初学者
10 分钟

通过LEA-6S和ATmega328提升每次旅程

随时随地精确导航。

GPS Click with Arduino UNO Rev3

已发布 6月 24, 2024

点击板

GPS Click

开发板

Arduino UNO Rev3

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega328

致力于提升旅行体验,这一解决方案作为指导灯塔,照亮路线和目的地,增强探索的信心。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

GPS Click 基于来自 u-blox 的高性能定位引擎模块 LEA-6S。这款多功能的独立接收器 LEA-6S 结合了广泛的功能和灵活的连接选项。其易于集成的特性使得各种汽车和工业应用能快速上市。定位引擎包括冷启动导航、AssistNow Autonomous 以加快定位获取、可配置的电源管理、混合 GPS/SBAS 引擎(WAAS、EGNOS、MSAS)以及抗干扰技术。GPS 模块需要一个 SMA GPS 天线用于 GPS 应用,可以单独从 Mikroe 购买。不同的电源模式(最大性能、Eco、省电模式)允许您控制获取和跟踪引擎,以平衡性能和功耗。在冷启动期间,处于最大性能模式的接收器会持续部署获取引擎来搜索所有卫星。一旦接收器获得位置修正(或者如果有预定位信息可用),获取引擎将继续搜索所有未被跟踪的可见卫星。在 Eco 模式下

的冷启动过程与最大性能模式完全相同。一旦能够计 算出位置并跟踪到足够数量的卫星,获取引擎就会关闭,从而显著节省电力。跟踪引擎将持续跟踪已获取的卫星并获取其他可用或新出现的卫星。即使获取引擎关闭,卫星仍将继续被获取。省电模式通过选择性地开启和关闭接收器部分来减少系统功耗。GPS Click 可以同时跟踪多达 16 颗卫星,同时搜索新的卫星。LEA-6S 模块的 TTFF(首次定位时间)少于一秒——这是 GPS 接收器获取卫星信号和导航数据,并基于这些信息计算位置(修正)所需的时间。GPS Click 配备了一个 TIME PULSE LED 作为 1PPS LED 来实现此功能。Time Pulse 的准确性为 99%,其频率范围可从 0.25Hz 调整至 1kHz。Time Pulse 也可以通过 mikroBUS™ 插座的 TP 引脚进行跟踪。GPS 

Click 默认与主机 MCU 通信使用标准的 2 线 UART 接口,常用 UART RX 和 TX 支持 4800 和 9600bps,具体取决于设置。还可以使用与 I2C 兼容的显示数据通道(DDC)与主机 MCU 接口。它是符合标准模式的,最大带宽为 100kbps。另一方面,GPS Click 支持 1.2Mbps 的全速 USB 2.0。如果出现这种情况,您可以通过 RST 引脚重置模块。此 Click 板™ 只能在 3.3V 逻辑电压水平下操作。在使用具有不同逻辑水平的 MCU 之前,板必须执行适当的逻辑电压水平转换。此外,这款 Click 板™ 配备了一个包含易于使用的功能和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

GPS 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

主动 GPS 天线旨在提升您的 GPS 和 GNSS Click 板™的性能。这款外部天线拥有坚固的构造,非常适合各种天气条件。其频率范围为 1575.42MHz,阻抗为 50Ohm,确保了可靠的信号接收。天线在广泛的角度范围内提供高于 -4dBic 的增益,确保超过 75% 的覆盖范围。其 +/- 5MHz 的带宽进一步保证了精确的数据获取。天线采用右旋圆极化(RHCP),提供稳定的信号接收。其紧凑的尺寸为 48.53915mm,配备 2 米长的电缆,便于安装。磁性天线类型配有 SMA 男性连接器,确保了安全方便的连接。如果您需要一款可靠的外部天线来配合您的定位设备,我们的主动 GPS 天线是完美的解决方案。

GPS Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
Reset
PD2
RST
NC
NC
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
Timepulse Indicator
PC3
INT
UART TX
PD0
TX
UART RX
PD1
RX
I2C Clock
PC5
SCL
I2C Data
PC4
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

原理图

GPS 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

通过调试模式的应用程序输出

1. 一旦代码示例加载完成,按下 "DEBUG" 按钮将启动构建过程,并将其编程到创建的设置上,然后进入调试模式。

2. 编程完成后,IDE 中将出现一个带有各种操作按钮的标题。点击绿色的 "PLAY" 按钮开始读取通过 Click board™ 获得的结果。获得的结果将在 "Application Output" 标签中显示。

DEBUG_Application_Output

软件支持

库描述

此库包含 GPS Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • gps_generic_parser - 通用解析函数

  • gps_generic_read - 通用读取函数

  • gps_module_wakeup - 唤醒模块函数

开源

代码示例

这个示例可以在 NECTO Studio 中找到。欢迎下载代码,或者您也可以复制下面的代码。

/*!
 * \file 
 * \brief Gps Click example
 * 
 * # Description
 * This example reads and processes data from GPS clicks.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes driver and wake-up module.
 * 
 * ## Application Task  
 * Reads the received data and parses it.
 * 
 * ## Additional Function
 * - gps_process ( ) - The general process of collecting data the module sends.
 * 
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "gps.h"
#include "string.h"

#define PROCESS_COUNTER 15
#define PROCESS_RX_BUFFER_SIZE 600
#define PROCESS_PARSER_BUFFER_SIZE 600

// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES

static gps_t gps;
static log_t logger;

static char current_parser_buf[ PROCESS_PARSER_BUFFER_SIZE ];

// ------------------------------------------------------- ADDITIONAL FUNCTIONS

static void gps_process ( void )
{
    int32_t rsp_size;
    uint16_t rsp_cnt = 0;
    
    char uart_rx_buffer[ PROCESS_RX_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
    uint16_t check_buf_cnt;
    uint8_t process_cnt = PROCESS_COUNTER;
    
    // Clear parser buffer
    memset( current_parser_buf, 0 , PROCESS_PARSER_BUFFER_SIZE ); 
    
    while( process_cnt != 0 )
    {
        rsp_size = gps_generic_read( &gps, &uart_rx_buffer, PROCESS_RX_BUFFER_SIZE );

        if ( rsp_size > 0 )
        {  
            // Validation of the received data
            for ( check_buf_cnt = 0; check_buf_cnt < rsp_size; check_buf_cnt++ )
            {
                if ( uart_rx_buffer[ check_buf_cnt ] == 0 ) 
                {
                    uart_rx_buffer[ check_buf_cnt ] = 13;
                }
            }
            
            // Storages data in parser buffer
            rsp_cnt += rsp_size;
            if ( rsp_cnt < PROCESS_PARSER_BUFFER_SIZE )
            {
                strncat( current_parser_buf, uart_rx_buffer, rsp_size );
            }
            // Clear RX buffer
            memset( uart_rx_buffer, 0, PROCESS_RX_BUFFER_SIZE );
        } 
        else 
        {
            process_cnt--;
            
            // Process delay 
            Delay_100ms( );
        }
    }
}

static void parser_application ( char *rsp )
{
    char element_buf[ 200 ] = { 0 };
    
    log_printf( &logger, "\r\n-----------------------\r\n" ); 
    gps_generic_parser( rsp, GPS_NEMA_GPGGA, GPS_GPGGA_LATITUDE, element_buf );
    if ( strlen( element_buf ) > 0 )
    {
        log_printf( &logger, "Latitude:  %.2s degrees, %s minutes \r\n", element_buf, &element_buf[ 2 ] );
        gps_generic_parser( rsp, GPS_NEMA_GPGGA, GPS_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 ) );
        gps_generic_parser( rsp, GPS_NEMA_GPGGA, GPS_GPGGA_ALTITUDE, element_buf );
        log_printf( &logger, "Altitude: %s m", element_buf );  
    }
    else
    {
        log_printf( &logger, "Waiting for the position fix..." );
    }
}

// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    gps_cfg_t cfg;

    /** 
     * 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.

    gps_cfg_setup( &cfg );
    GPS_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    gps_init( &gps, &cfg );

    gps_module_wakeup( &gps );
    Delay_ms( 5000 );
}

void application_task ( void )
{
    gps_process(  );
    parser_application( current_parser_buf );
}

void main ( void )
{
    application_init( );

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


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

额外支持

资源

喜欢这个项目吗?

'购买此套件' 按钮会直接带您进入购物车,您可以在购物车中轻松添加或移除产品。