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使用 LG69TASMD 和 STM32G431RB 构建 RTK 基站

提高定位精度

RTK Base Click with Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

已发布 11月 08, 2024

点击板

RTK Base Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G431RB

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-64 搭载 STM32G431RB 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 STM32G431RB MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

STM32G431RB front image

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

32k

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

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Shutdown
PA15
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
PA3
TX
UART RX
PA2
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-64 accessories 1 image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 64 with STM32G431RB MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32G474RE MCU front image hardware assembly
LTE Cat.1 6 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
LTE Cat.1 6 Click complete accessories setup image hardware assembly
Nucleo-64 with STM32GXXX MCU Access MB 1 Micro 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 Compiler Selection Step Image 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

通过调试模式的应用程序输出

1. 一旦代码示例加载完成,按下 "DEBUG" 按钮将启动构建过程,并将其编程到创建的设置上,然后进入调试模式。

2. 编程完成后,IDE 中将出现一个带有各种操作按钮的标题。点击绿色的 "PLAY" 按钮开始读取通过 Click board™ 获得的结果。获得的结果将在 "Application Output" 标签中显示。

DEBUG_Application_Output

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

这个示例可以在 NECTO Studio 中找到。欢迎下载代码,或者您也可以复制下面的代码。

/*!
 * @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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