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使用LC29H(DA/EA)和ATmega328将您的定位精度提升到前所未有的高度

确保您的位置始终准确,无论地形或挑战

GNSS RTK 3 Click with Arduino UNO Rev3

已发布 6月 27, 2024

点击板

GNSS RTK 3 Click

开发板

Arduino UNO Rev3

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega328

体验定位技术的未来,我们的 GNSS RTK 解决方案将实时动态能力与尖端创新相结合,提供极致精确的定位。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

GNSS RTK 3 Click 基于 Quectel 的 LC29H(DA/EA),这是一款双频、多卡塔 GNSS 模块。借助内部 LNA 和 SAW 滤波器,该模块实现了更好的灵敏度和抗干扰能力。双频支持帮助该模块在自主模式下提供 1m 的 CEP 精度值,并在使用 RTK 功能时实现厘米级精度。集成的 RTK(实时动态)定位引擎提供亚米级精度,具有快速收敛时间和出色的性能。该模块支持 RTK Rover 技术。在实施 RTK 导航技术之前,模块必须通过其 UART 端口接收 RTK 差分数据。在验证差分校正数据后,模块将进入差分或 RTK 浮动模式。在 RTK 固定模式下的预期精度低于 20cm。LC29H(DA/EA) 模块具有集成的 AGNSS、集成的 AIC 和干扰功能,并且可以同时接收 L1 和 L5 GNSS 频段信号。接收芯片采用 12nm 技术构建,提供先进的电源管理,实现低功耗 GNSS 传感和位置修正,使该模块非常适合电源敏感和电池供电系

统。模块上有一个 DSEL 开关,具有 0 和 1 两个位置。将其设置为 0 位置时,UART 接口可用于通信和下载,而 I2C 只能用于通信。1 位置设置为仅用于下载的 UART,而 I2C 接口可用于通信和下载。GNSS RTK 3 Click 具有一个 SMA 天线连接器,用于连接 MIKROE 提供的合适天线。您还可以通过在省电模式下停用天线来控制天线,降低功耗。为了接口不同电压水平的主 MCU,GNSS RTK 3 Click 配备了德州仪器的 TXS0108E,这是一款 8 位双向电平转换电压转换器。在主电源故障的情况下,模块可以使用来自连接电池的备用电源电压。备用电源为实时时钟和电池备份 RAM 提供电源,并将所有相关数据保存到备用 RAM 中,以便稍后进行热启动或温启动。如果没有电池,备份电源将通过 mikroBUS™ 插座的 3.3V 轨供电。如前所述,GNSS RTK 3 Click 使用标准 2 线 UART 接口与主 MCU 通信,使用常用的 UART RX 和

 TX 引脚。UART 2 接口引脚暴露在 1.8V DBG 头上,用于调试。模块支持 9600 到 3Mbps 的波特率,默认波特率为 115200bps。除了 UART 接口外,还可以使用标准的 2 线 I2C 接口与主 MCU 通信,数据速率最高为 400kbps。在这两种情况下,模块将使用 NMEA 0183/RTCM 3.x 协议。您可以使用这些接口中的任何一个来更新 LC29H(DA/EA) 固件。使用 RST 引脚可以重置模块,或者使用 WUP 引脚唤醒它。除了 1PPS LED 外,每秒一个脉冲可以通过 PPS 引脚监控。该 Click board™ 可以通过 VCC SEL 跳线选择使用 3.3V 或 5V 逻辑电压水平。这样,3.3V 和 5V 的 MCU 都可以正确使用通信线路。此外,这款 Click board™ 配备了包含易于使用功能的库和示例代码,可用于进一步开发。

GNSS RTK 3 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Arduino UNO 是围绕 ATmega328P 芯片构建的多功能微控制器板。它为各种项目提供了广泛的连接选项,具有 14 个数字输入/输出引脚,其中六个支持 PWM 输出,以及六个模拟输入。其核心组件包括一个 16MHz 的陶瓷谐振器、一个 USB 连接器、一个电

源插孔、一个 ICSP 头和一个复位按钮,提供了为板 子供电和编程所需的一切。UNO 可以通过 USB 连接到计算机,也可以通过 AC-to-DC 适配器或电池供电。作为第一个 USB Arduino 板,它成为 Arduino 平台的基准,"Uno" 符号化其作为系列首款产品的地

位。这个名称选择,意为意大利语中的 "一",是为了 纪念 Arduino Software(IDE)1.0 的推出。最初与 Arduino Software(IDE)版本1.0 同时推出,Uno 自此成为后续 Arduino 发布的基础模型,体现了该平台的演进。

Arduino UNO Rev3 double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

AVR

MCU 内存 (KB)

32

硅供应商

Microchip

引脚数

32

RAM (字节)

2048

你完善了我!

配件

Arduino Mega 的 Click Shield 配备了四个 mikroBUS™ 插槽,其中两个是 Shuttle 连接器,允许所有的 Click board™ 设备与 Arduino Mega 板轻松连接。Arduino Mega 板采用了AVR 8位微控制器,具有先进的RISC架构,54个数字 I/O 引脚,并且兼容 Arduino™,为原型设计和创建多样化应用提供了无限的可能性。该板通过 USB 连接方便地进行控制和供电,以便在开箱即用时高效地对 Arduino Mega 板进行编程和调试,另外还需要将额外的 USB 电缆连接到板上的 USB B 端口。通过集成的 ATmega16U2 程序器简化项目开发,并利用丰富的 I/O 选项和扩展功能释放创造力。有八个开关,您可以将其用作输入,并有八个 LED,可用作 MEGA2560 的输出。此外,该 shield 还具有来自 Microchip 的高精度缓冲电压参考 MCP1501。该参考电压默认通过板底部的 EXT REF 跳线选择。您可以像通常在 Arduino Mega 板上那样选择外部参考电压。还有一个用于测试目的的 GND 钩子。另外,还有四个额外的 LED,分别是 PWR、LED(标准引脚 D13)、RX 和 TX LED,连接到 UART1(mikroBUS™ 1 插槽)。此 Click Shield 还具有几个开关,执行诸如选择 mikroBUS™ 插槽上模拟信号的逻辑电平以及选择 mikroBUS™ 插槽本身的逻辑电压级别等功能。此外,用户还可以使用现有的双向电平转换器,无论 Click board™ 是否以3.3V或5V逻辑电压级别运行,都可以使用任何 Click board™。一旦您将 Arduino Mega 板与 Click Shield for Arduino Mega 连接,就可以访问数百个使用3.3V或5V逻辑电压级别工作的 Click board™。

Click Shield for Arduino UNO accessories 1 image

GNSS L1/L5 Active External Antenna (YB0017AA) 是 Quectel 的一款有源贴片天线,支持 GNSS L1/L5 BD B1/B2 GLONASS L1,具有高增益和高效率,为车队管理、导航、RTK 和许多其他跟踪应用提供卓越性能。这款磁性安装天线的尺寸为 61.5×56.5×23mm,设计用于与各种接地平面尺寸或在自由空间中工作,并通过 3 米长的电缆与 SMA 公头连接器连接到设备。

 GNSS RTK 3 Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
Reset / ID SEL
PD2
RST
SPI Select / ID COMM
PB2
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
External sync
PD6
PWM
Timepulse Output
PC3
INT
UART TX
PD0
TX
UART RX
PD1
RX
I2C Clock
PC5
SCL
I2C Data
PC4
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

GNSS RTK 3 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Arduino UNO Rev3作为您的开发板开始。

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly
Arduino UNO Rev3 front image hardware assembly
Charger 27 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Charger 27 Click complete accessories setup image hardware assembly
Arduino UNO Rev3 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
Arduino UNO 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

此款Click板可通过两种方式进行接口连接和监控:

  • Application Output - 在调试模式下,使用“Application Output”窗口进行实时数据监控。按照本教程正确设置它。

软件支持

库描述

该库包含 GNSS RTK 3 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • gnssrtk3_enable_device - 此功能通过将 CEN 引脚设置为高电平逻辑状态来启用设备。

  • gnssrtk3_generic_read - 此功能通过使用 UART 或 I2C 串行接口读取所需数量的数据字节。

  • gnssrtk3_parse_gga - 此功能从读取的响应缓冲区解析 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 RTK 3 Click Example.
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of GNSS RTK 3 click by reading and displaying
 * the GNSS coordinates.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and enables 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 gnssrtk3_clear_app_buf ( void )
 * - static void gnssrtk3_log_app_buf ( void )
 * - static err_t gnssrtk3_process ( gnssrtk3_t *ctx )
 * - static void gnssrtk3_parser_application ( uint8_t *rsp )
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "gnssrtk3.h"

// Application buffer size
#define APP_BUFFER_SIZE             800
#define PROCESS_BUFFER_SIZE         200

static gnssrtk3_t gnssrtk3;
static log_t logger;

static uint8_t app_buf[ APP_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
static int32_t app_buf_len = 0;
static uint8_t i2c_data_ready = 0;

/**
 * @brief GNSS RTK 3 clearing application buffer.
 * @details This function clears memory of application buffer and reset its length.
 * @note None.
 */
static void gnssrtk3_clear_app_buf ( void );

/**
 * @brief GNSS RTK 3 log application buffer.
 * @details This function logs data from application buffer to USB UART.
 * @note None.
 */
static void gnssrtk3_log_app_buf ( void );

/**
 * @brief GNSS RTK 3 data reading function.
 * @details This function reads data from device and concatenates data to application buffer. 
 * @param[in] ctx : Click context object.
 * See #gnssrtk3_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 gnssrtk3_process ( gnssrtk3_t *ctx );

/**
 * @brief GNSS RTK 3 parser application.
 * @param[in] rsp Response buffer.
 * @details This function logs GNSS data on the USB UART.
 * @return None.
 * @note None.
 */
static void gnssrtk3_parser_application ( uint8_t *rsp );

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    gnssrtk3_cfg_t gnssrtk3_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.
    gnssrtk3_cfg_setup( &gnssrtk3_cfg );
    GNSSRTK3_MAP_MIKROBUS( gnssrtk3_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( GNSSRTK3_OK != gnssrtk3_init( &gnssrtk3, &gnssrtk3_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    gnssrtk3_enable_device ( &gnssrtk3 );
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    if ( GNSSRTK3_OK == gnssrtk3_process( &gnssrtk3 ) ) 
    {
        gnssrtk3_parser_application( app_buf );
    }
}

void main ( void ) 
{
    application_init( );

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

static void gnssrtk3_clear_app_buf ( void ) 
{
    memset( app_buf, 0, app_buf_len );
    app_buf_len = 0;
}

static void gnssrtk3_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 gnssrtk3_process ( gnssrtk3_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 ( ( GNSSRTK3_DRV_SEL_I2C == ctx->drv_sel ) && ( !i2c_data_ready ) )
    {
        uint16_t pps_wait_log_cnt = 0;
        while ( !gnssrtk3_get_pps_pin ( ctx ) )
        {
            if ( ++pps_wait_log_cnt > 5000 )
            {
                log_printf( &logger, " Waiting for the position fix (PPS signal)...\r\n\n" );
                pps_wait_log_cnt = 0;
            }
            Delay_ms ( 1 );
        }
        i2c_data_ready = 1;
        Delay_ms ( 200 );
    }
    rx_size = gnssrtk3_generic_read( ctx, rx_buf, PROCESS_BUFFER_SIZE );
    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 GNSSRTK3_OK;
    }
    return GNSSRTK3_ERROR;
}

static void gnssrtk3_parser_application ( uint8_t *rsp )
{
    uint8_t element_buf[ 100 ] = { 0 };
    if ( GNSSRTK3_OK == gnssrtk3_parse_gga( rsp, GNSSRTK3_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 ) );
            gnssrtk3_parse_gga( rsp, GNSSRTK3_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 ) );
            gnssrtk3_parse_gga( rsp, GNSSRTK3_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++;
        }
        gnssrtk3_clear_app_buf(  );
        i2c_data_ready = 0;
    }
}

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

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