4 系统设计
基于LoRa的组网通信系统由计算机终端、通信基站、集成通信模块的用户设备、具备通信功能的用户设备等组成，系统采用LoRa通信协议进行组网通信，实现命令或参数的下达，以及数据的采集与上传等功能。
外置天线设备1485通信接口适配器12V供电外置天线通信模块1SMA接口模块电路1计算机终端API接口USB接口上传下达界面软件通信基站SMA接口。。。设备10+12V供电接口通信模块10模块电路10设备16。。。设备11
图4.1 基于LoRa的组网通信系统组成示意图
4.1 系统组成
系统由计算机终端、通信基站、集成通信模块的用户设备（设备1~设备10）、具备通信功能的用户设备（设备11~设备16）等组成。
表1 设备清单
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序号 1 2 3 4 名称 通信基站 通信模块 基站天线 设备天线 数量 1台 10块 1套 10套 说明 提供技术手册。 提供技术手册。 SMA接口； 提供技术手册。 防水、防尘； SMA接口； 提供技术手册。 5 通信模块电缆 10套 每套含：一根300mm的SMA电缆；一根300mm的485通信电缆（含接插件，提供定义，3个信号线）；一根300mm的供电电缆（SMA接口）；一根485转USB电缆。 6 7 API接口软件 LoRa通信协议与MODBUS数据格式 1套 1套 提供使用说明书。 采用该通信协议和数据格式，可满足其他设备实现LoRa通信功能设计。 8
调试界面软件 1套 供系统集成调试用，提供说明书。 4.2 系统工作模式
因射频的特性决定了无线串口收发模块可以一发多收，不能同时多发一收，造成了射频组网的最大的障碍，因此，为了解决这个问题就只能够利用时间来实现组网，下面是无线LoRa收发模块实现多发一收的解决方案。
4.2.1 主机轮询的组网方式
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主机轮询方式组网是主机逐个查询的方式，该组网方式能够准确上传，并且相互设备之间不容易出现冲突，组网也比较稳定，但是缺点是主机轮询耗时间长。
这种组网方式适合那些对时间要求不高的组网应用。
主机轮询的组网方式原理很简单，通过点名的方式实现应答。如主机发送给1号从机，由于从机都有地址设别，因此只有从机1能够响应主机。从机1收到主机的命令后，将数据上传给主机。主机再以相同点的轮询方式轮询其它从机数据。
图4.2 主机轮询组网图
4.2.2 分时间片的组网方式
分时间片的组网方式对于组网数据收集来说是比简单的轮询方式快了很多，但是对从机的时间同步以及发送延迟要求高。
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图4.3 分时间片组网图
如图，这种组网方式是先由主机发起广播时间，从机收到后，同步自己的本地时间，同步完成后，根据自己的编号进行延时上传，从而实现多发一收的功能。这种组网方式收发数据时间节省很多，并且能够防止冲突，但是对软件延时等调整要求较高。
为保证数据传输的实时性，选择第二种方式分时间片的组网方式，实现整个系统的无线通信。 5 通信设计
5.1 MODBUS通信协议
MODBUS网络是一个工业通信系统，由带智能终端的可编程序控制器和计算机通过公用线路或局部专用线路连接而成。其系统结构既包括硬件、亦包括软件。它可应用于各种数据采集和过程监控。它已经成为一种通用工业标准。
MODBUS网络只有一个主机，所有通信都由它发出。网络可支持247个之多的远程从属控制器，但实际所支持的从机数要由所用通信设备决定。
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MODBUS协议定义了一个控制器能认识使用的消息结构，而不管它们是经过何种网络进行通信的。它描述了一个控制器请求访问其它设备的过程，如何回应来自其它设备的请求，以及怎样侦测错误并记录。它制定了消息域格局和内容的公共格式。
MODBUS网络以RTU模式进行通信，在消息中的每个8Bit字节按照原值传送，不做处理。这种方式的主要优点是：数据帧传送之间没有间隔，相同波特率下传输数据的密度要比ASCII高，传输速度更快。 5.2 MODBUS通信示意图
本系统由无线LoRa和有线485进行组网通信。均采用MODBUS通信协议RTU通信方式。可进行点对点通信和点（基站）对多（模块）通信。
具备通信功能485（MODBUS）监测主机LoRa（MODBUS）基站内置通信模块LoRa（MODBUS）LoRa
图5.1 基于LoRa的通信示意图
6 软件设计 6.1 软件流程图
监测主机界面软件主要对整个系统的运行状况进行监控。出
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基于LoRa的组网设计方案
