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使用LC29H(DA/EA)和STM32L073RZ将您的定位精度提升到前所未有的高度

确保您的位置始终准确,无论地形或挑战

GNSS RTK 3 Click with Nucleo-64 with STM32L073RZ MCU

已发布 6月 28, 2024

点击板

GNSS RTK 3 Click

开发板

Nucleo-64 with STM32L073RZ MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32L073RZ

体验定位技术的未来,我们的 GNSS RTK 解决方案将实时动态能力与尖端创新相结合,提供极致精确的定位。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

GNSS RTK 3 Click 基于 Quectel 的 LC29H(DA/EA),这是一款双频、多卡塔 GNSS 模块。借助内部 LNA 和 SAW 滤波器,该模块实现了更好的灵敏度和抗干扰能力。双频支持帮助该模块在自主模式下提供 1m 的 CEP 精度值,并在使用 RTK 功能时实现厘米级精度。集成的 RTK(实时动态)定位引擎提供亚米级精度,具有快速收敛时间和出色的性能。该模块支持 RTK Rover 技术。在实施 RTK 导航技术之前,模块必须通过其 UART 端口接收 RTK 差分数据。在验证差分校正数据后,模块将进入差分或 RTK 浮动模式。在 RTK 固定模式下的预期精度低于 20cm。LC29H(DA/EA) 模块具有集成的 AGNSS、集成的 AIC 和干扰功能,并且可以同时接收 L1 和 L5 GNSS 频段信号。接收芯片采用 12nm 技术构建,提供先进的电源管理,实现低功耗 GNSS 传感和位置修正,使该模块非常适合电源敏感和电池供电系

统。模块上有一个 DSEL 开关,具有 0 和 1 两个位置。将其设置为 0 位置时,UART 接口可用于通信和下载,而 I2C 只能用于通信。1 位置设置为仅用于下载的 UART,而 I2C 接口可用于通信和下载。GNSS RTK 3 Click 具有一个 SMA 天线连接器,用于连接 MIKROE 提供的合适天线。您还可以通过在省电模式下停用天线来控制天线,降低功耗。为了接口不同电压水平的主 MCU,GNSS RTK 3 Click 配备了德州仪器的 TXS0108E,这是一款 8 位双向电平转换电压转换器。在主电源故障的情况下,模块可以使用来自连接电池的备用电源电压。备用电源为实时时钟和电池备份 RAM 提供电源,并将所有相关数据保存到备用 RAM 中,以便稍后进行热启动或温启动。如果没有电池,备份电源将通过 mikroBUS™ 插座的 3.3V 轨供电。如前所述,GNSS RTK 3 Click 使用标准 2 线 UART 接口与主 MCU 通信,使用常用的 UART RX 和

 TX 引脚。UART 2 接口引脚暴露在 1.8V DBG 头上,用于调试。模块支持 9600 到 3Mbps 的波特率,默认波特率为 115200bps。除了 UART 接口外,还可以使用标准的 2 线 I2C 接口与主 MCU 通信,数据速率最高为 400kbps。在这两种情况下,模块将使用 NMEA 0183/RTCM 3.x 协议。您可以使用这些接口中的任何一个来更新 LC29H(DA/EA) 固件。使用 RST 引脚可以重置模块,或者使用 WUP 引脚唤醒它。除了 1PPS LED 外,每秒一个脉冲可以通过 PPS 引脚监控。该 Click board™ 可以通过 VCC SEL 跳线选择使用 3.3V 或 5V 逻辑电压水平。这样,3.3V 和 5V 的 MCU 都可以正确使用通信线路。此外,这款 Click board™ 配备了包含易于使用功能的库和示例代码,可用于进一步开发。

GNSS RTK 3 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 Active External Antenna (YB0017AA) 是 Quectel 的一款有源贴片天线,支持 GNSS L1/L5 BD B1/B2 GLONASS L1,具有高增益和高效率,为车队管理、导航、RTK 和许多其他跟踪应用提供卓越性能。这款磁性安装天线的尺寸为 61.5×56.5×23mm,设计用于与各种接地平面尺寸或在自由空间中工作,并通过 3 米长的电缆与 SMA 公头连接器连接到设备。

 GNSS RTK 3 Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
Reset / ID SEL
PC12
RST
SPI Select / ID COMM
PB12
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
External sync
PC8
PWM
Timepulse Output
PC14
INT
UART TX
PA2
TX
UART RX
PA3
RX
I2C Clock
PB8
SCL
I2C Data
PB9
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

GNSS RTK 3 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 RTK 3 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • gnssrtk3_enable_device - 此功能通过将 CEN 引脚设置为高电平逻辑状态来启用设备。

  • gnssrtk3_generic_read - 此功能通过使用 UART 或 I2C 串行接口读取所需数量的数据字节。

  • gnssrtk3_parse_gga - 此功能从读取的响应缓冲区解析 GGA 数据。

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 RTK 3 Click Example.
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of GNSS RTK 3 click by reading and displaying
 * the GNSS coordinates.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and enables the click board.
 *
 * ## Application Task
 * Reads the received data, parses the NMEA GGA info from it, and once it receives 
 * the position fix it will start displaying the coordinates on the USB UART.
 *
 * ## Additional Function
 * - static void gnssrtk3_clear_app_buf ( void )
 * - static void gnssrtk3_log_app_buf ( void )
 * - static err_t gnssrtk3_process ( gnssrtk3_t *ctx )
 * - static void gnssrtk3_parser_application ( uint8_t *rsp )
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "gnssrtk3.h"

// Application buffer size
#define APP_BUFFER_SIZE             800
#define PROCESS_BUFFER_SIZE         200

static gnssrtk3_t gnssrtk3;
static log_t logger;

static uint8_t app_buf[ APP_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
static int32_t app_buf_len = 0;
static uint8_t i2c_data_ready = 0;

/**
 * @brief GNSS RTK 3 clearing application buffer.
 * @details This function clears memory of application buffer and reset its length.
 * @note None.
 */
static void gnssrtk3_clear_app_buf ( void );

/**
 * @brief GNSS RTK 3 log application buffer.
 * @details This function logs data from application buffer to USB UART.
 * @note None.
 */
static void gnssrtk3_log_app_buf ( void );

/**
 * @brief GNSS RTK 3 data reading function.
 * @details This function reads data from device and concatenates data to application buffer. 
 * @param[in] ctx : Click context object.
 * See #gnssrtk3_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 gnssrtk3_process ( gnssrtk3_t *ctx );

/**
 * @brief GNSS RTK 3 parser application.
 * @param[in] rsp Response buffer.
 * @details This function logs GNSS data on the USB UART.
 * @return None.
 * @note None.
 */
static void gnssrtk3_parser_application ( uint8_t *rsp );

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    gnssrtk3_cfg_t gnssrtk3_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.
    gnssrtk3_cfg_setup( &gnssrtk3_cfg );
    GNSSRTK3_MAP_MIKROBUS( gnssrtk3_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( GNSSRTK3_OK != gnssrtk3_init( &gnssrtk3, &gnssrtk3_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    gnssrtk3_enable_device ( &gnssrtk3 );
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    if ( GNSSRTK3_OK == gnssrtk3_process( &gnssrtk3 ) ) 
    {
        gnssrtk3_parser_application( app_buf );
    }
}

void main ( void ) 
{
    application_init( );

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

static void gnssrtk3_clear_app_buf ( void ) 
{
    memset( app_buf, 0, app_buf_len );
    app_buf_len = 0;
}

static void gnssrtk3_log_app_buf ( void )
{
    for ( int32_t buf_cnt = 0; buf_cnt < app_buf_len; buf_cnt++ )
    {
        log_printf( &logger, "%c", app_buf[ buf_cnt ] );
    }
}

static err_t gnssrtk3_process ( gnssrtk3_t *ctx ) 
{
    uint8_t rx_buf[ PROCESS_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
    int32_t overflow_bytes = 0;
    int32_t rx_cnt = 0;
    int32_t rx_size = 0;
    
    if ( ( GNSSRTK3_DRV_SEL_I2C == ctx->drv_sel ) && ( !i2c_data_ready ) )
    {
        uint16_t pps_wait_log_cnt = 0;
        while ( !gnssrtk3_get_pps_pin ( ctx ) )
        {
            if ( ++pps_wait_log_cnt > 5000 )
            {
                log_printf( &logger, " Waiting for the position fix (PPS signal)...\r\n\n" );
                pps_wait_log_cnt = 0;
            }
            Delay_ms ( 1 );
        }
        i2c_data_ready = 1;
        Delay_ms ( 200 );
    }
    rx_size = gnssrtk3_generic_read( ctx, rx_buf, PROCESS_BUFFER_SIZE );
    if ( ( rx_size > 0 ) && ( rx_size <= APP_BUFFER_SIZE ) ) 
    {
        if ( ( app_buf_len + rx_size ) > APP_BUFFER_SIZE ) 
        {
            overflow_bytes = ( app_buf_len + rx_size ) - APP_BUFFER_SIZE;
            app_buf_len = APP_BUFFER_SIZE - rx_size;
            memmove ( app_buf, &app_buf[ overflow_bytes ], app_buf_len );
            memset ( &app_buf[ app_buf_len ], 0, overflow_bytes );
        }
        for ( rx_cnt = 0; rx_cnt < rx_size; rx_cnt++ ) 
        {
            if ( rx_buf[ rx_cnt ] ) 
            {
                app_buf[ app_buf_len++ ] = rx_buf[ rx_cnt ];
            }
        }
        return GNSSRTK3_OK;
    }
    return GNSSRTK3_ERROR;
}

static void gnssrtk3_parser_application ( uint8_t *rsp )
{
    uint8_t element_buf[ 100 ] = { 0 };
    if ( GNSSRTK3_OK == gnssrtk3_parse_gga( rsp, GNSSRTK3_GGA_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 ] );
            memset( element_buf, 0, sizeof( element_buf ) );
            gnssrtk3_parse_gga( rsp, GNSSRTK3_GGA_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 ) );
            gnssrtk3_parse_gga( rsp, GNSSRTK3_GGA_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++;
        }
        gnssrtk3_clear_app_buf(  );
        i2c_data_ready = 0;
    }
}

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

额外支持

资源

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