初学者
10 分钟

使用SIM33ELA和STM32F446RE自信导航

迷失在冒险中,而不是方向

GNSS 3 Click with Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

GNSS 3 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F446RE

我们先进的GNSS解决方案通过提供实时定位数据,支持导航、地图绘制和地理分析,增强了决策制定和生产力。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

GNSS 3 Click基于SIMCom的SIM33ELA模块,这是一个独立或A-GPS接收器,带有内置的芯片天线。SIM33ELA仅支持L1频段,具有33个跟踪和99个获取通道。该模块提供从天线输入到主机端口的完整信号处理,可以通过NMEA消息传输,最大更新速率为10Hz。该模块是一款超低功耗跟踪设备,跟踪时灵敏度高达-165dBm,获取模式下为-147dBm,并具有快速重新获取时间。可见卫星数量的增加提高了定位精度(<2.5m CEP),减少了获取时间(<1.5s TTFF,热启动)。GNSS 3 Click支持抗干扰,在信号弱的条件下通过板载LNA和12个多音调主动干扰抵消器实现更好的定位。SIM33ELA支持EPO(扩展预测轨道)数据服务,可以向客户提供7/14/31天的轨道预

测,定期从EPO服务器下载。诸如星历、 星历、粗略的上次位置和时间、卫星状态以及可选的时间同步等信息将减少TTFF。它可以通过主机端上传到SIM33ELA模块。EASY(嵌入式助手系统)模式从接收到的星历预测卫星导航消息。该模块还支持DGPS SBAS(卫星增强系统)和RTCM,一次只能使用一种模式。SBAS取决于用户所在的大陆。SIM33ELA使用UART接口,常用的UART RX和TX引脚作为主机微控制器的默认通信协议。默认配置下,它以115200bps的速率进行操作以传输和交换数据。此外,这款Click board™还具有通过mikroBUS™信号可访问的其他功能,例如用于重置设备的复位(RST)和INT引脚,可以控制模块进入或从睡眠模式唤醒。除了

可以使用内置的芯片天线之外,这款Click board™还可以使用Mikroe提供的外部有源天线,这要归功于板载的n.FL连接器和将ANT SEL焊接跳线设置为INT或EXT位置。除了精确定位外,GNSS 3 Click还通过红色LED指示器(标记为PPS)指示准确的定时信号,黄色LED指示器(标记为FIX)指示成功的定位,以及绿色PWR LED,用作唤醒指示器。此Click board™只能使用3.3V逻辑电压级别进行操作。在使用具有不同逻辑电压级别的MCU之前,必须对板执行适当的逻辑电压级别转换。此外,它配备了一个包含函数和示例代码的库,可供进一步开发参考。

GNSS 3 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32F446RE 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 STM32F446RE MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

512

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

131072

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

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
Reset
PC12
RST
Wake Up Interrupt
PB12
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
NC
NC
INT
UART TX
PA2
TX
UART RX
PA3
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

原理图

GNSS 3 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Nucleo-64 front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 64 with STM32F446RE MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-64 front image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32F401RE MCU front image hardware assembly
EEPROM 13 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Nucleo-64 with STM32XXX MCU 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

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

这个库包含了GNSS 3 Click驱动程序的API。

关键功能:

  • gnss3_parse_gngga - GNSS 3解析GNGGA函数

  • gnss3_generic_read - 通用读取函数

  • gnss3_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 Gnss3 Click example
 * 
 * # Description
 * This example demonstrates the use of GNSS 3 click by reading and displaying
 * the GPS 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 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 gnss3_clear_app_buf ( void )
 * - static err_t gnss3_process ( gnss3_t *ctx )
 * - static void gnss3_parser_application ( char *rsp )
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "gnss3.h"

#define PROCESS_BUFFER_SIZE 200

static gnss3_t gnss3;
static log_t logger;

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

/**
 * @brief GNSS 3 clearing application buffer.
 * @details This function clears memory of application buffer and reset its length and counter.
 * @return None.
 * @note None.
 */
static void gnss3_clear_app_buf ( void );

/**
 * @brief GNSS 3 data reading function.
 * @details This function reads data from device and concatenates data to application buffer.
 * @param[in] ctx : Click context object.
 * See #gnss3_t object definition for detailed explanation.
 * @return @li @c  0 - Read some data.
 *         @li @c -1 - Nothing is read or Application buffer overflow.
 * See #err_t definition for detailed explanation.
 * @note None.
 */
static err_t gnss3_process ( gnss3_t *ctx );

/**
 * @brief GNSS 3 parser application.
 * @param[in] rsp Response buffer.
 * @details This function logs GNSS data on the USB UART.
 * @return None.
 * @note None.
 */
static void gnss3_parser_application ( char *rsp );

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    gnss3_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.

    gnss3_cfg_setup( &cfg );
    GNSS3_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    gnss3_init( &gnss3, &cfg );

    gnss3_module_wakeup( &gnss3 );
    Delay_ms( 1000 );
}

void application_task ( void )
{
    gnss3_process( &gnss3 );
    if ( app_buf_len > ( sizeof ( ( char * ) GNSS3_RSP_GNGGA ) + GNSS3_GNGGA_ELEMENT_SIZE ) ) 
    {
        gnss3_parser_application( app_buf );
    }
}

void main ( void )
{
    application_init( );

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

static void gnss3_clear_app_buf ( void ) 
{
    memset( app_buf, 0, app_buf_len );
    app_buf_len = 0;
    app_buf_cnt = 0;
}

static err_t gnss3_process ( gnss3_t *ctx ) 
{
    int32_t rx_size = 0;
    char rx_buf[ PROCESS_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
    rx_size = gnss3_generic_read( ctx, rx_buf, PROCESS_BUFFER_SIZE );
    if ( rx_size > 0 ) 
    {
        int32_t buf_cnt = 0;
        if ( ( app_buf_len + rx_size ) > PROCESS_BUFFER_SIZE ) 
        {
            gnss3_clear_app_buf(  );
            return GNSS3_ERROR;
        } 
        else 
        {
            buf_cnt = app_buf_len;
            app_buf_len += rx_size;
        }
        for ( int32_t rx_cnt = 0; rx_cnt < rx_size; rx_cnt++ ) 
        {
            if ( rx_buf[ rx_cnt ] ) 
            {
                app_buf[ ( buf_cnt + rx_cnt ) ] = rx_buf[ rx_cnt ];
            }
            else
            {
                app_buf_len--;
                buf_cnt--;
            }
        }
        return GNSS3_OK;
    }
    return GNSS3_ERROR;
}

static void gnss3_parser_application ( char *rsp )
{
    char element_buf[ 100 ] = { 0 };
    if ( GNSS3_OK == gnss3_parse_gngga( rsp, GNSS3_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 ] );
            gnss3_parse_gngga( rsp, GNSS3_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 ) );
            gnss3_parse_gngga( rsp, GNSS3_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++;
        }
        gnss3_clear_app_buf(  );
    }
}

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

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资源

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