中级
30 分钟

使用 LG69TAMMD 和 ATmega644 构建移动 RTK 流动站

实现厘米级精度定位

RTK Rover Click with EasyAVR v7

已发布 6月 26, 2024

点击板

RTK Rover Click

开发板

EasyAVR v7

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega644

提高兼容RTK基站的位置数据精度。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

RTK Rover Click 基于Quectel Wireless Solutions的LG69TAMMD,这是一款多星座GNSS模块,具有高性能和高可靠性定位引擎,能够实现快速而精确的GNSS定位能力。LG69TAMMD具有双频支持,最多支持三个同时运行的全球星座,采用STMicroelectronics®的第五代定位接收器平台,具有80个跟踪和4个快速采集通道。它的特点是具有1m水平位置精度(24小时静态)和0.01m+1ppm的RTK精度,使用高性能的YB0017AA移动天线在开阔天空环境下和基站1公里范围内。LG69TAMMD的主要功能是PVT(RTK),即位置、速度和时间。按照IATF 16949:2016标准设计,LG69TAMMD默认GNSS星座为GPS+BDS+Galileo,并集成了LNA以提高灵敏度。它可以接收和跟踪中心频率为1575.42MHz和1176.45MHz的GPS L1 C/A和L5信号、Galileo E1和E5a信号,以及中心频率为1561.098MHz和1176.45MHz的北斗B1I和B2a信号。接收和跟踪北斗信号与GPS信号相结合,可以实现更高的覆盖率、改进的可靠性和更好的精

度。RTK Rover Click通过UART接口与MCU通信,常用的RX和TX引脚旁边还有一个数据准备引脚(INT),当缓冲传输满时通知主MCU接收数据。它还配备了一个USB Type C连接器,允许模块通过FT2232D(一个紧凑型USB转串行UART接口设备,旨在与USB主控制器高效配合操作)由个人计算机(PC)供电和配置。在支持RTK导航技术之前,该模块必须通过其UART端口接收RTK校正消息。在默认配置下,它将尝试根据接收到的校正数据实现最佳定位精度。当模块接收到RTCM消息的输入流时,它将进入RTK浮动模式,一旦解决了载波相位模糊性,它将进入RTK固定模式。通常情况下,Rover需要不到60秒的时间就可以解决载波模糊性并从RTK浮动模式转为RTK固定模式。除了接口引脚外,该板还使用了一些额外的mikroBUS™引脚。一个低电平复位信号和一个板载复位按钮,通过mikroBUS™插座的RST引脚执行模块的复位功能。WUP引脚执行模块唤醒,SHD引脚通过mikroBUS™插座的AN引脚提供开关操作,用于打开/关闭

LG69TAMMD的电源。该模块可以通过mikroBUS™插座的RST引脚上的BT引脚使用引导下载模式进行固件更新,旁边有一个标记为PPS的蓝色LED指示灯,用于时间脉冲信号信息和指示。模块通过在启动序列期间保持BT引脚处于低逻辑状态进入正常操作模式,否则,当引脚在启动期间处于高逻辑状态时,模块进入引导下载模式。此Click板™的一个特定附加功能是几个测试点,使得可以启用附加的模块功能,如RTK定位状态指示器、来自车轮旋转传感器的轮辙脉冲信号、默认情况下的校正UART或NMEA输出/原始数据输出。此Click板™可以与3.3V和5V MCU一起使用。作为其主要电源,LG69TAMMD使用从MCP1826 LDO获得的3.3V,但也可以使用一个硬币形电池作为额外的备用电源。在使用不同逻辑电平的MCU之前,板必须进行适当的逻辑电压电平转换。此外,该Click板™还配备了一个库,包含易于使用的功能和示例代码,可作为进一步开发的参考。

RTK Rover Click hardware overview image

功能概述

开发板

EasyAVR v7 是第七代AVR开发板,专为快速开发嵌入式应用的需求而设计。它支持广泛的16位AVR微控制器,来自Microchip,并具有一系列独特功能,如强大的板载mikroProg程序员和通过USB的在线电路调试器。开发板布局合理,设计周到,使得最终用户可以在一个地方找到所有必要的元素,如开关、按钮、指示灯、连接器等。EasyAVR v7 通过每个端口的四种不同连接器,比以往更高效地连接附件板、传感器和自定义电子产品。EasyAVR v7 开发板的每个部分

都包含了使同一板块运行最高效的必要组件。一个集成的mikroProg,一个快速的USB 2.0程序员,带有mikroICD硬件在线电路调试器,提供许多有价值的编 程/调试选项和与Mikroe软件环境的无缝集成。除此之外,它还包括一个干净且调节过的开发板电源供应模块。它可以使用广泛的外部电源,包括外部12V电源供应,7-12V交流或9-15V直流通过DC连接器/螺丝端子,以及通过USB Type-B(USB-B)连接器的电源。通信选项如USB-UART和RS-232也包括在内,与

广受好评的mikroBUS™标准、三种显示选项(7段、图形和基于字符的LCD)和几种不同的DIP插座一起,覆盖了广泛的16位AVR MCU。EasyAVR v7 是Mikroe快速开发生态系统的一个组成部分。它由Mikroe软件工具原生支持,得益于大量不同的Click板™(超过一千块板),其数量每天都在增长,它涵盖了原型制作和开发的许多方面。

EasyAVR v7 horizontal image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

ATmega644

建筑

AVR

MCU 内存 (KB)

64

硅供应商

Microchip

引脚数

40

RAM (字节)

4096

你完善了我!

配件

GNSS L1/L5主动外部天线(YB0017AA)是Quectel的一款主动贴片天线,支持GNSS L1/L5 BD B1/B2 GLONASS L1,凭借其高增益和高效率,在车队管理、导航、RTK和许多其他跟踪应用中提供出色的性能。这款磁性安装天线尺寸为61.5×56.5×23mm,设计用于与各种地面平面尺寸或在自由空间中工作,并通过3米长的SMA公头连接线连接到设备。

RTK Rover Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Shutdown
PA7
AN
Reset
PA6
RST
Module Wake-Up
PA5
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Boot Download Mode
PD4
PWM
Data Ready Interrupt
PD2
INT
UART TX
PD1
TX
UART RX
PD0
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

RTK Rover Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

EasyAVR v7 front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以EasyAVR v7作为您的开发板开始。

EasyAVR v7 front image hardware assembly
GNSS2 Click front image hardware assembly
GNSS2 Click complete accessories setup image hardware assembly
EasyAVR v7 Access DIP MB 1 - upright/background hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
NECTO Compiler Selection Step Image hardware assembly
NECTO Output Selection Step Image hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Necto DIP image step 7 hardware assembly
EasyPIC PRO v7a Display Selection Necto Step hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Necto PreFlash Image hardware assembly

实时跟踪您的结果

应用程序输出

1. 应用程序输出 - 在调试模式下,“应用程序输出”窗口支持实时数据监控,直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境,以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输,实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置,以确保正常运行。有关分步设置说明,请参考提供的教程

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据,使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置,请按照提供的教程,其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时,请使用以下函数:plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式,用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称,并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持

库描述

该库包含 RTK Rover Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • rtkrover_generic_read - 此函数使用UART串行接口读取所需数量的数据字节。

  • rtkrover_clear_ring_buffers - 此函数清除UART传输和接收环形缓冲区。

  • rtkrover_parse_gngga - 此函数从读取的响应缓冲区解析GNGGA数据。

开源

代码示例

完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。

/*!
 * @file main.c
 * @brief RTK Rover Click Example.
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of RTK Rover click by reading and displaying
 * the GPS coordinates.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and logger.
 *
 * ## Application Task
 * Reads the received data, parses the GNGGA info from it, and once it receives the position fix
 * it will start displaying the coordinates on the USB UART.
 *
 * ## Additional Function
 * - static void rtkrover_clear_app_buf ( void )
 * - static err_t rtkrover_process ( rtkrover_t *ctx )
 * - static void rtkrover_parser_application ( char *rsp )
 *
 * @note
 * The click board comes with the default baud rate of 460800, but the baud rate is set to 115200
 * in the example due to code portability and speed limitations of some MCUs. So in order to run
 * the example you will need to adjust the baud rate using Quectel QGNSS evaluation software.
 * 
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "rtkrover.h"
#include "string.h"

#define PROCESS_BUFFER_SIZE 200

static rtkrover_t rtkrover;
static log_t logger;

static char app_buf[ PROCESS_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
static int32_t app_buf_len = 0;

/**
 * @brief RTK Rover clearing application buffer.
 * @details This function clears memory of application buffer and reset its length.
 * @return None.
 * @note None.
 */
static void rtkrover_clear_app_buf ( void );

/**
 * @brief RTK Rover data reading function.
 * @details This function reads data from device and concatenates data to application buffer.
 * @param[in] ctx : Click context object.
 * See #rtkrover_t object definition for detailed explanation.
 * @return @li @c  0 - Read some data.
 *         @li @c -1 - Nothing is read.
 * See #err_t definition for detailed explanation.
 * @note None.
 */
static err_t rtkrover_process ( rtkrover_t *ctx );

/**
 * @brief RTK Rover parser application function.
 * @details This function parses GNSS data and logs it on the USB UART. It clears app and ring buffers
 * after successfully parsing data.
 * @param[in] ctx : Click context object.
 * See #rtkrover_t object definition for detailed explanation.
 * @param[in] rsp Response buffer.
 * @return None.
 * @note None.
 */
static void rtkrover_parser_application ( rtkrover_t *ctx, char *rsp );

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    rtkrover_cfg_t rtkrover_cfg;  /**< Click config object. */

    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info( &logger, " Application Init " );

    // Click initialization.
    rtkrover_cfg_setup( &rtkrover_cfg );
    RTKROVER_MAP_MIKROBUS( rtkrover_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( UART_ERROR == rtkrover_init( &rtkrover, &rtkrover_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    if ( RTKROVER_OK == rtkrover_process( &rtkrover ) )
    {
        if ( PROCESS_BUFFER_SIZE == app_buf_len )
        {
            rtkrover_parser_application( &rtkrover, app_buf );
        }
    }
}

void main ( void ) 
{
    application_init( );

    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }
}

static void rtkrover_clear_app_buf ( void ) 
{
    memset( app_buf, 0, app_buf_len );
    app_buf_len = 0;
}

static err_t rtkrover_process ( rtkrover_t *ctx ) 
{
    char rx_buf[ PROCESS_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
    int32_t rx_size = 0;
    rx_size = rtkrover_generic_read( ctx, rx_buf, PROCESS_BUFFER_SIZE );
    if ( rx_size > 0 ) 
    {
        int32_t buf_cnt = app_buf_len;
        if ( ( ( app_buf_len + rx_size ) > PROCESS_BUFFER_SIZE ) && ( app_buf_len > 0 ) ) 
        {
            buf_cnt = PROCESS_BUFFER_SIZE - ( ( app_buf_len + rx_size ) - PROCESS_BUFFER_SIZE );
            memmove ( app_buf, &app_buf[ PROCESS_BUFFER_SIZE - buf_cnt ], buf_cnt );
        }
        for ( int32_t rx_cnt = 0; rx_cnt < rx_size; rx_cnt++ ) 
        {
            if ( rx_buf[ rx_cnt ] ) 
            {
                app_buf[ buf_cnt++ ] = rx_buf[ rx_cnt ];
                if ( app_buf_len < PROCESS_BUFFER_SIZE )
                {
                    app_buf_len++;
                }
            }
        }
        return RTKROVER_OK;
    }
    return RTKROVER_ERROR;
}

static void rtkrover_parser_application ( rtkrover_t *ctx, char *rsp )
{
    char element_buf[ 100 ] = { 0 };
    if ( RTKROVER_OK == rtkrover_parse_gngga( rsp, RTKROVER_GNGGA_LATITUDE, element_buf ) )
    {
        static uint8_t wait_for_fix_cnt = 0;
        if ( strlen( element_buf ) > 0 )
        {
            log_printf( &logger, "\r\n Latitude: %.2s degrees, %s minutes \r\n", element_buf, &element_buf[ 2 ] );
            rtkrover_parse_gngga( rsp, RTKROVER_GNGGA_LONGITUDE, element_buf );
            log_printf( &logger, " Longitude: %.3s degrees, %s minutes \r\n", element_buf, &element_buf[ 3 ] );
            memset( element_buf, 0, sizeof( element_buf ) );
            rtkrover_parse_gngga( rsp, RTKROVER_GNGGA_ALTITUDE, element_buf );
            log_printf( &logger, " Altitude: %s m \r\n", element_buf );
            wait_for_fix_cnt = 0;
            Delay_ms ( 1000 );
        }
        else
        {
            if ( wait_for_fix_cnt % 20 == 0 )
            {
                log_printf( &logger, " Waiting for the position fix...\r\n\n" );
                wait_for_fix_cnt = 0;
            }
            wait_for_fix_cnt++;
        }
        rtkrover_clear_ring_buffers( ctx );
        rtkrover_clear_app_buf( );
    }
}

// ------------------------------------------------------------------------ END

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