初学者
10 分钟

使用EVA-M8M-0和TM4C123GH6PZ提供准确的定位信息

自信探索:最可靠定位服务的关键

GNSS 11 Click with Fusion for Tiva v8

已发布 6月 28, 2024

点击板

GNSS 11 Click

开发板

Fusion for Tiva v8

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

TM4C123GH6PZ

接收来自太空卫星的信号以确定它们在地球上的精确位置。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

GNSS 11 Click基于u-blox的EVA-M8M,这是一款并发GNSS模块。它可以处理多达三个GNSS,并可配置为单一GNSS操作,包括GPS、GLONASS或BeiDou,并禁用QZSS和SBAS。该模块可以根据数据表中的表格配置为接收任何单一GNSS星座或任何可允许的组合。Galileo未作为默认配置启用。EVA-M8M带给您的几个功能,例如辅助GNSS (AssistNow™ online/offline/autonomous)、增强系统(SBAS)、差分GPS、里程表、数据记录、地理围栏、欺骗检测等。GNSS 11 Click可以使用SPI、I2C或UART接口与主机MCU通信,可以通过五个COMM SEL跳线进行选择。默认情况下,选择了UART和I2C。I2C实际上是DDC接口(I2C兼容),只能以从模式运行,支持高达400kHz的时钟频率。如果选择SPI接口,则可以依靠125kbps和5.5MHz的时钟频率。在mikroBUS™插座上还有几个引脚可以使用。模块可以通过RST引脚复位。可以通过ANT引脚打开天线,这会启用TPS2041B,来自德

州仪器的限流电源分配开关。该开关将电源馈送到天线,如果输出负载超过电流限制阈值或存在短路,则开关将限制输出电流并通过OC引脚通知主机MCU。EVA-M8M模块还提供SQI接口,用于可选的外部Flash,用于未来的固件升级和改进的A-GNSS性能。此Flash可用于AssitNowTM Offline功能以存储轨道数据,用于数据记录等。值得一提的是,如果没有外部Flash,只使用GPS卫星,并且预测时间缩短为三天。SQI Flash可以连接到SQI头。此Click板™配备了USB Type C连接器(2.0 FS),可用于通信,作为UART的替代。此外,由于板上的附加电子元件,此Click也可以在独立配置下工作,其中适当的电源供应电压由USB提供。u-blox USB(CDC-ACM)驱动程序支持Windows 7和8操作系统,而对于Windows 10,则不需要,因为它具有内置的USB串行驱动程序。但是,最初将其插入连接到互联网的Windows 10 PC将下载u-blox组合传感器和VCP驱动程序包。中断INT引脚可用

于控制接收器或辅助。GNSS 11 Click具有带有50Ω阻抗的SMA天线连接器,可连接适当的主动天线以改善范围和接收信号强度。EVA-M8M模块在此Click板™上具有备用供电选项,可通过板上的VCC输入或通过硬币电池提供。您可以通过V BCKP开关选择备用源。时间输出脉冲可作为PPS LED指示。GNSS 11 Click上还有几个测试点。EVA-M8M支持主动天线监控,可使接收器检测到主动天线的短路和天线存在检测。ANT_OFF、ANT_OK和ANT_DET测试点用于测试此功能。SAFEBOOT测试点允许您在进入安全启动模式时测试模块的状态,安全启动模式用于在生产中对Flash存储器进行编程或恢复损坏的Flash存储器。此Click板™只能以3.3V逻辑电压电平运行。在使用不同逻辑电平的MCU之前,板必须执行适当的逻辑电压电平转换。此外,此Click板™配备了一个包含易于使用的函数库和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

GNSS 11 Click  hardware overview image

功能概述

开发板

Fusion for TIVA v8 是一款专为快速开发嵌入式应用的需求而特别设计的开发板。它支持广泛的微控制器,如不同的32位ARM® Cortex®-M基础MCUs,来自Texas Instruments,无论它们的引脚数量如何,并且具有一系列独特功能,例如首次通过WiFi网络实现的嵌入式调试器/程序员。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。得益于创新的制造技术,Fusion for TIVA v8 提供了流畅而沉浸式的工作体验,允许在任何情况下、任何地方、任何

时候都能访问。Fusion for TIVA v8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。一个先进的集成CODEGRIP程序/调试模块提供许多有价值的编程/调试选项,包括对JTAG、SWD和SWO Trace(单线输出)的支持,并与Mikroe软件环境无缝集成。此外,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,包括电池、外部12V电源供应和通过USB Type-C(USB-C)连接器的电源。通信选项如USB-UART、USB HOST/DEVICE、CAN(如果MCU卡支持的话)和以

太网也包括在内。此外,它还拥有广受好评的 mikroBUS™标准,为MCU卡提供了标准化插座(SiBRAIN标准),以及两种显示选项,用于TFT板线产品和基于字符的LCD。Fusion for TIVA v8 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。

Fusion for Tiva v8 horizontal image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

类型

8th Generation

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

256

硅供应商

Texas Instruments

引脚数

100

RAM (字节)

32768

你完善了我!

配件

GNSS Active External Antenna是来自u-blox的一种独特的多频段天线,非常适合需要高精度定位能力(如RTK)的高精度GNSS应用。ANN-MB-00是一款多频段(L1、L2/E5b/B2I)主动GNSS天线,配有5m长的电缆和SMA连接器。该天线支持GPS、GLONASS、Galileo和BeiDou,并包括高性能的多频段RHCP双馈源贴片天线元件、内置的高增益LNA和SAW预滤波器以及5米天线电缆与SMA连接器,并具有防水功能。

GNSS 11 Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Overcurrent Output
PD2
AN
Reset / ID SEL
PH0
RST
SPI Select / ID COMM
PF7
CS
SPI Clock
PK0
SCK
SPI Data OUT
PK2
MISO
SPI Data IN
PK3
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Antenna Enable
PF5
PWM
Interrupt
PH4
INT
UART TX
PC7
TX
UART RX
PC6
RX
I2C Clock
PA6
SCL
I2C Data
PA7
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

GNSS 11 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Fusion for PIC v8 front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Fusion for Tiva v8作为您的开发板开始

Fusion for PIC v8 front image hardware assembly
GNSS2 Click front image hardware assembly
SiBRAIN for PIC32MZ1024EFK144 front image hardware assembly
GNSS2 Click complete accessories setup image hardware assembly
v8 SiBRAIN Access 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 image step 7 hardware assembly
Necto image step 8 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 GNSS 11 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • gnss11_reset_device - 此功能通过切换RST和ANT_ON引脚来重置设备。

  • gnss11_generic_read - 此功能使用UART串行接口读取所需数量的数据字节。

  • gnss11_parse_gga - 此功能从读取响应缓冲区解析GGA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 GNSS 11 Click Example.
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of GNSS 11 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 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 gnss11_clear_app_buf ( void )
 * - static void gnss11_log_app_buf ( void )
 * - static err_t gnss11_process ( gnss11_t *ctx )
 * - static void gnss11_parser_application ( uint8_t *rsp )
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "gnss11.h"

// Application buffer size
#define APP_BUFFER_SIZE             500
#define PROCESS_BUFFER_SIZE         200

static gnss11_t gnss11;
static log_t logger;

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

/**
 * @brief GNSS 11 clearing application buffer.
 * @details This function clears memory of application buffer and reset its length.
 * @note None.
 */
static void gnss11_clear_app_buf ( void );

/**
 * @brief GNSS 11 log application buffer.
 * @details This function logs data from application buffer to USB UART.
 * @note None.
 */
static void gnss11_log_app_buf ( void );

/**
 * @brief GNSS 11 data reading function.
 * @details This function reads data from device and concatenates data to application buffer. 
 * @param[in] ctx : Click context object.
 * See #gnss11_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 gnss11_process ( gnss11_t *ctx );

/**
 * @brief GNSS 11 parser application.
 * @param[in] rsp Response buffer.
 * @details This function logs GNSS data on the USB UART.
 * @return None.
 * @note None.
 */
static void gnss11_parser_application ( uint8_t *rsp );

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    gnss11_cfg_t gnss11_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.
    gnss11_cfg_setup( &gnss11_cfg );
    GNSS11_MAP_MIKROBUS( gnss11_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( GNSS11_OK != gnss11_init( &gnss11, &gnss11_cfg ) )
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    gnss11_reset_device ( &gnss11 );
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    gnss11_process( &gnss11 );
    if ( app_buf_len > ( sizeof ( GNSS11_RSP_GGA ) + GNSS11_GGA_ELEMENT_SIZE ) ) 
    {
        gnss11_parser_application( app_buf );
    }
}

int main ( void ) 
{
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}

static void gnss11_clear_app_buf ( void ) 
{
    memset( app_buf, 0, app_buf_len );
    app_buf_len = 0;
}

static void gnss11_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 gnss11_process ( gnss11_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 ( GNSS11_DRV_SEL_UART == ctx->drv_sel )
    {
        rx_size = gnss11_generic_read( ctx, rx_buf, PROCESS_BUFFER_SIZE );
    }
    else if ( ( GNSS11_DRV_SEL_I2C == ctx->drv_sel ) || ( GNSS11_DRV_SEL_SPI == ctx->drv_sel ) )
    {
        if ( GNSS11_OK == gnss11_generic_read( ctx, rx_buf, 1 ) )
        {
            if ( GNSS11_DUMMY != rx_buf[ 0 ] )
            {
                rx_size = 1;
            }
        }
    }
    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 ] ) 
            {
                app_buf[ app_buf_len++ ] = rx_buf[ rx_cnt ];
            }
        }
        return GNSS11_OK;
    }
    return GNSS11_ERROR;
}

static void gnss11_parser_application ( uint8_t *rsp )
{
    uint8_t element_buf[ 100 ] = { 0 };
    if ( GNSS11_OK == gnss11_parse_gga( rsp, GNSS11_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 ) );
            gnss11_parse_gga( rsp, GNSS11_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 ) );
            gnss11_parse_gga( rsp, GNSS11_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++;
        }
        gnss11_clear_app_buf(  );
    }
}

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

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