初学者
10 分钟

使用EVA-M8M-0和PIC18F57Q43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 Curiosity Nano with PIC18F57Q43

已发布 6月 27, 2024

点击板

GNSS 11 Click

开发板

Curiosity Nano with PIC18F57Q43

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

PIC18F57Q43

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

PIC18F57Q43 Curiosity Nano 评估套件是一款尖端的硬件平台,旨在评估 PIC18-Q43 系列内的微控制器。其设计的核心是包含了功能强大的 PIC18F57Q43 微控制器(MCU),提供先进的功能和稳健的性能。这个评估套件的关键特点包括一个黄 色用户 LED 和一个响应灵敏的机械用户开关,提供无

缝的交互和测试。为一个 32.768kHz 水晶振荡器足迹提供支持,确保精准的定时能力。套件内置的调试器拥有一个绿色电源和状态 LED,使编程和调试变得直观高效。此外,增强其实用性的还有虚拟串行端口 (CDC)和一个调试 GPIO 通道(DGI GPIO),提供广泛的连接选项。该套件通过 USB 供电,拥有由

 MIC5353 LDO 调节器提供支持的可调目标电压功能,确保在 1.8V 至 5.1V 的输出电压范围内稳定运行,最大输出电流为 500mA,受环境温度和电压限制。

PIC18F57Q43 Curiosity Nano double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

PIC

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

Microchip

引脚数

48

RAM (字节)

8196

你完善了我!

配件

Curiosity Nano Base for Click boards 是一款多功能硬件扩展平台,专为简化 Curiosity Nano 套件与扩展板之间的集成而设计,特别针对符合 mikroBUS™ 标准的 Click 板和 Xplained Pro 扩展板。这款创新的基板(屏蔽板)提供了无缝的连接和扩展可能性,简化了实验和开发过程。主要特点包括从 Curiosity Nano 套件提供 USB 电源兼容性,以及为增强灵活性而提供的另一种外部电源输入选项。板载锂离子/锂聚合物充电器和管理电路确保电池供电应用的平稳运行,简化了使用和管理。此外,基板内置了一个固定的 3.3V 电源供应单元,专用于目标和 mikroBUS™ 电源轨,以及一个固定的 5.0V 升压转换器,专供 mikroBUS™ 插座的 5V 电源轨,为各种连接设备提供稳定的电力供应。

Curiosity Nano Base for Click boards accessories 1 image

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
PA0
AN
Reset / ID SEL
PA7
RST
SPI Select / ID COMM
PD4
CS
SPI Clock
PC6
SCK
SPI Data OUT
PC5
MISO
SPI Data IN
PC4
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Antenna Enable
PB0
PWM
Interrupt
PA6
INT
UART TX
PC3
TX
UART RX
PC2
RX
I2C Clock
PB2
SCL
I2C Data
PB1
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

Curiosity Nano Base for Click boards front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Curiosity Nano with PIC18F57Q43作为您的开发板开始。

Curiosity Nano Base for Click boards front image hardware assembly
Charger 27 Click front image hardware assembly
PIC18F47Q10 Curiosity Nano front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Charger 27 Click complete accessories setup image hardware assembly
Curiosity Nano with PICXXX 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 image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
PIC18F57Q43 Curiosity 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 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

额外支持

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