初学者
10 分钟

使用SAM-M10Q和PIC32MZ2048EFH100确保可靠定位,实现精确位置感知

用于资产追踪、导航系统和基于位置的服务的高精度GNSS解决方案

GNSS 18 Click with Flip&Click PIC32MZ

已发布 8月 01, 2024

点击板

GNSS 18 Click

开发板

Flip&Click PIC32MZ

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

PIC32MZ2048EFH100

准确定位并实时监控设备、车辆或人员的移动,以实现精确的定位感知

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

GNSS 18 Click基于u-blox的高精度GNSS天线模块SAM-M10Q。该模块使用u-blox M10标准精度GNSS平台,以其出色的灵敏度和快速获取时间闻名,支持所有L1 GNSS信号。M10平台支持同时接收四个GNSS系统的信号。默认情况下,SAM-M10Q-00B配置为同时接收GPS、Galileo、GLONASS和BeiDou B1C的信号,并额外支持QZSS和SBAS。其单RF前端架构使其能够同时捕捉多个GNSS星座,提供灵活性以配置GNSS星座子集以优化功耗。访问许多可见卫星确保接收器可以选择最强信号,即使在深城市峡谷等挑战性环境中也能最大化位置可用性。u-blox的Super-S(超级信号)技术增强了SAM-M10Q模块的RF灵敏度,大大提高了非视距场景中的动态位置精度。假设Airborne 4g平台,该模块的操作限制包括高达80,000米的高度和每秒500米的速度。在同时跟踪

四个GNSS的情况下,持续跟踪模式下功耗仅为37mW,该模块确保了卓越的能效,非常适合电池供电的设备如资产追踪器,同时不牺牲GNSS性能。SAM-M10Q模块集成了GNSS贴片天线,确保最佳信号接收。内部SAW滤波器和低噪声放大器(LNA)进一步增强了RF信号,提供了卓越的带外干扰免疫能力,即使在蜂窝调制解调器附近也能高效运行。SAM-M10Q配备了检测干扰和欺骗尝试的功能,迅速将这些事件报告给主机系统以启用适当的响应。SAM-M10Q和主机MCU之间的通信通过UART接口进行,使用标准UART RX和TX引脚。模块默认以115200bps通信,允许高效的数据交换。此外,对于希望从头构建其软件的开发人员,该模块还包括I2C通信功能,仅在从模式下运行,时钟频率高达400kHz。除了接口引脚外,此Click board™还包括一个复位引

脚(RST)和复位按钮用于直接模块复位,以及一个可编程用于各种功能的外部中断信号(INT),如唤醒模块。它还具有一个橙色的PPS LED指示灯,信号每秒脉冲,且可调节到不同条件。SAM-M10Q还具有从连接到VEXT引脚的外部源提供备用3V电源的可能性。可以通过备份电压开关选择主电源和备份电源,将其放置在所需位置:内部电源选择VCC,外部电源选择VEXT。此Click board™可以选择通过VCC SEL跳线使用3.3V或5V逻辑电压水平。由于SAM-M10Q模块在3.3V下工作,使用逻辑电平转换器PCA9306和几个SN74LVC1T45以实现正确操作和精确的信号电平转换。因此,3.3V和5V兼容的MCU都可以正确使用通信线路。此外,这款Click board™配备了包含易用功能的库和示例代码,可作为进一步开发的参考。

GNSS 18 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Flip&Click PIC32MZ 是一款紧凑型开发板,设计为一套完整的解决方案,它将 Click 板™的灵活性带给您喜爱的微控制器,使其成为实现您想法的完美入门套件。它配备了一款板载 32 位 PIC32MZ 微控制器,Microchip 的 PIC32MZ2048EFH100,四个 mikroBUS™ 插槽用于 Click 板™连接,两个 USB 连接器,LED 指示灯,按钮,调试器/程序员连接器,以及两个与 Arduino-UNO 引脚兼容的头部。得益于创

新的制造技术,它允许您快速构建具有独特功能和特性的小工具。Flip&Click PIC32MZ 开发套件的每个部分都包含了使同一板块运行最高效的必要组件。此外,还可以选择 Flip&Click PIC32MZ 的编程方式,使用 chipKIT 引导程序(Arduino 风格的开发环境)或我们的 USB HID 引导程序,使用 mikroC、mikroBasic 和 mikroPascal for PIC32。该套件包括一个通过 USB 类型-C(USB-C)连接器的干净且调

节过的电源供应模块。所有 mikroBUS™ 本身支持的 通信方法都在这块板上,包括已经建立良好的 mikroBUS™ 插槽、用户可配置的按钮和 LED 指示灯。Flip&Click PIC32MZ 开发套件允许您在几分钟内创建新的应用程序。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,它涵盖了原型制作的许多方面。

Flip&Click PIC32MZ double image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

PIC32

MCU 内存 (KB)

2048

硅供应商

Microchip

引脚数

100

RAM (字节)

524288

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
Module Reset
RE2
RST
ID COMM
RA0
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
Interrupt
RD9
INT
UART TX
RE3
TX
UART RX
RG9
RX
I2C Clock
RA2
SCL
I2C Data
RA3
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

GNSS 18 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Flip&Click PIC32MZ front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Flip&Click PIC32MZ作为您的开发板开始。

Flip&Click PIC32MZ front image hardware assembly
Buck 22 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Flip&Click PIC32MZ - upright/background 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
Flip&Click PIC32MZ 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

该库包含 GNSS 18 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • gnss18_generic_read - 此函数从模块中读取所需数量的数据字节。

  • gnss18_reset_device - 此函数通过切换RST引脚来重置设备。

  • gnss18_parse_gpgga - 此函数从读取响应缓冲区解析GPGGA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 18 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of GNSS 18 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 gnss18_clear_app_buf ( void )
 * - static err_t gnss18_process ( gnss18_t *ctx )
 * - static void gnss18_parser_application ( uint8_t *rsp )
 *
 * @author Stefan Ilic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "gnss18.h"

#define PROCESS_BUFFER_SIZE 300

static gnss18_t gnss18;
static log_t logger;

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

/**
 * @brief GNSS 18 clearing application buffer.
 * @details This function clears memory of application buffer and reset its length and counter.
 * @return None.
 * @note None.
 */
static void gnss18_clear_app_buf ( void );

/**
 * @brief GNSS 18 data reading function.
 * @details This function reads data from device and concatenates data to application buffer.
 * @param[in] ctx : Click context object.
 * See #gnss18_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 gnss18_process ( gnss18_t *ctx );

/**
 * @brief GNSS 18 parser application.
 * @param[in] rsp Response buffer.
 * @details This function logs GNSS data on the USB UART.
 * @return None.
 * @note None.
 */
static void gnss18_parser_application ( uint8_t *rsp );

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    gnss18_cfg_t gnss18_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.
    gnss18_cfg_setup( &gnss18_cfg );
    GNSS18_MAP_MIKROBUS( gnss18_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag = gnss18_init( &gnss18, &gnss18_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 ( GNSS18_OK == gnss18_process( &gnss18 ) )
    {
        if ( PROCESS_BUFFER_SIZE == app_buf_len )
        {
            gnss18_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 gnss18_clear_app_buf ( void ) 
{
    memset( app_buf, 0, app_buf_len );
    app_buf_len = 0;
}

static err_t gnss18_process ( gnss18_t *ctx ) 
{
    int32_t rx_size = 0;
    uint8_t rx_buf[ PROCESS_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
    if ( GNSS18_DRV_SEL_UART == ctx->drv_sel )
    {
        rx_size = gnss18_generic_read( ctx, rx_buf, PROCESS_BUFFER_SIZE );
    }
    else
    {
        if ( GNSS18_OK == gnss18_generic_read( ctx, rx_buf, 1 ) )
        {
            if ( GNSS18_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 GNSS18_OK;
    }
    return GNSS18_ERROR;
}

static void gnss18_parser_application ( uint8_t *rsp )
{
    uint8_t element_buf[ 100 ] = { 0 };
    if ( GNSS18_OK == gnss18_parse_gpgga( rsp, GNSS18_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 ] );
            gnss18_parse_gpgga( rsp, GNSS18_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 ) );
            gnss18_parse_gpgga( rsp, GNSS18_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++;
        }
        gnss18_clear_app_buf(  );
    }
}

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

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