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使用LG77L和STM32F103RB踏入精度至上的导航未来

探索我们的GNSS革命

GNSS 13 Click with Nucleo 64 with STM32F103RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

GNSS 13 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F103RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F103RB

自信地导航,每一个转弯和目的地都由最高水平的精确性和可靠性引导。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

GNSS 13 Click基于LG77LICMD,这是Quectel Wireless Solutions的一款多星座GNSS模块,具有低功耗。它支持同时接收最多三种GNSS系统——GPS、GLONASS(或北斗)、Galileo和SBAS信号。与单一GPS系统相比,启用多GNSS系统增加了可见卫星的数量,减少了首次定位时间,并改善了定位精度,尤其是在GNSS不友好的环境中。通过结合EASY™(嵌入式辅助系统)和GLP(GNSS低功耗)低功耗模式,LG77LICMD实现了高性能、低功耗,并完全符合工业标准。EASY™技术使LG77LICMD能够自动计算并预测使用存储在内部RAM中的星历数据(最长3天)的轨道。结果,即使在较低信号水平下,GNSS 13 Click也能快速获取固定位置。另一方面,通过GLP技术,LG77LICMD可

以根据环境和运动条件自适应调整开/关时间,以在定位精度和功耗之间实现平衡。该Click板™配备了可配置的主机接口,允许使用所选接口与MCU通信。LG77LICMD可以使用UART接口与MCU通信,默认通信协议为常用的UART RX和TX引脚,操作速率为115200bps,以传输和交换数据,或使用可选的I2C接口。I2C接口兼容快速模式,允许最大比特率为400kbit/s。由于传感器操作需要1.8V的逻辑电压水平,此Click板™还具有TLV700,1.8V LDO和NVT2008电压电平转换器。UART和I2C总线线被路由到电压电平转换器,使此Click板™能够与3.3V MCU正常工作。除了所有这些功能之外,该板还具有用于从备份模式唤醒模块的WUP引脚、通用复位功能,以及几个未填充的引脚,如

3DF用于指示成功定位,JAM引脚用于指示是否有信号干扰,以及用于有源天线状态检测的ANT引脚上的OK和OFF引脚。GNSS 13 Click拥有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。此外,在主电源故障的情况下,模块可以使用连接电池的备用电源电压,使Click板™成为独立设备。除了精确定位外,GNSS 13 Click还有一个通过标记为PPS的红色LED指示灯指示的精确时间信号。此Click板™只能在3.3V逻辑电压水平下运行。使用不同逻辑电平的MCU之前,必须执行适当的逻辑电压电平转换。此外,它配备了包含功能和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

GNSS 13 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32F103RB MCU 提供了一种经济高效且灵活的平台,供开发者探索新想法并原型设计他们的项目。该板利用 STM32 微控制器的多功能性,使用户能够为他们的项目选择最佳的性能与功耗平衡。它配备了 LQFP64 封装的 STM32 微控制器,并包含了如用户 LED(同时作为 ARDUINO® 信号)、用户和复位按钮,以及 32.768kHz 晶体振荡器用于精确的计时操作等基本组件。Nucleo-64 板设计考虑到扩展性和灵活性,它特有的 ARDUINO® Uno

V3 扩展连接器和 ST morpho 扩展引脚头,提供了对 STM32 I/O 的完全访问,以实现全面的项目整合。电源供应选项灵活,支持 ST-LINK USB VBUS 或外部电源,确保在各种开发环境中的适应性。该板还配备了一个具有 USB 重枚举功能的板载 ST-LINK 调试器/编程器,简化了编程和调试过程。此外,该板设计旨在简化高级开发,它的外部 SMPS 为 Vcore 逻辑供电提供高效支持,支持 USB 设备全速或 USB SNK/UFP 全速,并内置加密功能,提升了项目的功效

和安全性。通过外部 SMPS 实验的专用连接器、 用于  ST-LINK 的 USB 连接器以及 MIPI® 调试连接器,提供了更多的硬件接口和实验可能性。开发者将通过 STM32Cube MCU Package 提供的全面免费软件库和示例得到广泛支持。这些,加上与多种集成开发环境(IDE)的兼容性,包括 IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM 和 STM32CubeIDE,确保了流畅且高效的开发体验,使用户能够充分利用 Nucleo-64 板在他们的项目中的能力。

Nucleo 64 with STM32F103RB MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M3

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

20480

你完善了我!

配件

Click Shield for Nucleo-64 配备了两个专有的 mikroBUS™ 插座,使得所有的 Click board™ 设备都可以轻松地与 STM32 Nucleo-64 开发板连接。这样,Mikroe 允许其用户从不断增长的 Click boards™ 范围中添加任何功能,如 WiFi、GSM、GPS、蓝牙、ZigBee、环境传感器、LED、语音识别、电机控制、运动传感器等。您可以使用超过 1537 个 Click boards™,这些 Click boards™ 可以堆叠和集成。STM32 Nucleo-64 开发板基于 64 引脚封装的微控制器,采用 32 位 MCU,配备 ARM Cortex M4 处理器,运行速度为 84MHz,具有 512Kb Flash 和 96KB SRAM,分为两个区域,顶部区域代表 ST-Link/V2 调试器和编程器,而底部区域是一个实际的开发板。通过 USB 连接方便地控制和供电这些板子,以便直接对 Nucleo-64 开发板进行编程和高效调试,其中还需要额外的 USB 线连接到板子上的 USB 迷你接口。大多数 STM32 微控制器引脚都连接到了板子左右边缘的 IO 引脚上,然后连接到两个现有的 mikroBUS™ 插座上。该 Click Shield 还有几个开关,用于选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平和 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外,用户还可以通过现有的双向电平转换器,使用任何 Click board™,无论 Click board™ 是否在 3.3V 或 5V 逻辑电压电平下运行。一旦将 STM32 Nucleo-64 开发板与我们的 Click Shield for Nucleo-64 连接,您就可以访问数百个工作于 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的 Click boards™。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image

GNSS L1/L5有源外置天线 (YB0017AA) 是来自Quectel的一款有源贴片天线,支持GNSS L1/L5 BD B1/B2 GLONASS L1,凭借其高增益和高效率,在车队管理、导航、RTK及许多其他跟踪应用中提供出色的性能。这款磁性安装天线,尺寸为61.5×56.5×23mm,设计用于各种地面平面尺寸或在自由空间中工作,通过一根3米长的SMA公头连接器电缆与设备连接。

GNSS 13 Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
Reset
PC12
RST
NC
NC
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Module Wake-Up
PC8
PWM
NC
NC
INT
UART TX
PA2
TX
UART RX
PA3
RX
I2C Clock
PB8
SCL
I2C Data
PB9
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

GNSS 13 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 64 with STM32F103RB MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32F401RE MCU front image hardware assembly
LTE IoT 5 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
LTE IoT 5 Click complete accessories setup image hardware assembly
Nucleo-64 with STM32XXX MCU Access MB 1 Mini B Conn - 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
Clicker 4 for STM32F4 HA 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 13 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • gnss13_generic_read - 此函数从模块读取所需数量的数据字节

  • gnss13_parse_gngga - 此函数从读取响应缓冲区解析GNGGA数据

  • gnss13_clear_ring_buffers - 此函数清除UART发送和接收环形缓冲区

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 13 Click Example.
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of GNSS 13 click by reading and displaying
 * the GPS coordinates.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and logger.
 *
 * ## Application Task
 * Reads the received data, parses the GNGGA info from it, and once it receives
 * the position fix it will start displaying the coordinates on the USB UART.
 *
 * ## Additional Function
 * - static void gnss13_clear_app_buf ( void )
 * - static err_t gnss13_process ( gnss13_t *ctx )
 * - static void gnss13_parser_application ( gnss13_t *ctx, char *rsp )
 * 
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "gnss13.h"
#include "string.h"

#define PROCESS_BUFFER_SIZE 200

static gnss13_t gnss13;
static log_t logger;

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

/**
 * @brief GNSS 13 clearing application buffer.
 * @details This function clears memory of application buffer and reset its length.
 * @return None.
 * @note None.
 */
static void gnss13_clear_app_buf ( void );

/**
 * @brief GNSS 13 data reading function.
 * @details This function reads data from device and concatenates data to application buffer.
 * @param[in] ctx : Click context object.
 * See #gnss13_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 gnss13_process ( gnss13_t *ctx );

/**
 * @brief GNSS 13 parser application function.
 * @details This function parses GNSS data and logs it on the USB UART. It clears app and ring buffers
 * after successfully parsing data.
 * @param[in] ctx : Click context object.
 * See #gnss13_t object definition for detailed explanation.
 * @param[in] rsp Response buffer.
 * @return None.
 * @note None.
 */
static void gnss13_parser_application ( gnss13_t *ctx, uint8_t *rsp );

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    gnss13_cfg_t gnss13_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.
    gnss13_cfg_setup( &gnss13_cfg );
    GNSS13_MAP_MIKROBUS( gnss13_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( UART_ERROR == gnss13_init( &gnss13, &gnss13_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    if ( GNSS13_OK == gnss13_process( &gnss13 ) )
    {
        if ( PROCESS_BUFFER_SIZE == app_buf_len )
        {
            gnss13_parser_application( &gnss13, app_buf );
        }
    }
}

void main ( void ) 
{
    application_init( );

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

static void gnss13_clear_app_buf ( void ) 
{
    memset( app_buf, 0, app_buf_len );
    app_buf_len = 0;
}

static err_t gnss13_process ( gnss13_t *ctx ) 
{
    uint8_t rx_buf[ PROCESS_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
    int32_t rx_size = 0;
    rx_size = gnss13_generic_read( ctx, rx_buf, PROCESS_BUFFER_SIZE );
    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 GNSS13_OK;
    }
    return GNSS13_ERROR;
}

static void gnss13_parser_application ( gnss13_t *ctx, uint8_t *rsp )
{
    uint8_t element_buf[ 100 ] = { 0 };
    if ( GNSS13_OK == gnss13_parse_gngga( rsp, GNSS13_GNGGA_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 ] );
            gnss13_parse_gngga( rsp, GNSS13_GNGGA_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 ) );
            gnss13_parse_gngga( rsp, GNSS13_GNGGA_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++;
        }
        gnss13_clear_ring_buffers( ctx );
        gnss13_clear_app_buf( );
        Delay_ms ( 500 );
    }
}

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

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