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30 分钟

使用MAX-M10S和STM32L073RZ构建一个快速资产追踪平台

始终在正确的轨道上

GNSS MAX Click with Nucleo-64 with STM32L073RZ MCU

已发布 6月 24, 2024

点击板

GNSS MAX Click

开发板

Nucleo-64 with STM32L073RZ MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32L073RZ

能够同时跟踪四个GNSS星座,提供高度可靠的位置信息。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

GNSS MAX Click基于u-blox的高性能GNSS模块MAX-M10S (MAX-M10S-00B-01)。MAX-M10S采用u-blox M10标准精度GNSS平台,为所有L1 GNSS信号提供出色的灵敏度和获取时间。它还支持同时接收多达四个GNSS(GPS、GLONASS、Galileo和BeiDou),最大化位置可用性,特别是在深城市峡谷等挑战性条件下。MAX-M10S在保持低系统功耗的同时提供高灵敏度和最小获取时间。该模块在RF路径中集成了LNA和SAW滤波器,以实现最大灵敏度。它还可以检测干扰和欺骗尝试,并向主机报告,以便系统对这些事件做出反应。先进的滤波算法减轻了RF干扰和干扰的影响,从

而使产品能够按预期运行。u-blox Super-S技术提供了出色的RF灵敏度,通过使用小天线或在非视距场景中提高动态位置精度高达25%。此Click板™具有可配置的主机接口,允许使用选定接口与MCU通信。MAX-M10S可以通过默认通信协议以9600bps的速度与主机MCU传输和交换数据,使用常用的UART RX和TX引脚进行通信,也可以使用I2C接口。I2C接口兼容快速模式,允许最大比特率为400kbit/s。除了这些功能外,它还使用了几个mikroBUS™引脚。连接到mikroBUS™插槽RST引脚的低电平有效复位信号激活系统的硬件复位,而连接到mikroBUS™插槽PWM引脚的EXT引脚表示

用于模块唤醒功能的外部中断。它还使用连接到mikroBUS™插槽INT引脚的PPS信号以及标记为STATUS的蓝色LED指示灯,用于时间脉冲信号信息和指示。GNSS MAX Click拥有一个SMA天线连接器,可以连接Mikroe提供的适当天线,以改善范围和接收信号强度。此外,在主电源故障的情况下,该模块可以使用连接电池的备用电源电压,如果需要Click板™作为独立设备。此Click板™只能在3.3V逻辑电压水平下运行。因此,在使用具有不同逻辑电平的MCU之前,板子必须进行适当的逻辑电压转换。此外,此Click板™配备了包含函数和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

GNSS MAX 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 Active External Antenna是一款来自u-blox的独特多频段天线,非常适合需要高精度定位能力的高精度GNSS应用,如RTK。ANN-MB-00是一款多频段(L1, L2/E5b/B2I)有源GNSS天线,配有5米电缆和SMA连接器。该天线支持GPS、GLONASS、Galileo和BeiDou,包含高性能多频段RHCP双馈片状天线元件、内置高增益LNA和SAW预滤波器,以及防水的5米天线电缆和SMA连接器。

GNSS MAX 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
Wake-Up Interrupt
PC8
PWM
Time Pulse Signal
PC14
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 MAX 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
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 MAX Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • gnssmax_generic_read - GNSS MAX数据读取功能。

  • gnssmax_reset - GNSS MAX重置功能。

  • gnssmax_get_pps - GNSS MAX读取时间戳引脚状态功能。

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 GNSSMAX Click Example.
 *
 * # Description
 * This example showcases device abillity to read data outputed
 * from device and show it's coordinates and altitude when connected.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes host communication modules, additioaln GPIO's used
 * for control of device and resets device.
 *
 * ## Application Task
 * Reads data from device and wait's untill device is connected.
 * While not connected it will log '.'. When conneceted and received
 * data for latitude, longitude, and altitude it will log that data
 * parsed from "GNGGA" command.
 *
 * ## Additional Function
 * - static void gnssmax_clear_app_buf ( void )
 * - static err_t gnssmax_process ( void )
 * - static err_t gnssmax_cmd_parser ( char *cmd )
 * - static err_t gnssmax_element_parser ( char *cmd, uint8_t element, char *element_data )
 *
 * @note
 * For the device to connect it can take it from 1 to 10 minutes.
 * Time to connect is depending on weather.
 *
 * @author Luka Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "gnssmax.h"

#define PROCESS_BUFFER_SIZE                     700
#define DATA_BUFFER_SIZE                        30

#define RSP_GNGGA                               "GNGGA"
#define RSP_START                               '$'
#define RSP_SEPARATOR                           ','

#define RSP_GNGGA_LATITUDE_ELEMENT              2
#define RSP_GNGGA_LONGITUDE_ELEMENT             4
#define RSP_GNGGA_ALTITUDE_ELEMENT              9

static gnssmax_t gnssmax;
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;

static char latitude_data[ DATA_BUFFER_SIZE ]   = { 0 };
static char longitude_data[ DATA_BUFFER_SIZE ]  = { 0 };
static char altitude_data[ DATA_BUFFER_SIZE ]   = { 0 };

err_t last_error_flag;

/**
 * @brief GNSSMAX clearing application buffer.
 * @details This function clears memory of application buffer and reset it's length and counter.
 */
static void gnssmax_clear_app_buf ( void );

/**
 * @brief GNSSMAX data reading function.
 * @details This function reads data from device and concats data to application buffer.
 *
 * @return @li @c GNSSMAX_OK - Read some data.
 *         @li @c GNSSMAX_ERROR - Nothing is read.
 *         @li @c GNSSMAX_ERROR_NO_DATA - Application buffer overflow.
 *
 * See #err_t definition for detailed explanation.
 */
static err_t gnssmax_process ( void );

/**
 * @brief GNSSMAX command data parser.
 * @details This function searches @b app_buf for @b cmd and logs data of that command.
 *
 * @param[in] cmd : Command to parese.
 *
 * @return @li @c GNSSMAX_OK - Parsed data succes.
 *         @li @c GNSSMAX_ERROR - No @b cmd in application buffer.
 *
 * See #err_t definition for detailed explanation.
 */
static err_t gnssmax_cmd_parser ( char *cmd );

/**
 * @brief GNSSMAX element of command data parser.
 * @details This function searches @b app_buf for @b cmd and it's
 *          @b element and copies data to @b element_data buffer.
 *
 * @return @li @c GNSSMAX_OK - Read some data.
 *         @li @c GNSSMAX_ERROR - No @b cmd in application buffer.
 *         @li @c GNSSMAX_ERROR_NO_DATA - No data for @b element in @b cmd.
 *         @li @c GNSSMAX_ERROR_OVERFLOW - Data buffer overflow.
 *
 * See #err_t definition for detailed explanation.
 */
static err_t gnssmax_element_parser ( char *cmd, uint8_t element, char *element_data );

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    gnssmax_cfg_t gnssmax_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 " );
    Delay_ms( 500 );

    // Click initialization.
    gnssmax_cfg_setup( &gnssmax_cfg );
    GNSSMAX_MAP_MIKROBUS( gnssmax_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag  = gnssmax_init( &gnssmax, &gnssmax_cfg );
    if ( init_flag == UART_ERROR )
    {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }

    gnssmax_default_cfg( &gnssmax );

    last_error_flag = GNSSMAX_OK;
    log_info( &logger, " Application Task " );
    Delay_ms( 500 );
}

void application_task ( void )
{
    gnssmax_process();

    err_t error_flag = gnssmax_element_parser( RSP_GNGGA, RSP_GNGGA_LATITUDE_ELEMENT,
                                             latitude_data );

    error_flag |= gnssmax_element_parser(  RSP_GNGGA, RSP_GNGGA_LONGITUDE_ELEMENT,
                                         longitude_data );

    error_flag |= gnssmax_element_parser(  RSP_GNGGA, RSP_GNGGA_ALTITUDE_ELEMENT,
                                         altitude_data );


    if ( error_flag == GNSSMAX_OK )
    {
        if ( last_error_flag != GNSSMAX_OK )
        {
            log_printf( &logger, "\r\n" );
        }
        log_printf( &logger, ">Latitude:\r\n - deg: %.2s \r\n - min: %s\r\n",
                    latitude_data, &latitude_data[ 2 ] );

        log_printf( &logger, ">Longitude:\r\n - deg: %.3s \r\n - min: %s\r\n",
                    longitude_data, &longitude_data[ 3 ] );

        log_printf( &logger, ">Altitude:\r\n - %sm\r\n",
                    altitude_data );

        log_printf( &logger, "----------------------------------------\r\n" );
    }
    else if ( error_flag < GNSSMAX_ERROR )
    {
        if ( last_error_flag == GNSSMAX_OK )
        {
            log_printf( &logger, "Waiting for data " );
        }
        log_printf( &logger, "." );
    }

    if ( error_flag != GNSSMAX_ERROR )
    {
        last_error_flag = error_flag;
        gnssmax_clear_app_buf(  );
    }
}

void main ( void )
{
    application_init( );

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

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

static err_t gnssmax_process ( void )
{
    int32_t rx_size;
    char rx_buff[ PROCESS_BUFFER_SIZE ] = { 0 };

    rx_size = gnssmax_generic_read( &gnssmax, rx_buff, PROCESS_BUFFER_SIZE );

    if ( rx_size > 0 )
    {
        int32_t buf_cnt = 0;

        if ( ( app_buf_len + rx_size ) > PROCESS_BUFFER_SIZE )
        {
            gnssmax_clear_app_buf(  );
            return GNSSMAX_ERROR_NO_DATA;
        }
        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_buff[ rx_cnt ] != 0 )
            {
                app_buf[ ( buf_cnt + rx_cnt ) ] = rx_buff[ rx_cnt ];
            }
            else
            {
                app_buf_len--;
                buf_cnt--;
            }
        }
        return GNSSMAX_OK;
    }
    return GNSSMAX_ERROR;
}

static err_t gnssmax_cmd_parser ( char *cmd )
{
    err_t ret_flag = GNSSMAX_OK;

    if ( strstr( app_buf, cmd ) != GNSSMAX_OK )
    {
        char * __generic_ptr gngga_ptr;

        gngga_ptr = strstr( app_buf, cmd );

        while ( strchr( gngga_ptr, RSP_START ) == GNSSMAX_OK )
        {
            gnssmax_process();
        }

        for ( ; ; )
        {
            log_printf( &logger, "%c", *gngga_ptr );
            gngga_ptr++;

            if ( ( *gngga_ptr == RSP_START ) )
            {
                break;
            }
        }
    }
    else
    {
        ret_flag = GNSSMAX_ERROR;
    }

    return ret_flag;
}

static err_t gnssmax_element_parser ( char *cmd, uint8_t element, char *element_data )
{
    err_t ret_flag = 0;


    if ( strstr( app_buf, cmd ) != 0 )
    {
        uint8_t element_cnt = 0;
        char data_buf[ DATA_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
        uint8_t data_cnt = 0;
        char * __generic_ptr gngga_ptr;

        gngga_ptr = strstr( app_buf, cmd );

        while ( strchr( gngga_ptr, RSP_START ) == GNSSMAX_OK )
        {
            gnssmax_process();
        }

        for ( ; ; )
        {
            if ( ( *gngga_ptr == RSP_START ) )
            {
                ret_flag = GNSSMAX_ERROR_NO_DATA;
                break;
            }

            if ( *gngga_ptr == RSP_SEPARATOR )
            {
                if (element_cnt == element)
                {
                    if ( data_cnt == 0 )
                    {
                        ret_flag = GNSSMAX_ERROR_NO_DATA;
                    }
                    strcpy( element_data, data_buf );
                    break;
                }

                element_cnt++;
            }

            if ( ( element == element_cnt ) && ( *gngga_ptr != RSP_SEPARATOR ) )
            {
                data_buf[ data_cnt ] = *gngga_ptr;
                data_cnt++;

                if ( data_cnt >= DATA_BUFFER_SIZE )
                {
                    ret_flag = GNSSMAX_ERROR_OVERFLOW;
                    break;
                }
            }

            gngga_ptr++;
        }
    }
    else
    {
        ret_flag = GNSSMAX_ERROR;
    }

    return ret_flag;
}

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

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