中级
20 分钟

使用TESEO-LIV4F和STM32G474RE提供精确的位置信息

支持同时多星座和多频段的GNSS(GPS/Galileo/Glonass/BeiDou/QZSS)

GNSS 9 Click with Nucleo 64 with STM32G474RE MCU

已发布 1月 08, 2025

点击板

GNSS 9 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G474RE MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G474RE

低功耗双频GNSS追踪,提供亚米级定位精度

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

GNSS 9 Click 基于 STMicroelectronics 的 TESEO-LIV4F,一款用于低功耗定位操作的双频 GNSS 模块。该模块集成了 Teseo IV 单片 GNSS 接收器,能够同时跟踪多个卫星星座,包括 GPS、Galileo、GLONASS、北斗和 QZSS,并支持 IRNSS 星座。无论环境多么复杂,该模块都能提供可靠的实时定位数据。尽管尺寸紧凑,TESEO-LIV4F 通过其集成的温度补偿晶体振荡器(TCXO)和实时钟(RTC)振荡器,实现了卓越的亚米级定位精度,确保了更短的首次定位时间(TTFF)。此外,该模块支持实时辅助 GNSS(RT-AGNSS),基于过去的观测数据预测卫星数据,从而提高了效率和准确性。它已通过 CE 认证,符合行业标准,具有广泛的应用性。该 GNSS 接收器支持多个频段,包括 GPS/QZSS 的 L1C/A(1575.42 MHz)和 L5C(1176.45 MHz),GLONASS 的 L1OF(1592.9525 到 1610.485 MHz),北斗的 B1i(1561.098 MHz)和 B2a

(1207.14 MHz),Galileo 的 E1(1575.42 MHz)和 E5a(1176.45 MHz),以及 SBAS 的 L1C/A。TESEO-LIV4F 模块将 Teseo IV 技术的高级精度和强大性能带入了广泛的应用领域。其嵌入式固件和评估环境简化了开发,使其适用于多种用例,包括车辆跟踪和车队管理、货物跟踪和物流、无人机和收费系统、防盗和紧急呼叫系统、公共交通和车辆诊断,以及人员和宠物定位解决方案、保险平台和车辆共享系统。GNSS 9 Click 通过 UART 接口与主机 MCU 通信,使用标准的 UART RX 和 TX 引脚,默认通信速率为 115200bps,确保高效的数据交换。它还提供一个 I2C 接口,用于与主机 MCU 在 I2C 高速模式(400kHz)下通信,但需要注意的是,I2C 接口只能以外围模式操作。除了接口引脚外,该 Click 板还包括一个重置引脚(RST)用于直接模块复位,以及一个外部中断信号(WUP),可以编程为各种功能,例如唤醒模块。此外,GNSS 9 Click 包括一个蓝色 

PPS LED 指示灯,结合 PPS 引脚,每秒检测一次 TESEO-LIV4F 的同步脉冲信号。PPS 功能默认启 用,模块将在获得 3D 定位后输出 PPS 信号。此 Click 板还具有一个 50Ω 阻抗的 SMA 天线连接器,与 MIKROE 提供的各种天线兼容,例如主动 GPS 天线,以增强连接性。外部天线电源并非总是默认激活,但可以通过 AON 引脚进行控制。该引脚激活 TPS22943 负载开关,使模块能够为天线的运行提供必要的电源。这种设计允许灵活控制外部天线的供电,确保仅在需要时供电。此外,在主电源故障的情况下,模块可以使用板背面连接的电池提供的备份电压,确保 Click 板可以作为独立设备工作。此 Click 板只能在 3.3V 逻辑电压水平下运行。使用不同逻辑电平的 MCU 之前,必须执行适当的逻辑电压电平转换。此外,它配备了一个库,包含易于使用的功能和示例代码,可用作进一步开发的参考。

GNSS 9 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32G474R 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 STM32G474RE MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

STM32G474RE front image

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

512

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

128k

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 9 Click accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Antenna Supply Control
PA15
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
Module Wake-Up Interrupt
PC8
PWM
Time Pulse
PC14
INT
UART TX
PA3
TX
UART RX
PA2
RX
I2C Clock
PB8
SCL
I2C Data
PB9
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

GNSS 9 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 STM32G474RE MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32G474RE MCU front image hardware assembly
LTE Cat.1 6 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
LTE Cat.1 6 Click complete accessories setup image hardware assembly
Nucleo-64 with STM32GXXX MCU Access MB 1 Micro B Conn - 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 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

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

GNSS 9 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
此示例演示如何使用 GNSS 9 Click 读取和显示 GNSS 坐标。

关键功能:

  • gnss9_cfg_setup - 配置对象初始化函数。

  • gnss9_init - 初始化函数。

  • gnss9_get_pps_pin - 此函数返回 PPS 引脚的逻辑状态。

  • gnss9_reset_device - 此函数通过切换 RST 引脚重置设备。

  • gnss9_parse_gpgga - 此函数从读取的响应缓冲区中解析 GPGGA 数据。

应用初始化
初始化驱动程序并重置 Click 板。

应用任务
读取接收的数据,从中解析 GPGGA 信息,一旦收到位置修复数据,将开始在 USB UART 上显示坐标。

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 9 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of GNSS 9 Click by reading and displaying
 * the GNSS coordinates.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and resets the Click board.
 *
 * ## Application Task
 * Reads the received data, parses the GPGGA info from it, and once it receives the position fix
 * it will start displaying the coordinates on the USB UART.
 *
 * ## Additional Function
 * - static void gnss9_clear_app_buf ( void )
 * - static err_t gnss9_process ( gnss9_t *ctx )
 * - static void gnss9_parser_application ( uint8_t *rsp )
 *
 * @author Stefan Ilic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "gnss9.h"

#define PROCESS_BUFFER_SIZE 300

static gnss9_t gnss9;
static log_t logger;

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

/**
 * @brief GNSS 9 clearing application buffer.
 * @details This function clears memory of application buffer and reset its length and counter.
 * @return None.
 * @note None.
 */
static void gnss9_clear_app_buf ( void );

/**
 * @brief GNSS 9 data reading function.
 * @details This function reads data from device and concatenates data to application buffer.
 * @param[in] ctx : Click context object.
 * See #gnss9_t object definition for detailed explanation.
 * @return @li @c  0 - Read some data.
 *         @li @c -1 - Nothing is read or Application buffer overflow.
 * See #err_t definition for detailed explanation.
 * @note None.
 */
static err_t gnss9_process ( gnss9_t *ctx );

/**
 * @brief GNSS 9 parser application.
 * @param[in] rsp Response buffer.
 * @details This function logs GNSS data on the USB UART.
 * @return None.
 * @note None.
 */
static void gnss9_parser_application ( uint8_t *rsp );

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    gnss9_cfg_t gnss9_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.
    gnss9_cfg_setup( &gnss9_cfg );
    GNSS9_MAP_MIKROBUS( gnss9_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag = gnss9_init( &gnss9, &gnss9_cfg );
    if ( ( UART_ERROR == init_flag ) || ( I2C_MASTER_ERROR == init_flag ) )
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void )
{
    if ( GNSS9_OK == gnss9_process( &gnss9 ) )
    {
        if ( PROCESS_BUFFER_SIZE == app_buf_len )
        {
            gnss9_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 gnss9_clear_app_buf ( void ) 
{
    memset( app_buf, 0, app_buf_len );
    app_buf_len = 0;
}

static err_t gnss9_process ( gnss9_t *ctx ) 
{
    int32_t rx_size = 0;
    uint8_t rx_buf[ PROCESS_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
    if ( GNSS9_DRV_SEL_UART == ctx->drv_sel )
    {
        rx_size = gnss9_generic_read( ctx, rx_buf, PROCESS_BUFFER_SIZE );
    }
    else
    {
        if ( GNSS9_OK == gnss9_generic_read( ctx, rx_buf, 1 ) )
        {
            if ( GNSS9_DUMMY != rx_buf[ 0 ] )
            {
                rx_size = 1;
            }
        }
    }
    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 GNSS9_OK;
    }
    return GNSS9_ERROR;
}

static void gnss9_parser_application ( uint8_t *rsp )
{
    uint8_t element_buf[ 100 ] = { 0 };
    if ( GNSS9_OK == gnss9_parse_gpgga( rsp, GNSS9_GPGGA_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 ] );
            gnss9_parse_gpgga( rsp, GNSS9_GPGGA_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 ) );
            gnss9_parse_gpgga( rsp, GNSS9_GPGGA_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++;
        }
        gnss9_clear_app_buf(  );
    }
}

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

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