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30 分钟

使用 LG69TASMD 和 STM32F031K6 构建 RTK 基站

提高定位精度

RTK Base Click with Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU

已发布 10月 01, 2024

点击板

RTK Base Click

开发板

Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F031K6

使用固定基站提高GNSS位置的精度。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

RTK Base Click 基于Quectel Wireless Solutions的LG69TASMD,这是一款多星座GNSS模块,具有高性能和高可靠性定位引擎,可提高兼容RTK Rover板的定位精度。LG69TASMD具有双频支持,最多支持四个同时运行的全球星座。它采用STMicroelectronics®的第五代定位接收器平台,具有80个跟踪通道和4个快速采集通道,并配备了Quectel的高性能YG0063AA大地天线。按照IATF 16949:2016标准设计,LG69TASMD的默认GNSS星座为GPS+BDS+Galileo+QZSS,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 Base 

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。LG69TASMD模块作为基站提供RTK数据输出,支持静态模式和固定模式,可通过相应的命令设置。它可以使用先前测量的天线定位坐标。如果这些坐标效果最佳,这种方法可以确保Rover达到最佳精度。LG69TASMD在不使用其他方法测量基站天线的情况下,也可以自行测量其坐标。在这种模式下,用户提供精度约束和最短观测时间。除了接口引脚外,该板还使用了一些额外的mikroBUS™引脚。板载复位按钮通过mikroBUS™插座的RST引脚执行模块的复位功能,而通过mikroBUS™插座的AN引脚路

由的SHD引脚可以打开/关闭LG69TASMD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。此Click板™可以与3.3V和5V MCU一起使用。作为其主要电源,LG69TASMD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 Base 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

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Shutdown
PA0
AN
Reset
PA11
RST
Module Wake-Up
PA4
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Boot Download Mode
PA8
PWM
Data Ready Interrupt
PA12
INT
UART TX
PA10
TX
UART RX
PA9
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 Base 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 RTK Base Click 驱动程序的 API。

关键功能:

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

  • rtkbase_rx_bytes_available - 此函数返回RX环形缓冲区中可用的字节数。

  • rtkbase_calculate_crc24 - 此函数计算并返回RTCM3数据包输入的CRC 24位校验值。整个数据包的CRC应和为零(余数)。

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 Base Click Example.
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of RTK Base click by reading and displaying the RTCM3 messages.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and logger.
 *
 * ## Application Task
 * Reads and parses the RTCM3 messages received from the module, and displays them on the USB UART.
 *
 * ## Additional Function
 * - static void rtkbase_clear_app_buf ( void )
 * - static err_t rtkbase_process_rtcm3 ( rtkbase_t *ctx )
 *
 * @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 "rtkbase.h"

#define PROCESS_BUFFER_SIZE 300

static rtkbase_t rtkbase;
static log_t logger;

static char app_buf[ PROCESS_BUFFER_SIZE ] = { 0 };
static uint16_t app_buf_len = 0;

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

/**
 * @brief RTK Base process rtcm3 function.
 * @details This function reads and processes the RTCM3 messages and displays them on the USB UART.
 * @param[in] ctx : Click context object.
 * See #rtkbase_t object definition for detailed explanation.
 * @return @li @c  0 - Successfully read RTCM3 message.
 *         @li @c -1 - Read error.
 * See #err_t definition for detailed explanation.
 * @note None.
 */
static err_t rtkbase_process_rtcm3 ( rtkbase_t *ctx );

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    rtkbase_cfg_t rtkbase_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.
    rtkbase_cfg_setup( &rtkbase_cfg );
    RTKBASE_MAP_MIKROBUS( rtkbase_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( UART_ERROR == rtkbase_init( &rtkbase, &rtkbase_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    rtkbase_process_rtcm3 ( &rtkbase );
    rtkbase_clear_app_buf( );
}

void main ( void ) 
{
    application_init( );

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

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

static err_t rtkbase_process_rtcm3 ( rtkbase_t *ctx ) 
{
    #define RTKBASE_HEADER_0    0xD3
    #define RTKBASE_HEADER_1    0x00
    for ( ; ; ) // loop until a header byte 0 is read
    {
        while ( rtkbase_rx_bytes_available ( ctx ) < 1 );
        
        if ( 1 == rtkbase_generic_read( ctx, app_buf, 1 ) )
        {
            if ( RTKBASE_HEADER_0 == app_buf[ 0 ] )
            {
                break;
            }
        }
    }
    // wait until a header byte 1 and packet size bytes are available for read
    while ( rtkbase_rx_bytes_available ( ctx ) < 2 );
    if ( 2 != rtkbase_generic_read( ctx, &app_buf[ 1 ], 2 ) )
    {
        return RTKBASE_ERROR;
    }
    if ( RTKBASE_HEADER_1 != ( app_buf[ 1 ] & 0xFC ) )
    {
        return RTKBASE_ERROR;
    }
    app_buf_len = ( ( uint16_t ) ( app_buf[ 1 ] & 0x03 ) << 8 ) + app_buf[ 2 ] + 6; // Header + size + payload bytes + CRC bytes
    
    // wait until payload and CRC bytes are available for read
    while ( rtkbase_rx_bytes_available ( ctx ) < ( app_buf_len - 3 ) );
    if ( ( app_buf_len - 3 ) != rtkbase_generic_read( ctx, &app_buf[ 3 ], ( app_buf_len - 3 ) ) )
    {
        return RTKBASE_ERROR;
    }
    
    // The CRC across the whole packet should sum to zero (remainder)
    if ( 0 == rtkbase_calculate_crc24( app_buf, app_buf_len ) )
    {
        uint16_t rtcm3_msg_type = ( ( uint16_t ) app_buf[ 3 ] << 4 ) | ( ( app_buf[ 4 ] >> 4 ) & 0x0F ); // 12-bit message type
        log_printf ( &logger, "\r\n\n RTCM3 -> Type: %u; Size: %u;\r\n", rtcm3_msg_type, app_buf_len );
        for ( int32_t cnt = 0; cnt < app_buf_len; cnt++ ) 
        {
            log_printf( &logger, " %.2X", ( uint16_t ) app_buf[ cnt ] );
            if ( ( cnt % 16 ) == 15 )
            {
                log_printf( &logger, "\r\n" );
            }
        }
        return RTKBASE_OK;
    }
    return RTKBASE_ERROR;
}

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

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