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使用LG77L和STM32L073RZ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 STM32L073RZ MCU

已发布 6月 26, 2024

点击板

GNSS 13 Click

开发板

Nucleo-64 with STM32L073RZ MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32L073RZ

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STM32L073RZ MCU提供了一个经济实惠且灵活的平台,供开发人员探索新的想法并原型化其设计。该板利用了STM32微控制器的多功能性,使用户能够为其项目选择性能和功耗之间的最佳平衡。它采用LQFP64封装的STM32微控制器,并包括一些必要的组件,例如用户LED,可以同时作为ARDUINO®信号使用,以及用户和复位按钮,以及用于精准定时操作的32.768kHz晶体振荡器。设计时考虑了扩展性和灵活性,Nucleo-64板具有ARDUINO® 

Uno V3扩展连接器和ST morpho扩展引脚标头,为全面项目集成提供了对STM32 I/O的完全访问权限。电源选项具有适应性,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。该板还配备了一个内置的ST-LINK调试器/编程器,具有USB重新枚举功能,简化了编程和调试过程。此外,该板还设计了外部SMPS,以实现有效的Vcore逻辑供电,支持USB设备全速或USB SNK/UFP全速,以及内置的加密功能,增强了项目的功耗效率和安全性。通过专用

连接器提供了额外的连接性,用于外部SMPS实验、ST-LINK的USB连接器和MIPI®调试连接器,扩展了硬件接口和实验的可能性。开发人员将通过STM32Cube MCU软件包中全面的免费软件库和示例得到广泛的支持。这与与各种集成开发环境(IDE)的兼容性相结合,包括IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM和STM32CubeIDE,确保了平稳高效的开发体验,使用户能够充分发挥Nucleo-64板在其项目中的功能。

Nucleo 64 with STM32L073RZ MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M0

MCU 内存 (KB)

192

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 STM32L073RZ 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
Board mapper by product8 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

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 );
        }
    }
}

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 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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