【Zephyr 系列 16】构建 BLE + LoRa 协同通信系统：网关转发与混合调度实战

🧠关键词：Zephyr、BLE、LoRa、混合通信、事件驱动、网关中继、低功耗调度
📌面向读者：希望将 BLE 和 LoRa 结合应用于资产追踪、环境监测、远程数据采集等场景的开发者
📊篇幅预计：5300+ 字

🧭 背景与需求

在许多 IoT 项目中，单一通信方式往往难以兼顾近场数据采集与远程数据上传。典型案例包括：

🏷️ 资产标签周期广播数据（BLE）

📶 远程网关将 BLE 数据上传至服务器（LoRa / NB-IoT）

🔋 对终端功耗有严格要求（仅广播 + 无连接）

目标：构建一个BLE + LoRa 混合通信网关系统

🧱 系统组成

📦 项目模块划分

ble_lora_gateway/
├── src/
│   ├── main.c
│   ├── ble_scan.c
│   ├── lora_tx.c
│   ├── data_buffer.c
│   ├── event_loop.c
│   └── config.c
└── prj.conf

🧠 架构总览图（模块 + 通信）

🧠 BLE 广播接收（ble_scan.c）

目标：

使用 Zephyr API 开启广播监听

解析 0xFF 厂商字段（传感器数据）

过滤 MAC/UUID 等字段

代码核心：

static void device_found(const bt_addr_le_t *addr, int8_t rssi,
                         uint8_t type, struct net_buf_simple *ad)
{
    if (parse_adv(ad, &sensor_pkt)) {
        data_buffer_push(sensor_pkt);
        event_loop_notify(EVT_BLE_DATA_READY);
    }
}

🧠 数据结构设计

typedef struct {
    uint8_t mac[6];
    int16_t temperature;
    uint8_t humidity;
    uint8_t battery;
    int8_t rssi;
    uint64_t timestamp;
} sensor_data_t;

🧠 LoRa 模块通信（lora_tx.c）

支持两种模式：

AT 指令式（通过串口控制 LoRa 模块）

SPI 半双工式（用于 Semtech 模块）

示例（串口模式）：

void lora_send(const sensor_data_t *pkt)
{
    sprintf(cmd, "AT+SEND=%s,%d,%d,%d
", mac, temp, humi, rssi);
    uart_write(lora_uart, cmd, strlen(cmd));
}

🧠 事件驱动循环（event_loop.c）

使用 Zephyr k_msgq 或 k_work 驱动整个数据流程：

while (1) {
    event_t evt = event_queue_get();
    switch (evt) {
        case EVT_BLE_DATA_READY:
            sensor_data_t pkt;
            data_buffer_pop(&pkt);
            lora_send(&pkt);
            break;
    }
}

🧪 串口调试示例输出

BLE Packet Received:
MAC: A4:C1:38:10:11:22
TEMP: 23.4°C, HUMI: 56%, RSSI: -71
→ LORA_SEND: OK

📚 功耗优化建议

prj.conf 关键配置：

CONFIG_PM=y
CONFIG_TICKLESS_KERNEL=y
CONFIG_UART_ASYNC_API=y

🧠 支持扩展：数据聚合与批量上报

设定 buffer 容量为 10：

收到 10 个 sensor_data → 批量格式化成 JSON 串 → LoRa 一次发送

或者 30 秒无数据也触发定时发送

📱 可视化与远程平台对接

🔐 安全与数据完整性建议

📚 下一篇预告

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