。它还提高了设计的可持续性。更低的能源和数据要求也意味着更少的维护和更长的单个电池的使用寿命。为了帮助开发人员入门，Acklio提供了一个DLMS Gurux服务器，客户端应用程序和示例代码。此外，使用STM32WL，这是第一款带有嵌入式LoRa收发器的MCU，可以帮助减少物料清单并简化设计。

审核编辑：郭婷