中级
30 分钟

使用 LG69TAMMD 和 STM32L073RZ 构建移动 RTK 流动站

实现厘米级精度定位

RTK Rover Click with Nucleo-64 with STM32L073RZ MCU

已发布 6月 26, 2024

点击板

RTK Rover Click

开发板

Nucleo-64 with STM32L073RZ MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32L073RZ

提高兼容RTK基站的位置数据精度。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

RTK Rover Click 基于Quectel Wireless Solutions的LG69TAMMD,这是一款多星座GNSS模块,具有高性能和高可靠性定位引擎,能够实现快速而精确的GNSS定位能力。LG69TAMMD具有双频支持,最多支持三个同时运行的全球星座,采用STMicroelectronics®的第五代定位接收器平台,具有80个跟踪和4个快速采集通道。它的特点是具有1m水平位置精度(24小时静态)和0.01m+1ppm的RTK精度,使用高性能的YB0017AA移动天线在开阔天空环境下和基站1公里范围内。LG69TAMMD的主要功能是PVT(RTK),即位置、速度和时间。按照IATF 16949:2016标准设计,LG69TAMMD默认GNSS星座为GPS+BDS+Galileo,并集成了LNA以提高灵敏度。它可以接收和跟踪中心频率为1575.42MHz和1176.45MHz的GPS L1 C/A和L5信号、Galileo E1和E5a信号,以及中心频率为1561.098MHz和1176.45MHz的北斗B1I和B2a信号。接收和跟踪北斗信号与GPS信号相结合,可以实现更高的覆盖率、改进的可靠性和更好的精

度。RTK Rover Click通过UART接口与MCU通信,常用的RX和TX引脚旁边还有一个数据准备引脚(INT),当缓冲传输满时通知主MCU接收数据。它还配备了一个USB Type C连接器,允许模块通过FT2232D(一个紧凑型USB转串行UART接口设备,旨在与USB主控制器高效配合操作)由个人计算机(PC)供电和配置。在支持RTK导航技术之前,该模块必须通过其UART端口接收RTK校正消息。在默认配置下,它将尝试根据接收到的校正数据实现最佳定位精度。当模块接收到RTCM消息的输入流时,它将进入RTK浮动模式,一旦解决了载波相位模糊性,它将进入RTK固定模式。通常情况下,Rover需要不到60秒的时间就可以解决载波模糊性并从RTK浮动模式转为RTK固定模式。除了接口引脚外,该板还使用了一些额外的mikroBUS™引脚。一个低电平复位信号和一个板载复位按钮,通过mikroBUS™插座的RST引脚执行模块的复位功能。WUP引脚执行模块唤醒,SHD引脚通过mikroBUS™插座的AN引脚提供开关操作,用于打开/关闭

LG69TAMMD的电源。该模块可以通过mikroBUS™插座的RST引脚上的BT引脚使用引导下载模式进行固件更新,旁边有一个标记为PPS的蓝色LED指示灯,用于时间脉冲信号信息和指示。模块通过在启动序列期间保持BT引脚处于低逻辑状态进入正常操作模式,否则,当引脚在启动期间处于高逻辑状态时,模块进入引导下载模式。此Click板™的一个特定附加功能是几个测试点,使得可以启用附加的模块功能,如RTK定位状态指示器、来自车轮旋转传感器的轮辙脉冲信号、默认情况下的校正UART或NMEA输出/原始数据输出。此Click板™可以与3.3V和5V MCU一起使用。作为其主要电源,LG69TAMMD使用从MCP1826 LDO获得的3.3V,但也可以使用一个硬币形电池作为额外的备用电源。在使用不同逻辑电平的MCU之前,板必须进行适当的逻辑电压电平转换。此外,该Click板™还配备了一个库,包含易于使用的功能和示例代码,可作为进一步开发的参考。

RTK Rover 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主动外部天线(YB0017AA)是Quectel的一款主动贴片天线,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和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,设计用于与各种地面平面尺寸或在自由空间中工作,并通过3米长的SMA公头连接线连接到设备。

RTK Rover Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Shutdown
PC0
AN
Reset
PC12
RST
Module Wake-Up
PB12
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Boot Download Mode
PC8
PWM
Data Ready Interrupt
PC14
INT
UART TX
PA2
TX
UART RX
PA3
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

RTK Rover 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

此款Click板可通过两种方式进行接口连接和监控:

  • Application Output - 在调试模式下,使用“Application Output”窗口进行实时数据监控。按照本教程正确设置它。

软件支持

库描述

该库包含 RTK Rover Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • rtkrover_generic_read - 此函数使用UART串行接口读取所需数量的数据字节。

  • rtkrover_clear_ring_buffers - 此函数清除UART传输和接收环形缓冲区。

  • rtkrover_parse_gngga - 此函数从读取的响应缓冲区解析GNGGA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 RTK Rover Click Example.
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of RTK Rover 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 rtkrover_clear_app_buf ( void )
 * - static err_t rtkrover_process ( rtkrover_t *ctx )
 * - static void rtkrover_parser_application ( char *rsp )
 *
 * @note
 * The click board comes with the default baud rate of 460800, but the baud rate is set to 115200
 * in the example due to code portability and speed limitations of some MCUs. So in order to run
 * the example you will need to adjust the baud rate using Quectel QGNSS evaluation software.
 * 
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "rtkrover.h"
#include "string.h"

#define PROCESS_BUFFER_SIZE 200

static rtkrover_t rtkrover;
static log_t logger;

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

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

/**
 * @brief RTK Rover data reading function.
 * @details This function reads data from device and concatenates data to application buffer.
 * @param[in] ctx : Click context object.
 * See #rtkrover_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 rtkrover_process ( rtkrover_t *ctx );

/**
 * @brief RTK Rover 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 #rtkrover_t object definition for detailed explanation.
 * @param[in] rsp Response buffer.
 * @return None.
 * @note None.
 */
static void rtkrover_parser_application ( rtkrover_t *ctx, char *rsp );

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    rtkrover_cfg_t rtkrover_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.
    rtkrover_cfg_setup( &rtkrover_cfg );
    RTKROVER_MAP_MIKROBUS( rtkrover_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( UART_ERROR == rtkrover_init( &rtkrover, &rtkrover_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    if ( RTKROVER_OK == rtkrover_process( &rtkrover ) )
    {
        if ( PROCESS_BUFFER_SIZE == app_buf_len )
        {
            rtkrover_parser_application( &rtkrover, app_buf );
        }
    }
}

void main ( void ) 
{
    application_init( );

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

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

static err_t rtkrover_process ( rtkrover_t *ctx ) 
{
    char rx_buf[ PROCESS_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
    int32_t rx_size = 0;
    rx_size = rtkrover_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 RTKROVER_OK;
    }
    return RTKROVER_ERROR;
}

static void rtkrover_parser_application ( rtkrover_t *ctx, char *rsp )
{
    char element_buf[ 100 ] = { 0 };
    if ( RTKROVER_OK == rtkrover_parse_gngga( rsp, RTKROVER_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 ] );
            rtkrover_parse_gngga( rsp, RTKROVER_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 ) );
            rtkrover_parse_gngga( rsp, RTKROVER_GNGGA_ALTITUDE, element_buf );
            log_printf( &logger, " Altitude: %s m \r\n", element_buf );
            wait_for_fix_cnt = 0;
            Delay_ms ( 1000 );
        }
        else
        {
            if ( wait_for_fix_cnt % 20 == 0 )
            {
                log_printf( &logger, " Waiting for the position fix...\r\n\n" );
                wait_for_fix_cnt = 0;
            }
            wait_for_fix_cnt++;
        }
        rtkrover_clear_ring_buffers( ctx );
        rtkrover_clear_app_buf( );
    }
}

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

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