GPS Starý muž a Arduino: 6 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:58

Tento Lazy Old Geek (L. O. G.) už niekoľko rokov nemôže vykonávať pokyny. Vo veku 70 rokov mozog nefunguje tak dobre ako predtým a je ťažké zamerať sa na veľké projekty, nieto ešte skúsiť o nich písať.

(Prihlasujem sa do súťaže Arduino.)

Ale s pomocou svojho milujúceho psa, Sadie a môjho zariadenia CPAP, to vyskúšam. Sadie je moje antidepresívum, udržuje mi náladu a každé ráno sa prechádzame. Môj CPAP mi pomáha lepšie spať, a preto aj trochu lepšie premýšľajte.

GPS: Nuž, GPS ma vždy zaujímalo. Väčšina komerčných GPS dokáže určiť iba 2 až 3 metre. Môj bratranec, ktorý je veľkým farmárom, hovorí, že jeho zariadenie môže fungovať oveľa lepšie. Viem, že jeden z miestnych farmárov používa svoje traktory John Deere na sadenie plodín v brázdach pomocou vlastného systému GPS.

Trávim veľa času surfovaním po internete a čítam o GPS za rozumnú cenu, ktoré môžu merať až centimetre! Neuveriteľné. Po praktickej stránke to vlastne nepotrebujem. Keď idem na prechádzku, nepotrebujem vedieť, kde som. Dokonca aj na cestách používam svoj smartphone so systémom Android Auto, aby mi dal vedieť, kde som.

Ale som tiež technogeek, a tak som začal hľadať GPS pre fanúšikov. Jedným z najobľúbenejších bol Adafruit Ultimate GPS.

www.adafruit.com/?q=ultimate

Krok 1: Adafruitové perie

Jednou z verzií systému Adafruit Ultimate GPS je Featherwing. Teraz som nikdy nepočul o sérii Adafruit Feather, takže ďalšie surfovanie. Wow, Adafruit a Lady Ada vyvinuli celú radu mikrokontrolérov a príslušenstva založených na malej platforme s názvom Feather. Pokiaľ ide o Arduinoity, je to podobné základnej platforme Arduino UNO, ale menšie a aktuálnejšie. Adafruit tiež vyvinul všetok softvér, aby mohol byť kompatibilný so softvérom Arduino.

Naozaj si vážim prácu, ktorú Adafruit a Lady Ada urobili pre domácich majstrov, a veľmi sa mi páčil Feather M4 Express:

www.adafruit.com/product/3857

Na rozdiel od štandardného Arduina s hodinami 16 MHz je super rýchly s hodinami 120 MHz. Je to 3,3 V, čo je do značnej miery nový štandard pre novú elektroniku pre domácich majstrov. Je kompatibilný s Arduino, s ktorým sa dobre poznám, a navyše ho možno naprogramovať pomocou Circuit Python (vlastná verzia Pythonu od spoločnosti Adafruit). Som starý a ťažko sa učím nové veci, ale dalo by mi to šancu rozvetviť sa.

Objednal som si teda použitý na ebay a tiež som si objednal u Mousera. Amazon, Mouser a DigiKey nesú niektoré z produktov Adafruit. Rád by som si jeden kúpil priamo od spoločnosti Adafruit, ale v tom čase nemali všetky FeatherWings, ktoré som chcel získať. V tomto prípade je lacnejšie objednať veľa vecí naraz, takže nemusíte platiť toľko poštovné. V mojom prípade sú náklady na odoslanie troch položiek rovnako vysoké ako jedna.

PROBLÉM: Konektor batérie JST2.0 na M4express. Dávno som si kúpil veľa napájacích konektorov JST2.0, ako je na obrázku. Červená/čierna je bohužiaľ opačná ako to, ktoré používa M4express, a mám veľa batérií a projektov využívajúcich túto polaritu.

Och, dobre. Je veľmi jednoduché vybrať káble z konektora a zmeniť ich polohu. Tak som to urobil s niekoľkými batériami a jednou nabíjačkou LiPo. Naniesla som na ne červený lak, takže dúfajme, že sa nezmiešajú.

V prípade M4express som sa rozhodol použiť ženské hlavičky s dlhými kolíkmi. Viď obrázok. To umožnilo FeatherWings ako môj GPS pripojiť sa hore. Navyše M4express môže byť zapojený do FeatherWings ako 3,5”TFT, ktorý som kúpil.

Na túto aplikáciu sa kolíky nepoužívajú, takže som mal malý protoboard a zapojil som doň M4express, aby piny neboli odkryté a nemohli sa ohnúť, keď ho nosím so sebou.

Krok 2: Moje GPS FeatherWing

Adafruit Ultimate GPS Featherwing

www.adafruit.com/product/3133

Jedna z veľkých vecí, ktoré sa mi na Adafruit páči, je to, že vo veľkej miere dokumentujú svoje výrobky, predpokladám, že si ich teda môžu postaviť sami. Teraz má M4express mikrokontrolér SMD, ktorý je príliš malý na to, aby s ním mohol starý muž ako ja pracovať, a tak som si kúpil pár namiesto toho, aby som sa pokúšal nejaký vytvoriť. GPS FeatherWing Ultimate je však o niečo lepšie, a tak som sa rozhodol skúsiť si vytvoriť vlastný. Objednal som si preto modul MediaTek (GlobalTop) GPS MTK3339 z Ebay alebo Aliexpress (nepamätám si). Niekedy sa tomu hovorí LadyBird1.

Takže pomocou softvéru Eagle Cadsoft (teraz Autodesk) som skopíroval schému Adafruit a upravil ju. Po prvé, môžem vyrábať iba jednostranné dosky plošných spojov a po druhé, nemám veľa komponentov SMD, takže som to zjednodušil.

GPS_MTK3339.zip

Takže som vyrobil DPS pomocou svojej metódy prenosu tonera:

www.instructables.com/id/Vinyl-Sticker-PCB-How-To/

PROBLÉMY: Ako si niekedy pamätám, som starý a mám niekoľko problémov. Väčšinou nevidím tak dobre detailné zábery, a tak používam jeden z týchto nástrojov pre domácich majstrov a rozsvietenú lupu (pozri obrázky), ktorú som dostal z Aliexpressu. Používam spájkovačku Aoyue, aby som mohol ovládať teplotu a vyberať spájkovacie hroty.

Aj napriek tomu všetkému som mal veľa problémov s spájkovaním pinov modulu GPS a konektora antény u.fl. Na vŕtanie otvorov tiež používam nástroj Dremel-clone. Nikdy som nedokázal vyvŕtať rovné diery, ale našťastie som dokázal dať všetko do poriadku.

Mimochodom, objednal som si niekoľko feritových korálikov SMD 0805, ale nikdy som ich nedostal, takže som čakal na ďalšie. Medzitým som spájkoval drôt cez kontakty, aby to fungovalo. Feritová guľôčka má znížiť šum na kolíku napätia na čipe GPS.

Krok 3: Čítačka kariet MicroSD

Ok, takže GPS fungovalo celkom dobre, ale fungovalo to iba vtedy, keď bolo pripojené k počítaču, aby ste videli, čo sa deje. Aby som bol užitočnejší, potrebujem niečo, čo nie je pripútané k počítaču, napríklad displej alebo kartu micro SD. Zatiaľ som chcel uložiť informácie GPS. Adafruit má niekoľko FeatherWings s kartami microSD, ako je 3,5 -palcový displej a karta RTC. Nechcel som však naskladať FeatherWings, takže som skopíroval obvody microSD z karty RTC a vyrobil som si vlastné.

Pretože som nechcel naskladať ďalšie FeatherWing, prišiel som s plánom, ako to pripojiť k mojej PCB GPS. Pretože obvod je veľmi jednoduchý, vyrobil som ho s piatimi podložkami, aby som mohol k tejto doske plošných spojov a k mojej doske GPS pripojiť drôty.

MyDataLogger.zip

Aby som to pripevnil, umiestnil som to pod svoju PCB s GPS, spájkoval som niektoré drôty ovíjajúce drôt a prepojil ich s mojou GPS PCB. Pri niektorých som vyrezal časť izolácie na kolíkoch záhlavia, aby som mohol spájkovať vodiče bez toho, aby som zasahoval do montáže DPS na M4express. Mali by ste to vidieť na obrázku. Potom som trochou lepidla Gorila opatrne prilepil obe karty k sebe. Pri rozširovaní lepidla Gorilla Glue buďte veľmi opatrní.

PROBLÉMY: Toto je vlastne v prípade kariet microSD. Na ebay som si objednal niekoľko kariet microSD. Zistil som, že je rozdiel medzi jednoduchými kartami microSD a microSDHC. Po prvé, niektoré staršie adaptéry, ako mám ja (pravdepodobne), nevedia čítať verzie HC. Po druhé, verzie microSDHC sú od 4 GB do 32 GB. Existuje ďalšia verzia s názvom microSDXC so 64 GB a väčšími veľkosťami. Dostal som niekoľko 64 GB kariet, ale nemohol som ich prečítať pomocou svojich adaptérov. Nedokázal som prísť na to, čo sa deje. Ale po zistení rozdielov som si myslel, že moje adaptéry možno nedokážu prečítať verziu HC, ale ďalší výskum uviedol, že verzia HC má maximálne 32 GB a ako ukazuje obrázok, tieto sú označené ako microSDHC 64 GB. Aj keď sa vraví, že Kingston sú to falzifikáty. Kontaktoval som predajcu a on mi ihneď vrátil peniaze. O falošných kartách microSD môžete na internete nájsť veľa.

Aj keď sú to falošné, neznamená to, že nebudú fungovať. Čakám na niekoľko nových adaptérov, ktoré by mali byť schopné čítať niektoré karty HC, a navyše som si objednal rôzne karty HC.

Krok 4: GPS anténa

Ďalšia katastrofa starého muža. Objednal som si teda aktívnu GPS anténu a adaptér RP-SMA na u.fl z ebay/Aliexpress. Mimochodom, zabudol som, že jeden z týchto adaptérov som už mal. Každopádne som konečne zapojil anténu a nezapadala do adaptéra. Teraz si myslím, že mnohí z týchto čínskych dodávateľov nerozumejú tomu, čo predávajú. Napríklad mnohí neidentifikujú konektory na anténach a niektorí to ani na obrázkoch nezobrazujú jasne. Myslím, že ten, ktorý som dostal, ukázal konektor celkom dobre, ale neidentifikoval ho. Po troche skúmania som to (myslím) identifikoval ako konektor MCX. V každom prípade som si objednal inú anténu a nakoniec som ju dostal a tiež sa mi nehodila. Znovu si myslím, že je to väčšinou moja chyba, aj keď medzi mužmi a ženami SMA a RP-SMA a zásuvkami a konektormi je veľa zmätku.

Zrátané a podčiarknuté, práve teraz nemám samostatnú pracovnú anténu.

UPOZORNENIE: Konektory u.fl na doske Adafruit a mojej GPS sú veľmi krehké a odporúča sa, aby ste fyzicky odľahčili spojenie.

Krok 5: Dajte to všetko dohromady

Adafruit má niekoľko vynikajúcich návodov, ako získať M4express tak, aby fungoval s Arduino.

Moja skica Arduino je priložená:

GPSDatalogger.zip

Vykonáva nasledujúce:

Zapisuje reťazce GPS do súboru na karte microSD s názvom data.nmea

Raz za minútu zapíše do súboru s názvom misc.txt aj ďalšie údaje, ako je čas, #satelity, kvalita signálu a rýchlosť. Urobil som niekoľko úprav, napríklad zhruba prepočet na horský štandardný čas a uzly na mph.

Oba súbory sú textové súbory.

Mimochodom, pokúsil som sa urobiť nejaké veci s Circuit Python. Dokázal som spustiť príklady, ale zdalo sa, že mám problémy s odosielaním príkazov do modulu GPS. V budúcnosti sa môže znova navštíviť.

Krok 6: Použitie

GPS na výpočet polohy používajú niečo, čo sa nazýva efemeridové údaje a almanach. Pri prvom zapnutí trvá chvíľu, kým sa tieto informácie spracujú. Môže to trvať pár minút. Na uloženie týchto informácií má modul GPS MTK3339 záložnú batériu. Stále hádam, ako to funguje, ale to, čo robím, je asi 5 minút pred prechádzkou, zapojím svoj M4express/GPS do počítača bez karty microSD. Keď sa chystám odísť, odpojím ho, vložím kartu microSD a napájam batériou a štartujem.

Problém: Myslím, že som poškodil jeden z svojich modulov M4express pravdepodobne statickou elektrinou. Keď je zapojený do počítača, kontrolka stavu nabíjania bliká. (M4express má obvod nabíjačky batérií LiPo). Myslím, že obvod nabíjačky nefunguje, aj keď som to neskontroloval. Každopádne, okrem blikajúcej LED diódy, zdá sa, že funguje dobre aj na počítači, aj na batérii, nebliká, takže s tým žijem.

Google Earth Pro

Jeden z dôvodov, prečo som vytvoril súbor nmea, je ten, že ho môžem používať s aplikáciou Google Earth Pro. Vytiahnem kartu microSD z modulu GPS, zapojím ju do jedného z adaptérov a zapojím do počítača.

Ak chcete použiť, spustite aplikáciu Google Earth Pro, zvoľte (SÚBOR) (OTVORIŤ). Vedľa poľa Súbor je výber pre typy súborov. Vyberte položku (GPS). Vyhľadajte súbor data.nmea a otvorte ho.

Otvorí sa ďalšie okno. Vyberiem všetky položky Vytvoriť stopy KML, Vytvoriť reťazce KML, Upraviť nadmorskú výšku na výšku zeme.

Prvý príklad ukazuje vzorku. Odstrelenie modrej čiary sú chybné údaje, pravdepodobne šum.

V druhom prípade je veľká kovová stodola. Modré stopy majú zvyčajne šípky ukazujúce smer jazdy, ale okolo stodoly sa stáčajú na námestia. Predpokladám, že je to strata signálu, pretože sme neprešli stodolou, ale išli sme po hornej časti stodoly.

Misc.txt môže Excel čítať ako súbor oddelený čiarkami (alebo ako textový súbor). V prílohe nájdete príklad urobený v aute počas jazdy.

Všimol som si, že zemepisná šírka a dĺžka sú na mnohých desatinných miestach, neviem, ako presné to je. Zdá sa, že rýchlosť funguje. Na mojich prechádzkach je satelitov okolo 10, v aute to bolo 7, pretože od tej doby kvôli kovovej streche. HDOP v aute sa mi zdalo v aute vyššie. Na prechádzkach to bolo viac okolo 1 alebo nižšie (lepšie).

Nerozumiem Angleovi. Na chvíľu, keď by bola Latitude rovnaká, by som si myslel, že uhol bude 0, 90, 180 alebo 270, nie 66.

Závery: Zdá sa, že to funguje celkom dobre. Myslím, že M4express je oveľa rýchlejší ako Atmega328, na ktorý som zvyknutý. Pravdepodobne môže vykonať určité filtrovanie šumu, aby sa zbavilo niektorých problémov so stopou NMEA, bez toho, aby došlo k narušeniu jednosekundových vzorkovacích frekvencií. Asi sa nebudem trápiť. Jeden z mojich budúcich projektov by bol urobiť „prieskum“, v ktorom žijem v poľnohospodárskej krajine s veľkým počtom polí. Niekedy by ma zaujímalo, koľko hektárov je v poli. Na túto aplikáciu by som pravdepodobne mohol použiť svoj GPS s 3,5 -palcovým dotykovým displejom.

Tiež by ste chceli zistiť, či externá anténa robí veľký rozdiel. Všimol som si, že niektoré z mojich skladieb NMEA nie sú úplne tam, kde by mali byť.

Mimochodom, MTK3339 nie je presnejší ako ostatné GPS ako uBlox.

Ďalším projektom je, že som kúpil niekoľko modulov GPS L80, ktoré sa zdajú byť lacnejšie ako MTK3339, ale v zásade majú byť to isté. Možno sú to klony? Jednou veľkou výhodou pre mňa je, že majú na kolíkoch rozstup 0,1 “, s ktorými sa pracuje oveľa jednoduchšie.