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通过STM32F031K6和LC79DA探索定位技术的未来

引导您的旅程,精确到每一个细节

GNSS 8 Click with Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU

已发布 10月 01, 2024

点击板

GNSS 8 Click

开发板

Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F031K6

借助我们GNSS解决方案的卓越精度,满怀信心地踏上旅程。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

GNSS 8 Click基于LC79DA,这是Quectel Wireless Solutions的一款高性能双频多星座GNSS模块。它支持GPS、Galileo和QZSS的L1和L5频段,GLONASS和北斗的L1频段,以及IRNSS的L5频段。与仅在L1频段工作的GNSS模块相比,LC79DA显著增加了参与跟踪和定位的卫星数量,缩短了信号获取时间,并在GNSS信号缺失或受损时提高了定位精度。LC79DA符合AIS-140标准,板载的LNA和SAW滤波器在弱信号条件和其他恶劣环境下确保更好的定位性能,并提高了抗干扰能力。除了睡眠和待机操作模式,LC79DA还具有包含跟踪和获取模式的全开模式。在获取模式下,模块开始搜索卫星并确定可见卫星、粗载波频率和卫星信号的码相。当获取完成后,它将自动切换到跟踪模式。在跟踪模式下,模块跟踪卫星并解调特定卫星的导航数据。LC79DA通过UART接口与MCU通信,默认使用常用的UART RX和TX引脚作为通信协议,默认配置下以115200bps的速率

与主机MCU传输和交换数据。它还配备了一个USB Type C连接器,可以通过FT230X(一种紧凑的USB到串行UART接口桥)由个人电脑(PC)供电和配置,设计用于高效操作与USB主控制器。除了该桥接器,它还具有RX/TX蓝色LED指示灯,指示其处于RX或TX模式。用户还可以使用I2C等其他接口自行配置模块并编写库。路由到mikroBUS™的RST引脚上的REQ引脚表示数据可用性指示,用于指示是否有数据可供读取,而mikroBUS™插座上的INT引脚表示标准中断功能,为用户提供反馈信息。除此之外,该Click板™还使用标记为APR的AP请求发送引脚,路由到mikroBUS™插座的PWM引脚,以及与APR引脚一起使用的RDY模块状态指示。APR引脚的高电平通知模块AP有数据要发送,低电平表示数据传输已完成,而RDY指示模块是否准备好与AP通信。此外,该Click板™还具有标记为GNSS的额外黄色LED,每秒显示一个与GNSS卫星同步的脉冲。标

记为BOOT的板载按钮表示启动模式控制按钮。在上电序列期间按下该按钮约100ms,LC79DA模块将进入主机模式,允许用户成功执行固件下载。在模块成功进入主机模式后,释放BOOT按钮。BOOT模式也可以通过与按钮相同方式的外部信号在BOOT CTRL接头上实现。另外,标记为NSTB的附加接头可用于进入待机模式,并使用外部信号重置模块本身。GNSS 8 Click配有阻抗为50Ω的SMA天线连接器,可以连接Mikroe提供的适当的有源天线,以提高范围和接收信号强度。此Click板™可以与3.3V和5V的MCU一起工作。适当的逻辑电压电平转换由适当的电压电平转换器TXS0108E执行,而板载LDO LT1965确保推荐的电压电平为模块供电。此外,该Click板™配备了一个包含易于使用的函数和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

GNSS 8 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo 32开发板搭载STM32F031K6 MCU,提供了一种经济且灵活的平台,适用于使用32引脚封装的STM32微控制器进行实验。该开发板具有Arduino™ Nano连接性,便于通过专用扩展板进行功能扩展,并且支持mbed,使其能够无缝集成在线资源。板载集成

ST-LINK/V2-1调试器/编程器,支持通过USB重新枚举,提供三种接口:虚拟串口(Virtual Com port)、大容量存储和调试端口。该开发板的电源供应灵活,可通过USB VBUS或外部电源供电。此外,还配备了三个LED指示灯(LD1用于USB通信,LD2用于电源

指示,LD3为用户可控LED)和一个复位按钮。STM32 Nucleo-32开发板支持多种集成开发环境(IDEs),如IAR™、Keil®和基于GCC的IDE(如AC6 SW4STM32),使其成为开发人员的多功能工具。

Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M0

MCU 内存 (KB)

32

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

32

RAM (字节)

4096

你完善了我!

配件

Click Shield for Nucleo-32是扩展您的开发板功能的理想选择,专为STM32 Nucleo-32引脚布局设计。Click Shield for Nucleo-32提供了两个mikroBUS™插座,可以添加来自我们不断增长的Click板™系列中的任何功能。从传感器和WiFi收发器到电机控制和音频放大器,我们应有尽有。Click Shield for Nucleo-32与STM32 Nucleo-32开发板兼容,为用户提供了一种经济且灵活的方式,使用任何STM32微控制器快速创建原型,并尝试各种性能、功耗和功能的组合。STM32 Nucleo-32开发板无需任何独立的探针,因为它集成了ST-LINK/V2-1调试器/编程器,并随附STM32全面的软件HAL库和各种打包的软件示例。这个开发平台为用户提供了一种简便且通用的方式,将STM32 Nucleo-32兼容开发板与他们喜欢的Click板™结合,应用于即将开展的项目中。

Click Shield for Nucleo-32 accessories 1 image

GNSS L1/L5主动外置天线 (YB0017AA) 是Quectel的一款主动贴片天线,支持GNSS L1/L5、北斗B1/B2、GLONASS L1,以其高增益和高效率在车队管理、导航、RTK及许多其他跟踪应用中表现出色。该磁性安装天线尺寸为61.5×56.5×23mm,设计用于与各种地平面尺寸配合使用或在自由空间中使用,并通过一根3米长的SMA公头连接线连接到设备。

GNSS 8 Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Status Indication
PA0
AN
Data Availability Indicator
PA11
RST
NC
NC
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
AP Request-to-Send
PA8
PWM
Interrupt
PA12
INT
UART TX
PA10
TX
UART RX
PA9
RX
I2C Clock
PB6
SCL
I2C Data
PB7
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

GNSS 8 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Nucleo-144 front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-144 front image hardware assembly
Nucleo 144 with STM32L4A6ZG MCU front image hardware assembly
Stepper 22 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Stepper 22 Click complete accessories setup image hardware assembly
Nucleo-32 with STM32 MCU Access MB 1 - 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
STM32 M4 Clicker HA MCU/Select 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 8 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • gnss8_generic_read - 数据读取功能

  • gnss8_generic_write - 数据写入功能

  • gnss8_set_ap_req - 设置AP请求引脚状态功能

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 GNSS 8 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 gnss8_clear_app_buf ( void )
 * - static err_t gnss8_process ( void )
 * - static err_t gnss8_cmd_parser ( char *cmd )
 *
 * @author Luka Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "gnss8.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 gnss8_t gnss8;
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 GNSS8 clearing application buffer.
 * @details This function clears memory of application buffer and reset it's length and counter.
 */
static void gnss8_clear_app_buf ( void );

/**
 * @brief GNSS8 data reading function.
 * @details This function reads data from device and concats data to application buffer.
 *
 * @return @li @c GNSS8_OK - Read some data.
 *         @li @c GNSS8_ERROR - Nothing is read.
 *         @li @c GNSS8_ERROR_NO_DATA - Application buffer overflow.
 *
 * See #err_t definition for detailed explanation.
 */
static err_t gnss8_process ( void );

/**
 * @brief GNSS8 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 GNSS8_OK - Parsed data succes.
 *         @li @c GNSS8_ERROR - No @b cmd in application buffer.
 *
 * See #err_t definition for detailed explanation.
 */
static err_t gnss8_cmd_parser ( char *cmd );

/**
 * @brief GNSS8 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 GNSS8_OK - Read some data.
 *         @li @c GNSS8_ERROR - No @b cmd in application buffer.
 *         @li @c GNSS8_ERROR_NO_DATA - No data for @b element in @b cmd.
 *         @li @c GNSS8_ERROR_OVERFLOW - Data buffer overflow.
 *
 * See #err_t definition for detailed explanation.
 */
static err_t gnss8_element_parser ( char *cmd, uint8_t element, char *element_data );

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    gnss8_cfg_t gnss8_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.
    gnss8_cfg_setup( &gnss8_cfg );
    GNSS8_MAP_MIKROBUS( gnss8_cfg, MIKROBUS_1 );
    err_t init_flag  = gnss8_init( &gnss8, &gnss8_cfg );
    if ( UART_ERROR == init_flag )
    {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }

    gnss8_clear_app_buf(  );
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void )
{
    gnss8_process();

    err_t error_flag = gnss8_element_parser( RSP_GNGGA, RSP_GNGGA_LATITUDE_ELEMENT,
                                             latitude_data );

    error_flag |= gnss8_element_parser(  RSP_GNGGA, RSP_GNGGA_LONGITUDE_ELEMENT,
                                         longitude_data );

    error_flag |= gnss8_element_parser(  RSP_GNGGA, RSP_GNGGA_ALTITUDE_ELEMENT,
                                         altitude_data );


    if ( error_flag == GNSS8_OK )
    {
        if ( last_error_flag != GNSS8_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 < GNSS8_ERROR )
    {
        if ( last_error_flag == GNSS8_OK )
        {
            log_printf( &logger, "Waiting for data " );
        }
        log_printf( &logger, "." );
    }

    if ( error_flag != GNSS8_ERROR )
    {
        last_error_flag = error_flag;
        gnss8_clear_app_buf(  );
    }
}

void main ( void )
{
    application_init( );

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

static void gnss8_clear_app_buf ( void )
{
    memset( app_buf, 0, app_buf_len );
    app_buf_len = 0;
    app_buf_cnt = 0;
}

static err_t gnss8_process ( void )
{
    int32_t rx_size;
    char rx_buff[ PROCESS_BUFFER_SIZE ] = { 0 };

    rx_size = gnss8_generic_read( &gnss8, rx_buff, PROCESS_BUFFER_SIZE );

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

        if ( app_buf_len + rx_size >= PROCESS_BUFFER_SIZE )
        {
            gnss8_clear_app_buf(  );
            return GNSS8_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 GNSS8_OK;
    }
    return GNSS8_ERROR;
}

static err_t gnss8_cmd_parser ( char *cmd )
{
    err_t ret_flag = GNSS8_OK;

    if ( strstr( app_buf, cmd ) != GNSS8_OK )
    {
        char * __generic_ptr gngga_ptr;

        gngga_ptr = strstr( app_buf, cmd );

        while ( strchr( gngga_ptr, RSP_START ) == GNSS8_OK )
        {
            gnss8_process();
        }

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

            if ( ( *gngga_ptr == RSP_START ) )
            {
                break;
            }
        }
    }
    else
    {
        ret_flag = GNSS8_ERROR;
    }

    return ret_flag;
}

static err_t gnss8_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 ) == GNSS8_OK )
        {
            gnss8_process();
        }

        for ( ; ; )
        {
            if ( ( *gngga_ptr == RSP_START ) )
            {
                ret_flag = GNSS8_ERROR_NO_DATA;
                break;
            }

            if ( *gngga_ptr == RSP_SEPARATOR )
            {
                if (element_cnt == element)
                {
                    if ( data_cnt == 0 )
                    {
                        ret_flag = GNSS8_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 = GNSS8_ERROR_OVERFLOW;
                    break;
                }
            }

            gngga_ptr++;
        }
    }
    else
    {
        ret_flag = GNSS8_ERROR;
    }

    return ret_flag;
}

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

额外支持

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