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使用NEO-D9S-00B和STM32F103RB解锁精准导航的世界

在全球各个角落提升精度

LBAND RTK Click with Nucleo 64 with STM32F103RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

LBAND RTK Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F103RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F103RB

通过我们的 L-Band GNSS 校正解决方案体验无缝的全球覆盖和精度收敛。借助随手可得的校正服务,您可以自信地导航,精度不再是限制。

A

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硬件概览

它是如何工作的?

LBAND RTK Click 基于 NEO-D9S-00B,这是来自 u-blox 的用于 L 波段校正广播的卫星数据接收器,可配置用于各种校正服务。NEO-D9S-00B 在 1525MHz 到 1559MHz 的频率范围内运行,解码卫星传输并输出校正流,使高精度 GNSS 接收器能够实现厘米级精度。通过卫星 L 波段传输的独立校正数据流确保了位置输出的高可用性,同时减少了对通过 IP 提供的校正服务的蜂窝连接的依赖。此外,它还实施了高级安全功能,如签名和抗干扰机制。除了访问广播数据流外,NEO-D9S-00B 还消除了每个用户专用传输通道的需求,使其在不同市场和应用中更加灵活。它可配置用于各种提供商和服务级别的校正数据,确保在全球多个区域的精度和跨大陆的覆盖范围。该 Click board™ 可以轻松集成 u-blox F9 平台的其他 GNSS 接收器,例如我们提供的 GNSS RTK Click boards™,提供了一个设计更简便的完整解决方案。LBAND 

RTK Click 使用 UART 接口与主机 MCU 通信,默认通信协议为 115200bps,但也具有其他接口,如 SPI 和 I2C。通过将标记为 COMM SEL 的 SMD 跳线置于适当位置来选择接口。当选择 SPI 通信时,除了正确选择 COMM SEL 跳线外,还需要填充 DSEL 跳线以将接口引脚配置为 SPI。在默认状态下,标记为 DSEL 的跳线未填充。如果仅通过 I2C 接口单独使用此 Click board™,则需要填充 I2C 上拉电阻(R2 和 R3)。在将 LBAND RTK 与其他 GNSS RTK 板一起使用时,请移除这些电阻。一个额外的接头提供了可选的 UART 接口,可以直接向 GNSS 接收器提供校正数据。USB 接口兼容 USB 2.0 版本(全速,12 Mbit/s),可作为 UART 的替代通信方式。USB 端口还可用作额外的电源,如果需要将 Click board™ 作为独立设备。在这种情况下,主模块电源由板载稳压器 NCV8705 提供,提供所需的 3.3V 以确保其正常运行。

接收器还可以进入安全启动模式。当填充标记为 SFBT 的跳线时,接收器以安全启动模式启动,L 波段操作被禁用。在安全启动模式下,仅主 UART 接口可用。除了这些功能外,该板还使用了几个 mikroBUS™ 引脚。EIN 引脚连接到 mikroBUS™ 插座的 AN 引脚,用作通过填充 R6 0Ω 电阻激活的外部中断功能。RST 引脚连接到 mikroBUS™ 插座的 PWM 引脚,提供通用复位功能。LBAND RTK Click 具有用于连接 Mikroe 提供的适当天线(如 GNSS L-Band 有源天线)的 SMA 天线连接器。此天线支持 GNSS L 波段频率,易于定位于空间。此 Click board™ 仅能在 5V 逻辑电压水平下运行。在使用具有不同逻辑电平的 MCU 之前,板必须进行适当的逻辑电压电平转换。此外,该 Click board™ 配备了包含功能和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

LBAND RTK 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 L-Band 有源天线 (LBAND01D-S6-00) 是 Inpaq Technology 提供的一款有源 50Ω 补丁天线,支持 GNSS L-Band 应用(频率范围为 1525 到 1559MHz)。该天线在跟踪、车队管理、导航和许多其他跟踪应用中,凭借其高增益和高效率,提供了卓越的性能。这种磁性安装类型的天线尺寸为 37.5x34.5x12.5mm,通过一根 3 米长的电缆与设备连接,电缆末端为 SMA 插头公连接器。当与需要高精度定位能力的 Click board™ 配合使用时,它提供了卓越的性能,非常适用于 RTK 应用。

LBAND RTK Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

External Interrupt
PC0
AN
NC
NC
RST
SPI Chip Select
PB12
CS
SPI Clock
PB3
SCK
SPI Data OUT
PB4
MISO
SPI Data IN
PB5
MOSI
NC
NC
3.3V
Ground
GND
GND
Reset
PC8
PWM
NC
NC
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

LBAND RTK 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 LBAND RTK Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • lbandrtk_set_default_pmp_cfg - 此功能将点对多点 (PMP) 配置设置为 RAM 层的默认配置

  • lbandrtk_get_pmp_cfg - 此功能从 RAM 层读取点对多点 (PMP) 配置

  • lbandrtk_read_ubx_frame - 此功能等待 UBX 帧消息到达并读取它

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 LBAND RTK Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of LBAND RTK click by setting the Point to multipoint (PMP)
 * configuration and waiting for the UBX-RXM-PMP message, then parsing it and displaying on the USB UART.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver, reads the module version, sets the Point to multipoint (PMP) configuration
 * (for EU center frequency by default) and then reads that config and displays on the USB UART.
 *
 * ## Application Task
 * Waits for an incoming UBX messages, reads and displays them on the USB UART. If the received message is
 * PMP data it will be parsed additionally.
 *
 * @note 
 * Make sure to use a correct L-Band antenna and that it's placed outside on open-sky in order to be able to
 * receive PMP data from satellites.
 * 
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "lbandrtk.h"

static lbandrtk_t lbandrtk;
static log_t logger;

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    lbandrtk_cfg_t lbandrtk_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.
    lbandrtk_cfg_setup( &lbandrtk_cfg );
    LBANDRTK_MAP_MIKROBUS( lbandrtk_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( LBANDRTK_OK != lbandrtk_init( &lbandrtk, &lbandrtk_cfg ) )
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    Delay_ms ( 100 );
    
    // Read module version
    lbandrtk.frame.class_id = LBANDRTK_CLASS_ID_UBX_MON;
    lbandrtk.frame.msg_id = LBANDRTK_MSG_ID_UBX_MON_VER;
    lbandrtk.frame.payload_len = 0;
    // send poll request
    lbandrtk_write_ubx_frame ( &lbandrtk, &lbandrtk.frame );
    // read polled message
    if ( LBANDRTK_OK == lbandrtk_read_ubx_frame ( &lbandrtk, &lbandrtk.frame ) )
    {
        log_printf( &logger, " ------ MODULE VERSION ------\r\n" );
        log_printf( &logger, " SW version:\r\n %s\r\n\n", &lbandrtk.frame.payload[ 0 ] );
        log_printf( &logger, " HW version:\r\n %s\r\n\n", &lbandrtk.frame.payload[ 30 ] );
        log_printf( &logger, " Extension:\r\n" );
        for ( uint16_t cnt = 0; cnt < ( ( lbandrtk.frame.payload_len - 40 ) / 30 ); cnt++ )
        {
            log_printf( &logger, " %s\r\n", &lbandrtk.frame.payload[ 40 + cnt * 30 ] );
        }
        log_printf( &logger, " ----------------------------\r\n\n" );
    }
    Delay_ms ( 100 );
    
    if ( LBANDRTK_ERROR == lbandrtk_set_default_pmp_cfg ( &lbandrtk ) )
    {
        log_error( &logger, " Set default PMP configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    lbandrtk_pmp_cfg_t pmp_cfg;
    if ( LBANDRTK_OK == lbandrtk_get_pmp_cfg ( &lbandrtk, &pmp_cfg ) )
    {
        log_printf( &logger, " ----- PMP CONFIGURATION ----\r\n" );
        log_printf( &logger, " Center frequency: %lu\r\n", pmp_cfg.center_freq );
        log_printf( &logger, " Search window: %u\r\n", pmp_cfg.search_window );
        log_printf( &logger, " Use service ID: %u\r\n", ( uint16_t ) pmp_cfg.use_service_id );
        log_printf( &logger, " Service ID: %u\r\n", pmp_cfg.service_id );
        log_printf( &logger, " Data rate: %u\r\n", pmp_cfg.data_rate );
        log_printf( &logger, " Use descrambler: %u\r\n", ( uint16_t ) pmp_cfg.use_descrambler );
        log_printf( &logger, " Descrambler init: %u\r\n", pmp_cfg.descrambler_init );
        log_printf( &logger, " Use prescrambling: %lu\r\n", ( uint16_t ) pmp_cfg.use_prescrambling );
        log_printf( &logger, " Unique word: 0x%.8LX%.8LX\r\n", pmp_cfg.unique_word_high, pmp_cfg.unique_word_low );
        log_printf( &logger, " ----------------------------\r\n\n" );
    }

    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void )
{
    if ( LBANDRTK_OK == lbandrtk_read_ubx_frame ( &lbandrtk, &lbandrtk.frame ) )
    {
        if ( ( LBANDRTK_CLASS_ID_UBX_RXM == lbandrtk.frame.class_id ) && ( LBANDRTK_MSG_ID_UBX_RXM_PMP == lbandrtk.frame.msg_id ) )
        {
            log_printf( &logger, " -------- UBX-RXM-PMP -------\r\n" );
            uint16_t num_bytes_user_data = LBANDRTK_UBX_RXM_PMP_MAX_USER_DATA; // Number of bytes for user data for message version 0
            log_printf( &logger, " Version: %u\r\n", ( uint16_t ) lbandrtk.frame.payload[ 0 ] );
            log_printf( &logger, " Time tag [ms]: %lu\r\n", 
                        ( ( uint32_t ) lbandrtk.frame.payload[ 7 ] << 24 ) | ( ( uint32_t ) lbandrtk.frame.payload[ 6 ] << 16 ) | 
                        ( ( uint16_t ) lbandrtk.frame.payload[ 5 ] << 8 ) | lbandrtk.frame.payload[ 4 ] );
            log_printf( &logger, " Unique word: 0x%.8LX%.8LX\r\n", 
                        ( ( uint32_t ) lbandrtk.frame.payload[ 15 ] << 24 ) | ( ( uint32_t ) lbandrtk.frame.payload[ 14 ] << 16 ) | 
                        ( ( uint16_t ) lbandrtk.frame.payload[ 13 ] << 8 ) | lbandrtk.frame.payload[ 12 ], 
                        ( ( uint32_t ) lbandrtk.frame.payload[ 11 ] << 24 ) | ( ( uint32_t ) lbandrtk.frame.payload[ 10 ] << 16 ) | 
                        ( ( uint16_t ) lbandrtk.frame.payload[ 9 ] << 8 ) | lbandrtk.frame.payload[ 8 ] );
            log_printf( &logger, " Unique word bit errors: %u\r\n", ( uint16_t ) lbandrtk.frame.payload[ 19 ] );
            // Check the received message version
            if ( lbandrtk.frame.payload[ 0 ] )
            {
                log_printf( &logger, " FEC bits : %u\r\n", ( ( uint16_t ) lbandrtk.frame.payload[ 21 ] << 8 ) | lbandrtk.frame.payload[ 20 ] );
                log_printf( &logger, " Eb/N0 [dB] : %.3f\r\n", lbandrtk.frame.payload[ 22 ] * LBANDRTK_UBX_RXM_PMP_EBN0_SCALE );
            }
            else
            {
                log_printf( &logger, " FEC bits : %u\r\n", ( ( uint16_t ) lbandrtk.frame.payload[ 525 ] << 8 ) | lbandrtk.frame.payload[ 524 ] );
                log_printf( &logger, " Eb/N0 [dB] : %.3f\r\n", lbandrtk.frame.payload[ 526 ] * LBANDRTK_UBX_RXM_PMP_EBN0_SCALE );
            }
            log_printf( &logger, "\r\n Service ID : %u\r\n", ( ( uint16_t ) lbandrtk.frame.payload[ 17 ] << 8 ) | lbandrtk.frame.payload[ 16 ] );
            log_printf( &logger, " Spare byte: %u\r\n", ( uint16_t ) lbandrtk.frame.payload[ 18 ] );
            // Check the received message version
            if ( lbandrtk.frame.payload[ 0 ] )
            {
                // Get number of bytes for user data for message version 1
                num_bytes_user_data = ( ( uint16_t ) lbandrtk.frame.payload[ 3 ] << 8 ) | lbandrtk.frame.payload[ 2 ];
                if ( num_bytes_user_data > LBANDRTK_UBX_RXM_PMP_MAX_USER_DATA )
                {
                    num_bytes_user_data = LBANDRTK_UBX_RXM_PMP_MAX_USER_DATA;
                }
                log_printf( &logger, " User data bytes: %u\r\n", num_bytes_user_data );
                log_printf( &logger, " User data:\r\n" );
                for ( uint16_t cnt = 0; cnt < num_bytes_user_data; cnt++ )
                {
                    if ( 0 == ( cnt % 20 ) )
                    {
                        log_printf( &logger, "\r\n" );
                    }
                    log_printf( &logger, "%.2X ", ( uint16_t ) lbandrtk.frame.payload[ 24 + cnt ] );
                }
            }
            else
            {
                log_printf( &logger, " User data bytes: %u\r\n", num_bytes_user_data );
                log_printf( &logger, " User data:\r\n" );
                for ( uint16_t cnt = 0; cnt < num_bytes_user_data; cnt++ )
                {
                    if ( 0 == ( cnt % 20 ) )
                    {
                        log_printf( &logger, "\r\n" );
                    }
                    log_printf( &logger, " %.2X", ( uint16_t ) lbandrtk.frame.payload[ 20 + cnt ] );
                }
            }
            log_printf( &logger, "\r\n ----------------------------\r\n\n" );
            Delay_ms ( 100 );
        }
        else
        {
            log_printf( &logger, " ---- UBX FRAME RECEIVED ----\r\n" );
            log_printf( &logger, " Class ID: 0x%.2X\r\n", ( uint16_t ) lbandrtk.frame.class_id );
            log_printf( &logger, " Message ID: 0x%.2X\r\n", ( uint16_t ) lbandrtk.frame.msg_id );
            log_printf( &logger, " Payload length: %u\r\n", lbandrtk.frame.payload_len );
            log_printf( &logger, " Payload:" );
            for ( uint16_t cnt = 0; cnt < lbandrtk.frame.payload_len; cnt++ )
            {
                if ( 0 == ( cnt % 20 ) )
                {
                    log_printf( &logger, "\r\n" );
                }
                log_printf( &logger, " %.2X", ( uint16_t ) lbandrtk.frame.payload[ cnt ] );
            }
            log_printf( &logger, "\r\n ----------------------------\r\n\n" );
            Delay_ms ( 100 );
        }
    }
}

void main ( void )
{
    application_init( );

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

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

额外支持

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