实战经验|如何在用户应用中开启LoRaCAD

在 STM32WL LoRa 某些应用中，尤其是电池供电的设备上，需要按需发送数据，如下发指令，让 STM32WL LoRa 发送数据，或做相应的操作。为了降低功耗，STM32WL不能一直处于接收状态，这样功耗会很高。我们可以开启 LoRa CAD(信道活动检测)功能，STM32WL 通过开启 CAD 功能，检测前导码的前 1/2/4/8/16 个码元，当检测到 LoRa(唤醒)信号后再开启接收，否则系统进入低功耗，这样会极大的降低系统的整体功耗。

LoRa 信号可以在低于噪声强度的情况下被正确解调。所以，仅简单通过 RSSI 确定信道是否被占用是行不通的，需要通过信道活动检测 CAD 来检测 LoRa 信号。 

LoRa 包帧格式，如下图，前导码，可选报头，有效数据负载。信道活动检测 CAD 模式旨在以尽可能高的功耗效率检测信道上的 LoRa 前导码。

STM32WL LoRa CAD 检测方法：

STM32WL LoRa 设备设置好频率和扩频因子，开启CAD 模式，（注意：无论是否检测到 LoRa 信号，都会产生CAD 检测完成中断 SUBGHZ_IT_CAD_DONE）；当有匹配（相同的频率和扩频因子）的 LoRa 信号检测到时，就会产生 CAD 检测到中断 SUBGHZ_IT_CAD_ACTIVITY_DETECTED，SUBGHZ_IT_CAD_DONE 也会产生，并且 SUBGHZ_IT_CAD_DONE和 SUBGHZ_IT_CAD_ACTIVITY_DETECTED 会同时产生。

所以，可通过在产生SUBGHZ_IT_CAD_DONE 中断时是否也同时产生了SUBGHZ_IT_CAD_ACTIVITY_DETECTED 中断来区别是否检测到了 LoRa 信号，进而调用相应的回调函数，或做相应的处理。

Drivers\STM32WLxx_HAL_Driver\Src\stm32wlxx_hal_subghz.c 中HAL_SUBGHZ_IRQHandler

Middlewares\Third_Party\SubGHz_Phy\stm32_radio_driver\radio_driver.c

Middlewares\Third_Party\SubGHz_Phy\stm32_radio_driver\radio.c 中RadioIrqProcess 函数中

STM32Cube_FW_WL_V1.3.0 的驱动中已经支持 CAD 功能 :

Middlewares\Third_Party\SubGHz_Phy\radio.h
Middlewares\Third_Party\SubGHz_Phy\radio_ex.h
Middlewares\Third_Party\SubGHz_Phy\radio_def.h
Middlewares\Third_Party\SubGHz_Phy\stm32_radio_driver\radio_driver.h
Middlewares\Third_Party\SubGHz_Phy\stm32_radio_driver\radio_driver.c
Middlewares\Third_Party\SubGHz_Phy\stm32_radio_driver\radio.c 

但是如何在用户应用中加入 CAD 功能呢？下面介绍如何在示例工程SubGHz_Phy_Per 中开启 CAD 功能。

3.1.修改 subghz_phy_app.h 中配置

选择 MODEM 类型为 LORA

设置 CAD 检测的频率和 LORA 接收参数

根据扩频因子 LORA_SPREADING_FACTOR 设置相应的 CAD 检测参数

3.2.在 subghz_phy_app.c 中配置声明

包含头文件 radio_driver.h

修改测试模式为 RADIO_RX

可选，设置串口输出为红色 RED 和绿色 GRN 时的配置

定义 CAD 检测结果标志 RadioCadDone_flag

定义 CAD 检测计数 cad_max_count，cad_count 和 detect_count

声明 CAD 检测完成事件后执行的函数 OnCadDone

声明 CAD 状态机处理函数 Cad_Process

3.3.在subghz_phy_app.c 中配置 SubghzApp_Init 函数

在 SubghzApp_Init 函数中，打印 LoRa 配置参数(可选)

在 RadioEvents 中注册 CAD 检测到要执行的回调函数 OnCadDone

设置 CAD 检测的频率，接收参数，最大包长，CAD 检测的参数

开启 CAD

注册 CAD 状态机处理函数 Cad_Process

3.4.在 subghz_phy_app.c 中配置 CAD 检测完成处理函数和状态机处理函数

本 LAT 举例介绍了 LoRa CAD 应用场景，STM32WL LoRa CAD 的原理和相关的驱动，着重介绍了如何在示例工程(SubGHz_Phy_Per)中添加 LoRa CAD 功能。 

在此基础之上也可以很容易在 SubGHz_Phy_PingPong 和 SubGHz_Phy_AT_Slave示例工程中加入 LoRa CAD 功能。 

当然也可以在 LoRaWAN_End_Node 示例工程中加入 LoRa CAD，但是还需要调整如下驱动，后续再补充介绍。 

Middlewares\Third_Party\LoRaWAN\Mac\LoRaMacInterfaces.h
Middlewares\Third_Party\LoRaWAN\Mac\LoRaMac.c
Middlewares\Third_Party\LoRaWAN\LmHandler\LmHandler.h
Middlewares\Third_Party\LoRaWAN\LmHandler\LmHandler.c