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30 分钟

通过ATmega1284和LC79DA探索定位技术的未来

引导您的旅程,精确到每一个细节

GNSS 8 Click with EasyAVR v7

已发布 6月 24, 2024

点击板

GNSS 8 Click

开发板

EasyAVR v7

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega1284

借助我们GNSS解决方案的卓越精度,满怀信心地踏上旅程。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

GNSS 8 Click基于LC79DA,这是Quectel Wireless Solutions的一款高性能双频多星座GNSS模块。它支持GPS、Galileo和QZSS的L1和L5频段,GLONASS和北斗的L1频段,以及IRNSS的L5频段。与仅在L1频段工作的GNSS模块相比,LC79DA显著增加了参与跟踪和定位的卫星数量,缩短了信号获取时间,并在GNSS信号缺失或受损时提高了定位精度。LC79DA符合AIS-140标准,板载的LNA和SAW滤波器在弱信号条件和其他恶劣环境下确保更好的定位性能,并提高了抗干扰能力。除了睡眠和待机操作模式,LC79DA还具有包含跟踪和获取模式的全开模式。在获取模式下,模块开始搜索卫星并确定可见卫星、粗载波频率和卫星信号的码相。当获取完成后,它将自动切换到跟踪模式。在跟踪模式下,模块跟踪卫星并解调特定卫星的导航数据。LC79DA通过UART接口与MCU通信,默认使用常用的UART RX和TX引脚作为通信协议,默认配置下以115200bps的速率

与主机MCU传输和交换数据。它还配备了一个USB Type C连接器,可以通过FT230X(一种紧凑的USB到串行UART接口桥)由个人电脑(PC)供电和配置,设计用于高效操作与USB主控制器。除了该桥接器,它还具有RX/TX蓝色LED指示灯,指示其处于RX或TX模式。用户还可以使用I2C等其他接口自行配置模块并编写库。路由到mikroBUS™的RST引脚上的REQ引脚表示数据可用性指示,用于指示是否有数据可供读取,而mikroBUS™插座上的INT引脚表示标准中断功能,为用户提供反馈信息。除此之外,该Click板™还使用标记为APR的AP请求发送引脚,路由到mikroBUS™插座的PWM引脚,以及与APR引脚一起使用的RDY模块状态指示。APR引脚的高电平通知模块AP有数据要发送,低电平表示数据传输已完成,而RDY指示模块是否准备好与AP通信。此外,该Click板™还具有标记为GNSS的额外黄色LED,每秒显示一个与GNSS卫星同步的脉冲。标

记为BOOT的板载按钮表示启动模式控制按钮。在上电序列期间按下该按钮约100ms,LC79DA模块将进入主机模式,允许用户成功执行固件下载。在模块成功进入主机模式后,释放BOOT按钮。BOOT模式也可以通过与按钮相同方式的外部信号在BOOT CTRL接头上实现。另外,标记为NSTB的附加接头可用于进入待机模式,并使用外部信号重置模块本身。GNSS 8 Click配有阻抗为50Ω的SMA天线连接器,可以连接Mikroe提供的适当的有源天线,以提高范围和接收信号强度。此Click板™可以与3.3V和5V的MCU一起工作。适当的逻辑电压电平转换由适当的电压电平转换器TXS0108E执行,而板载LDO LT1965确保推荐的电压电平为模块供电。此外,该Click板™配备了一个包含易于使用的函数和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

GNSS 8 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

ATmega1284

建筑

AVR

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

Microchip

引脚数

40

RAM (字节)

16384

你完善了我!

配件

GNSS L1/L5主动外置天线 (YB0017AA) 是Quectel的一款主动贴片天线,支持GNSS L1/L5、北斗B1/B2、GLONASS L1,以其高增益和高效率在车队管理、导航、RTK及许多其他跟踪应用中表现出色。该磁性安装天线尺寸为61.5×56.5×23mm,设计用于与各种地平面尺寸配合使用或在自由空间中使用,并通过一根3米长的SMA公头连接线连接到设备。

GNSS 8 Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Status Indication
PA7
AN
Data Availability Indicator
PA6
RST
NC
NC
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
AP Request-to-Send
PD4
PWM
Interrupt
PD2
INT
UART TX
PD1
TX
UART RX
PD0
RX
I2C Clock
PC0
SCL
I2C Data
PC1
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

GNSS 8 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
MCU DIP 40 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 GNSS 8 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • gnss8_generic_read - 数据读取功能

  • gnss8_generic_write - 数据写入功能

  • gnss8_set_ap_req - 设置AP请求引脚状态功能

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 8 Click Example.
 *
 * # Description
 * This example showcases device abillity to read data outputed
 * from device and show it's coordinates and altitude when connected.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes host communication modules, additioaln GPIO's used
 * for control of device and resets device.
 *
 * ## Application Task
 * Reads data from device and wait's untill device is connected.
 * While not connected it will log '.'. When conneceted and received
 * data for latitude, longitude, and altitude it will log that data
 * parsed from "GNGGA" command.
 *
 * ## Additional Function
 * - static void gnss8_clear_app_buf ( void )
 * - static err_t gnss8_process ( void )
 * - static err_t gnss8_cmd_parser ( char *cmd )
 *
 * @author Luka Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "gnss8.h"

#define PROCESS_BUFFER_SIZE                     700
#define DATA_BUFFER_SIZE                        30

#define RSP_GNGGA                               "GNGGA"
#define RSP_START                               '$'
#define RSP_SEPARATOR                           ','

#define RSP_GNGGA_LATITUDE_ELEMENT              2
#define RSP_GNGGA_LONGITUDE_ELEMENT             4
#define RSP_GNGGA_ALTITUDE_ELEMENT              9

static gnss8_t gnss8;
static log_t logger;

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

static char latitude_data[ DATA_BUFFER_SIZE ]   = { 0 };
static char longitude_data[ DATA_BUFFER_SIZE ]  = { 0 };
static char altitude_data[ DATA_BUFFER_SIZE ]   = { 0 };

err_t last_error_flag;

/**
 * @brief GNSS8 clearing application buffer.
 * @details This function clears memory of application buffer and reset it's length and counter.
 */
static void gnss8_clear_app_buf ( void );

/**
 * @brief GNSS8 data reading function.
 * @details This function reads data from device and concats data to application buffer.
 *
 * @return @li @c GNSS8_OK - Read some data.
 *         @li @c GNSS8_ERROR - Nothing is read.
 *         @li @c GNSS8_ERROR_NO_DATA - Application buffer overflow.
 *
 * See #err_t definition for detailed explanation.
 */
static err_t gnss8_process ( void );

/**
 * @brief GNSS8 command data parser.
 * @details This function searches @b app_buf for @b cmd and logs data of that command.
 *
 * @param[in] cmd : Command to parese.
 *
 * @return @li @c GNSS8_OK - Parsed data succes.
 *         @li @c GNSS8_ERROR - No @b cmd in application buffer.
 *
 * See #err_t definition for detailed explanation.
 */
static err_t gnss8_cmd_parser ( char *cmd );

/**
 * @brief GNSS8 element of command data parser.
 * @details This function searches @b app_buf for @b cmd and it's
 *          @b element and copies data to @b element_data buffer.
 *
 * @return @li @c GNSS8_OK - Read some data.
 *         @li @c GNSS8_ERROR - No @b cmd in application buffer.
 *         @li @c GNSS8_ERROR_NO_DATA - No data for @b element in @b cmd.
 *         @li @c GNSS8_ERROR_OVERFLOW - Data buffer overflow.
 *
 * See #err_t definition for detailed explanation.
 */
static err_t gnss8_element_parser ( char *cmd, uint8_t element, char *element_data );

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    gnss8_cfg_t gnss8_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.
    gnss8_cfg_setup( &gnss8_cfg );
    GNSS8_MAP_MIKROBUS( gnss8_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag  = gnss8_init( &gnss8, &gnss8_cfg );
    if ( UART_ERROR == init_flag )
    {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }

    gnss8_clear_app_buf(  );
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void )
{
    gnss8_process();

    err_t error_flag = gnss8_element_parser( RSP_GNGGA, RSP_GNGGA_LATITUDE_ELEMENT,
                                             latitude_data );

    error_flag |= gnss8_element_parser(  RSP_GNGGA, RSP_GNGGA_LONGITUDE_ELEMENT,
                                         longitude_data );

    error_flag |= gnss8_element_parser(  RSP_GNGGA, RSP_GNGGA_ALTITUDE_ELEMENT,
                                         altitude_data );


    if ( error_flag == GNSS8_OK )
    {
        if ( last_error_flag != GNSS8_OK )
        {
            log_printf( &logger, "\r\n" );
        }
        log_printf( &logger, ">Latitude:\r\n - deg: %.2s \r\n - min: %s\r\n",
                    latitude_data, &latitude_data[ 2 ] );

        log_printf( &logger, ">Longitude:\r\n - deg: %.3s \r\n - min: %s\r\n",
                    longitude_data, &longitude_data[ 3 ] );

        log_printf( &logger, ">Altitude:\r\n - %sm\r\n",
                    altitude_data );

        log_printf( &logger, "----------------------------------------\r\n" );
    }
    else if ( error_flag < GNSS8_ERROR )
    {
        if ( last_error_flag == GNSS8_OK )
        {
            log_printf( &logger, "Waiting for data " );
        }
        log_printf( &logger, "." );
    }

    if ( error_flag != GNSS8_ERROR )
    {
        last_error_flag = error_flag;
        gnss8_clear_app_buf(  );
    }
}

void main ( void )
{
    application_init( );

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

static void gnss8_clear_app_buf ( void )
{
    memset( app_buf, 0, app_buf_len );
    app_buf_len = 0;
    app_buf_cnt = 0;
}

static err_t gnss8_process ( void )
{
    int32_t rx_size;
    char rx_buff[ PROCESS_BUFFER_SIZE ] = { 0 };

    rx_size = gnss8_generic_read( &gnss8, rx_buff, PROCESS_BUFFER_SIZE );

    if ( rx_size > 0 )
    {
        int32_t buf_cnt = 0;

        if ( app_buf_len + rx_size >= PROCESS_BUFFER_SIZE )
        {
            gnss8_clear_app_buf(  );
            return GNSS8_ERROR_NO_DATA;
        }
        else
        {
            buf_cnt = app_buf_len;
            app_buf_len += rx_size;
        }

        for ( int32_t rx_cnt = 0; rx_cnt < rx_size; rx_cnt++ )
        {
            if ( rx_buff[ rx_cnt ] != 0 )
            {
                app_buf[ ( buf_cnt + rx_cnt ) ] = rx_buff[ rx_cnt ];
            }
            else
            {
                app_buf_len--;
                buf_cnt--;
            }
        }
        return GNSS8_OK;
    }
    return GNSS8_ERROR;
}

static err_t gnss8_cmd_parser ( char *cmd )
{
    err_t ret_flag = GNSS8_OK;

    if ( strstr( app_buf, cmd ) != GNSS8_OK )
    {
        char * __generic_ptr gngga_ptr;

        gngga_ptr = strstr( app_buf, cmd );

        while ( strchr( gngga_ptr, RSP_START ) == GNSS8_OK )
        {
            gnss8_process();
        }

        for ( ; ; )
        {
            log_printf( &logger, "%c", *gngga_ptr );
            gngga_ptr++;

            if ( ( *gngga_ptr == RSP_START ) )
            {
                break;
            }
        }
    }
    else
    {
        ret_flag = GNSS8_ERROR;
    }

    return ret_flag;
}

static err_t gnss8_element_parser ( char *cmd, uint8_t element, char *element_data )
{
    err_t ret_flag = 0;


    if ( strstr( app_buf, cmd ) != 0 )
    {
        uint8_t element_cnt = 0;
        char data_buf[ DATA_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
        uint8_t data_cnt = 0;
        char * __generic_ptr gngga_ptr;

        gngga_ptr = strstr( app_buf, cmd );

        while ( strchr( gngga_ptr, RSP_START ) == GNSS8_OK )
        {
            gnss8_process();
        }

        for ( ; ; )
        {
            if ( ( *gngga_ptr == RSP_START ) )
            {
                ret_flag = GNSS8_ERROR_NO_DATA;
                break;
            }

            if ( *gngga_ptr == RSP_SEPARATOR )
            {
                if (element_cnt == element)
                {
                    if ( data_cnt == 0 )
                    {
                        ret_flag = GNSS8_ERROR_NO_DATA;
                    }
                    strcpy( element_data, data_buf );
                    break;
                }

                element_cnt++;
            }

            if ( ( element == element_cnt ) && ( *gngga_ptr != RSP_SEPARATOR ) )
            {
                data_buf[ data_cnt ] = *gngga_ptr;
                data_cnt++;

                if ( data_cnt >= DATA_BUFFER_SIZE )
                {
                    ret_flag = GNSS8_ERROR_OVERFLOW;
                    break;
                }
            }

            gngga_ptr++;
        }
    }
    else
    {
        ret_flag = GNSS8_ERROR;
    }

    return ret_flag;
}

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

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