高级
30 分钟

使用 LC26G-T(AA)和 STM32G071RB 实现精确的 GNSS 定时与定位

面向先进工业应用的高精度定时与定位解决方案

GNSS 26 Click with Nucleo 64 with STM32G071RB MCU

已发布 7月 16, 2025

点击板

GNSS 26 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G071RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G071RB

非常适用于 5G ORAN 网络中对高精度基站定时的需求,提供满足下一代基础设施所需的同步精度

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

GNSS 26 Click 是一款基于 Quectel 的 LC26G-T(AA)单频多星座 GNSS 接收模块的高性能附加板,通过先进的卫星导航技术(支持 GPS、GLONASS、Galileo、BDS 和 QZSS 系统)提供高精度定时和标准精度定位功能。该模块专为对稳定性和精度要求极高的应用而设计,具备与协调世界时(UTC)同步的纳秒级定时能力,非常适用于精确定时场景。集成的低噪声放大器使其具有高达 -165dBm 的跟踪灵敏度和 -148dBm 的捕获灵敏度,即使在城市密集或遮挡严重的环境中,也能实现快速、可靠的信号捕获。通过多星座支持,LC26G-T(AA)提升了卫星可见性和抗干扰能力,在高达 10km 的海拔下依然能保持精准定位和稳定表现。该模块还支持接收机自主完整性监测(RAIM)和连续相位不确定性估算,

确保定时输出的可靠性和可信度。模块采用高动态范围无线架构,具备模拟与数字干扰抑制功能,增强信号鲁棒性。其 AGNSS 功能显著缩短首次定位时间(冷启动条件下约为 28 秒),即便初始缺乏位置信息、时间和频率数据,仍可迅速获取定位。该 GNSS 解决方案特别适用于新兴的 5G ORAN 网络中的基站定时,以及电网监测与同步等工业级应用。LC26G-T(AA)工作电压为 1.8V,由板载 TLV70018 低压差稳压器提供,该稳压器将 mikroBUS™ 电源轨稳定转换为模块所需的电压等级。除了主电源配置外,GNSS 26 Click 还支持独立运行,板载背面配有一颗纽扣电池,为备份电路供电,即使主电源断开也能保留关键的定时和卫星数据。该板通过标准 UART RX 和 TX 引脚与主控 MCU 进行通信,默认通信速率为 

115200bps,确保数据传输高效稳定。同时还支持 I²C快速模式(400kHz)通信,仅限外设模式使用。此外,该 Click 板还包括复位引脚(RST)与一个手动 RESET 按钮,方便模块复位;板载蓝色 PPS LED 指示灯配合 PPS 引脚可检测模块每秒输出的同步脉冲信号;另配有一个 SMA 接头,方便连接 MIKROE 提供的 GNSS 天线(如 Active GPS Antenna),以实现灵活高效的连接方式。GNSS 26 Click 支持 3.3V 和 5V 逻辑电平的主控系统,通过 VCC SEL 跳帽进行选择。考虑到 LC26G-T(AA)模块本身使用 1.8V 电平,板载集成 TXS0108E 电平转换器,确保信号正确传输,使不同电压等级的 MCU 均可无缝通信。此外,该 Click 板配备功能丰富的软件库及示例代码,为用户的二次开发提供了便捷参考。

GNSS 26 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32G071RB MCU 提供了一种经济高效且灵活的平台,供开发者探索新想法并原型设计他们的项目。该板利用 STM32 微控制器的多功能性,使用户能够为他们的项目选择最佳的性能与功耗平衡。它配备了 LQFP64 封装的 STM32 微控制器,并包含了如用户 LED(同时作为 ARDUINO® 信号)、用户和复位按钮,以及 32.768kHz 晶体振荡器用于精确的计时操作等基本组件。Nucleo-64 板设计考虑到扩展性和灵活性,它特有的 ARDUINO® Uno

V3 扩展连接器和 ST morpho 扩展引脚头,提供了对 STM32 I/O 的完全访问,以实现全面的项目整合。电源供应选项灵活,支持 ST-LINK USB VBUS 或外部电源,确保在各种开发环境中的适应性。该板还配备了一个具有 USB 重枚举功能的板载 ST-LINK 调试器/编程器,简化了编程和调试过程。此外,该板设计旨在简化高级开发,它的外部 SMPS 为 Vcore 逻辑供电提供高效支持,支持 USB 设备全速或 USB SNK/UFP 全速,并内置加密功能,提升了项目的功效

和安全性。通过外部 SMPS 实验的专用连接器、 用于 ST-LINK 的 USB 连接器以及 MIPI® 调试连接器,提供了更多的硬件接口和实验可能性。开发者将通过 STM32Cube MCU Package 提供的全面免费软件库和示例得到广泛支持。这些,加上与多种集成开发环境(IDE)的兼容性,包括 IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM 和 STM32CubeIDE,确保了流畅且高效的开发体验,使用户能够充分利用 Nucleo-64 板在他们的项目中的能力。

Nucleo 64 with STM32G071RB MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M0

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

36864

你完善了我!

配件

Click Shield for Nucleo-64 配备了两个专有的 mikroBUS™ 插座,使得所有的 Click board™ 设备都可以轻松地与 STM32 Nucleo-64 开发板连接。这样,Mikroe 允许其用户从不断增长的 Click boards™ 范围中添加任何功能,如 WiFi、GSM、GPS、蓝牙、ZigBee、环境传感器、LED、语音识别、电机控制、运动传感器等。您可以使用超过 1537 个 Click boards™,这些 Click boards™ 可以堆叠和集成。STM32 Nucleo-64 开发板基于 64 引脚封装的微控制器,采用 32 位 MCU,配备 ARM Cortex M4 处理器,运行速度为 84MHz,具有 512Kb Flash 和 96KB SRAM,分为两个区域,顶部区域代表 ST-Link/V2 调试器和编程器,而底部区域是一个实际的开发板。通过 USB 连接方便地控制和供电这些板子,以便直接对 Nucleo-64 开发板进行编程和高效调试,其中还需要额外的 USB 线连接到板子上的 USB 迷你接口。大多数 STM32 微控制器引脚都连接到了板子左右边缘的 IO 引脚上,然后连接到两个现有的 mikroBUS™ 插座上。该 Click Shield 还有几个开关,用于选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平和 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外,用户还可以通过现有的双向电平转换器,使用任何 Click board™,无论 Click board™ 是否在 3.3V 或 5V 逻辑电压电平下运行。一旦将 STM32 Nucleo-64 开发板与我们的 Click Shield for Nucleo-64 连接,您就可以访问数百个工作于 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的 Click boards™。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image

主动 GPS 天线旨在增强您的 GPS 和 GNSS Click 板™ 的性能。这款外置天线结构坚固,适用于各种天气条件。凭借 1575.42MHz 的频率范围和 50Ohm 的阻抗,它确保了可靠的信号接收。天线在较宽的角度范围内提供大于 -4dBic 的增益,确保超过 75% 的覆盖率。± 5MHz 的带宽进一步保证了精确的数据采集。天线采用右旋圆极化 (RHCP),提供稳定的信号接收。其紧凑的尺寸为 48.5×39×15mm,配有 2 米长的电缆,安装方便。磁性天线类型与 SMA 公连接器确保了安全便捷的连接。如果您需要为定位设备提供可靠的外置天线,我们的主动 GPS 天线是完美的解决方案。

GNSS 26 Click accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
Reset
PC12
RST
ID COMM
PB12
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
Timepulse Indicator
PC14
INT
UART TX
PA2
TX
UART RX
PA3
RX
I2C Clock
PB8
SCL
I2C Data
PB9
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

GNSS 26 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 64 with STM32G071RB MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32F401RE MCU front image hardware assembly
LTE IoT 5 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
LTE IoT 5 Click complete accessories setup image hardware assembly
Board mapper by product8 hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
Necto image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Clicker 4 for STM32F4 HA MCU Step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image Necto Step hardware assembly

软件支持

库描述

GNSS 26 Click 演示应用程序使用 NECTO Studio开发,确保与 mikroSDK 的开源库和工具兼容。该演示设计为即插即用,可与所有具有 mikroBUS™ 插座的 开发板、入门板和 mikromedia 板完全兼容,用于快速实现和测试。

示例描述
本示例演示了如何使用 GNSS 26 Click 读取并显示 GNSS 坐标数据。

关键功能:

  • gnss26_cfg_setup - 初始化 Click 配置结构体为默认值。

  • gnss26_init - 初始化使用该 Click 板所需的所有引脚和外设。

  • gnss26_generic_read - 通过 UART 或 I²C 接口读取指定数量的数据字节。

  • gnss26_parse_gga - 从接收缓冲区中解析 NMEA GGA 定位信息。

  • gnss26_get_pps_pin - 返回 PPS(每秒脉冲)引脚的逻辑状态。

应用初始化
初始化驱动和日志系统。

应用任务
读取接收到的数据,从中解析 NMEA GGA 信息,并在接收到定位数据后,通过 USB UART 显示经纬度坐标。

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 GNSS 26 Click Example.
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of GNSS 26 Click by reading and displaying
 * the GNSS coordinates.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and logger.
 *
 * ## Application Task
 * Reads the received data, parses the NMEA GGA info from it, and once it receives 
 * the position fix it will start displaying the coordinates on the USB UART.
 *
 * ## Additional Function
 * - static void gnss26_clear_app_buf ( void )
 * - static void gnss26_log_app_buf ( void )
 * - static err_t gnss26_process ( gnss26_t *ctx )
 * - static void gnss26_parser_application ( uint8_t *rsp )
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "gnss26.h"

// Application buffer size
#define APP_BUFFER_SIZE             800
#define PROCESS_BUFFER_SIZE         400

static gnss26_t gnss26;
static log_t logger;

static uint8_t app_buf[ APP_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
static int32_t app_buf_len = 0;
static uint8_t i2c_data_ready = 0;

/**
 * @brief GNSS 26 clearing application buffer.
 * @details This function clears memory of application buffer and reset its length.
 * @note None.
 */
static void gnss26_clear_app_buf ( void );

/**
 * @brief GNSS 26 log application buffer.
 * @details This function logs data from application buffer to USB UART.
 * @note None.
 */
static void gnss26_log_app_buf ( void );

/**
 * @brief GNSS 26 data reading function.
 * @details This function reads data from device and concatenates data to application buffer. 
 * @param[in] ctx : Click context object.
 * See #gnss26_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 gnss26_process ( gnss26_t *ctx );

/**
 * @brief GNSS 26 parser application.
 * @details This function logs GNSS data on the USB UART.
 * @param[in] rsp Response buffer.
 * @return None.
 * @note None.
 */
static void gnss26_parser_application ( uint8_t *rsp );

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    gnss26_cfg_t gnss26_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.
    gnss26_cfg_setup( &gnss26_cfg );
    GNSS26_MAP_MIKROBUS( gnss26_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( UART_ERROR == gnss26_init( &gnss26, &gnss26_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    if ( GNSS26_OK == gnss26_process( &gnss26 ) ) 
    {
        gnss26_parser_application( app_buf );
    }
}

int main ( void ) 
{
    /* Do not remove this line or clock might not be set correctly. */
    #ifdef PREINIT_SUPPORTED
    preinit();
    #endif
    
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}

static void gnss26_clear_app_buf ( void ) 
{
    memset( app_buf, 0, app_buf_len );
    app_buf_len = 0;
}

static void gnss26_log_app_buf ( void )
{
    for ( int32_t buf_cnt = 0; buf_cnt < app_buf_len; buf_cnt++ )
    {
        log_printf( &logger, "%c", app_buf[ buf_cnt ] );
    }
}

static err_t gnss26_process ( gnss26_t *ctx ) 
{
    uint8_t rx_buf[ PROCESS_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
    int32_t overflow_bytes = 0;
    int32_t rx_cnt = 0;
    int32_t rx_size = 0;
    
    if ( ( GNSS26_DRV_SEL_I2C == ctx->drv_sel ) && ( !i2c_data_ready ) )
    {
        uint16_t pps_wait_log_cnt = 0;
        while ( !gnss26_get_pps_pin ( ctx ) )
        {
            if ( ++pps_wait_log_cnt > 5000 )
            {
                log_printf( &logger, " Waiting for the position fix (PPS signal)...\r\n\n" );
                pps_wait_log_cnt = 0;
            }
            Delay_ms ( 1 );
        }
        i2c_data_ready = 1;
        Delay_ms ( 500 );
    }
    rx_size = gnss26_generic_read( ctx, rx_buf, PROCESS_BUFFER_SIZE );
    if ( ( rx_size > 0 ) && ( rx_size <= APP_BUFFER_SIZE ) ) 
    {
        if ( ( app_buf_len + rx_size ) > APP_BUFFER_SIZE ) 
        {
            overflow_bytes = ( app_buf_len + rx_size ) - APP_BUFFER_SIZE;
            app_buf_len = APP_BUFFER_SIZE - rx_size;
            memmove ( app_buf, &app_buf[ overflow_bytes ], app_buf_len );
            memset ( &app_buf[ app_buf_len ], 0, overflow_bytes );
        }
        for ( rx_cnt = 0; rx_cnt < rx_size; rx_cnt++ ) 
        {
            if ( rx_buf[ rx_cnt ] && ( GNSS26_DUMMY != rx_buf[ rx_cnt ] ) ) 
            {
                app_buf[ app_buf_len++ ] = rx_buf[ rx_cnt ];
            }
        }
        return GNSS26_OK;
    }
    return GNSS26_ERROR;
}

static void gnss26_parser_application ( uint8_t *rsp )
{
    uint8_t element_buf[ 200 ] = { 0 };
    if ( GNSS26_OK == gnss26_parse_gga( rsp, GNSS26_GGA_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 ] );
            memset( element_buf, 0, sizeof( element_buf ) );
            gnss26_parse_gga( rsp, GNSS26_GGA_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 ) );
            gnss26_parse_gga( rsp, GNSS26_GGA_ALTITUDE, element_buf );
            log_printf( &logger, " Altitude: %s m\r\n", element_buf );
            wait_for_fix_cnt = 0;
        }
        else
        {
            if ( wait_for_fix_cnt % 5 == 0 )
            {
                log_printf( &logger, " Waiting for the position fix...\r\n\n" );
                wait_for_fix_cnt = 0;
            }
            wait_for_fix_cnt++;
        }
        gnss26_clear_app_buf( );
        i2c_data_ready = 0;
    }
}

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

额外支持

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