Stařík a Arduino GPS: 6 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Takže tento Lazy Old Geek (L. O. G.) nebyl schopen udělat Instructable již několik let. V 70 letech mozek nefunguje tak dobře jako dříve a je těžké se soustředit na velké projekty, natož se o ně pokusit napsat.

(Přihlašuji se do soutěže Arduino.)

Ale s pomocí mého milujícího psa, Sadie a mého stroje CPAP to zkusím. Sadie je moje antidepresiva, udržuje mi náladu a každé ráno chodíme. Můj CPAP mi pomáhá lépe spát, a proto trochu lépe přemýšlet.

GPS: Vždy mě GPS zajímalo. Většina komerčních GPS dokáže určit pouze 2–3 metry. Můj bratranec, který je velkým farmářem, říká, že jeho vybavení může fungovat mnohem lépe. Vím, že jeden z místních farmářů používá své traktory John Deere k pěstování plodin v brázdách pomocí vlastního GPS.

Trávím hodně času surfováním po internetu a čtu o GPS za rozumnou cenu, které dokážou měřit až centimetry! Neuvěřitelný. Po praktické stránce to vlastně nepotřebuji. Když chodím na procházky, nemusím přesně vědět, kde jsem. I na silničních výletech mi pomocí smartphonu s Android Auto dává vědět, kde jsem.

Ale jsem také technogeek, takže jsem začal hledat GPS pro fandy. Jedním z nejpopulárnějších byl Adafruit Ultimate GPS.

www.adafruit.com/?q=ultimate

Krok 1: Adafruitové peří

Jednou z verzí systému Adafruit Ultimate GPS je Featherwing. Nyní jsem nikdy neslyšel o sérii Adafruit Feather, takže další surfování. Páni, Adafruit a Lady Ada vyvinuli celou řadu mikrokontrolérů a příslušenství založených na malé platformě zvané Feather. U Arduinoitů je to podobné základní platformě Arduino UNO, ale menší a aktuálnější. Adafruit také vyvinul veškerý software, aby mohl být kompatibilní se softwarem Arduino.

Opravdu oceňuji práci, kterou Adafruit a Lady Ada odvedli pro kutily, a velmi se mi líbil Feather M4 Express:

www.adafruit.com/product/3857

Na rozdíl od standardního Arduina s hodinami 16 MHz je super rychlý s hodinami 120 MHz. Je to 3,3 V, což je téměř nový standard pro novou elektroniku pro kutily. Je kompatibilní s Arduino, se kterým se docela dobře znám, a navíc ho lze naprogramovat pomocí Circuit Python (vlastní verze Pythonu od Adafruit). Jsem starý a těžko se učím novým věcem, ale to by mi dalo šanci se rozdělit.

Objednal jsem tedy použitý na ebay a také jsem si objednal u Mousera. Amazon, Mouser a DigiKey nesou některé z produktů Adafruit. Rád bych si koupil jeden přímo od Adafruit, ale v té době neměli všechny FeatherWings, které jsem chtěl získat. V tomto případě je levnější objednat spoustu věcí najednou, takže nemusíte platit tolik za poštovné. V mém případě stojí tři položky tolik, než je odeslání jedné.

PROBLÉM: Konektor baterie JST2.0 na M4express. Kdysi dávno jsem koupil spoustu napájecích konektorů JST2.0, jako na obrázku. Bohužel červená/černá je opak toho, co používá M4express, a mám spoustu baterií a projektů využívajících tuto polaritu.

Ach, dobře. Je velmi snadné vyjmout vodiče z konektoru a změnit jejich polohu. Udělal jsem to s několika bateriemi a jednou nabíječkou LiPo. Nalil jsem na ně červený lak na nehty, takže je snad nebudeme míchat.

Pro M4express jsem se rozhodl použít ženské záhlaví s dlouhými kolíky. Viz obrázek. To umožnilo FeatherWings, jako je moje GPS, připojit se nahoru. Navíc lze M4express zapojit do FeatherWings jako 3,5”TFT, který jsem koupil.

Pro tuto aplikaci se kolíky nepoužívají, takže jsem měl malý Protoboard a zapojil jsem do toho M4express, aby piny nebyly odkryté a nemohly se ohnout, když je nosím.

Krok 2: Moje GPS FeatherWing

Adafruit Ultimate GPS Featherwing

www.adafruit.com/product/3133

Jedna z velkých věcí, které se mi na Adafruitu líbí, je to, že intenzivně dokumentují své produkty, předpokládám, že si tak mohou fandové postavit vlastní. Nyní má M4express mikrokontrolér SMD, který je příliš malý na to, aby s ním mohl starý muž jako já pracovat, a tak jsem si koupil pár místo toho, abych se ho pokoušel vyrobit. GPS FeatherWing Ultimate je ale o něco lepší, a tak jsem se rozhodl zkusit si vyrobit vlastní. Objednal jsem si tedy modul MediaTek (GlobalTop) GPS MTK3339 z Ebay nebo Aliexpress (nepamatuji si). Někdy se tomu říká LadyBird1.

Takže pomocí softwaru Eagle Cadsoft (nyní Autodesk) jsem zkopíroval schéma Adafruit a upravil jej. Za prvé mohu vyrábět pouze jednostranné desky plošných spojů a za druhé nemám mnoho komponent SMD, takže jsem to zjednodušil.

GPS_MTK3339.zip

PCB jsem tedy vyrobil pomocí své metody přenosu toneru:

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

PROBLÉMY: Jak si někdy pamatuji, jsem Starý a mám několik problémů. Většinou nevidím tak dobře detailní záběr, takže používám jeden z těchto hobby nástrojů a osvětlenou lupu (viz obrázky), kterou jsem dostal z Aliexpressu. Používám páječku Aoyue, abych mohl ovládat teplotu a vybírat pájecí hroty.

I přes to všechno jsem měl spoustu problémů s pájením pinů modulu GPS a konektoru u.fl antény. K vrtání otvorů také používám nástroj Dremel-clone. Nikdy nejsem schopen vyvrtat rovné otvory, ale naštěstí se mi podařilo vše zprovoznit.

Mimochodem, objednal jsem si nějaké feritové korálky SMD 0805, ale nikdy jsem je nedostal, takže čekám na další. Mezitím jsem pájel drát přes kontakty, aby to fungovalo. Feritový korálek má snížit šum na napěťovém pinu k čipu GPS.

Krok 3: Čtečka karet MicroSD

Dobře, takže GPS fungovalo docela dobře, ale fungovalo to jen tehdy, když bylo připojeno k počítači, abyste viděli, co se děje. Abych byl užitečnější, potřebuji něco, co není připojeno k počítači, například displej nebo kartu micro SD. Prozatím jsem chtěl uložit informace GPS. Adafruit má několik FeatherWings s kartami microSD, jako je 3,5palcový displej a karta RTC. Ale nechtěl jsem stohovat FeatherWings, tak jsem zkopíroval obvody microSD z karty RTC a vytvořil si vlastní.

Protože jsem nechtěl naskládat další FeatherWing, vymyslel jsem plán, jak to připojit k mé GPS PCB. Protože obvod je docela jednoduchý, udělal jsem to s pěti podložkami, abych mohl připojit vodiče k této desce plošných spojů a k mé desce GPS.

MyDataLogger.zip

Abych to připojil, umístil jsem to pod GPS desku GPS, připájel na některé dráty omotané drátem a připojil je k mé desce GPS PCB. U některých jsem vyřízl část izolace na kolících záhlaví, abych mohl pájet vodiče, aniž bych zasahoval do montáže DPS na M4express. Měli byste to vidět na obrázku. Potom jsem pomocí lepidla Gorila obě karty opatrně slepil. Buďte velmi opatrní, protože Gorilla Glue expanduje.

PROBLÉMY: No, toto je vlastně s kartami microSD. Objednal jsem si nějaké karty microSD na ebay. Zjistil jsem, že je rozdíl mezi jednoduchými kartami microSD a microSDHC. Za prvé, některé starší adaptéry, jako mám já (pravděpodobně), neumí číst verze HC. Za druhé, verze microSDHC jsou od 4 GB do 32 GB. Existuje další verze s názvem microSDXC s 64 GB a většími velikostmi. Dostal jsem nějaké karty 64 GB, ale nemohl jsem je přečíst pomocí svých adaptérů. Nemohl jsem přijít na to, co se stalo. Ale poté, co jsem zjistil rozdíly, jsem si myslel, že moje adaptéry nemohou číst verzi HC, ale další výzkum řekl, že verze HC je maximálně 32 GB a jak ukazuje obrázek, tyto jsou označeny jako microSDHC 64 GB. Dokonce i když to říká Kingston, jsou to padělky. Kontaktoval jsem prodejce a on mi rychle vrátil peníze. O falešných kartách microSD najdete na internetu mnoho.

I když jsou to padělky, neznamená to, že nebudou fungovat. Čekám na pár nových adaptérů, které by měly být schopné číst některé karty HC, a navíc jsem si objednal různé karty HC.

Krok 4: GPS anténa

Další katastrofa starého muže. Objednal jsem tedy aktivní anténu GPS a adaptér RP-SMA na u.fl z ebay/Aliexpress. Mimochodem, zapomněl jsem, že už jsem jeden z těchto adaptérů měl. Každopádně jsem konečně dostal anténu a neodpovídala adaptéru. Nyní si myslím, že mnoho z těchto čínských dodavatelů ve skutečnosti nerozumí tomu, co prodávají. Například mnozí neidentifikují konektory na anténách a někteří to ani na obrázcích jasně neukazují. Myslím, že ten, který jsem dostal, ukázal konektor docela dobře, ale neidentifikoval ho. Po nějakém výzkumu jsem (myslím) identifikoval jako konektor MCX. Každopádně jsem si objednal další anténu a nakonec jsem ji obdržel a ani ta se nehodila. Znovu si myslím, že je to většinou moje chyba, i když mezi SMA a RP-SMA mužem a ženou a zástrčkami a zvedáky je spousta zmatků.

Sečteno a podtrženo, právě teď nemám samostatnou pracovní anténu.

UPOZORNĚNÍ: Konektory u.fl na desce Adafruit a mé GPS jsou velmi křehké a doporučuje se fyzicky odlehčit připojení.

Krok 5: Dát to všechno dohromady

Adafruit má několik skvělých návodů, jak získat M4express, aby fungoval s Arduinem.

Můj náčrt Arduina je přiložen:

GPSDatalogger.zip

Provádí následující:

Zapisuje řetězce GPS do souboru na kartě microSD s názvem data.nmea

Jednou za minutu také zapíše do souboru s názvem misc.txt některá další data, jako je čas, #satelity, kvalita signálu a rychlost. Udělal jsem nějaké úpravy, jako zhruba převedení na horský standardní čas a uzly na mph.

Oba soubory jsou textové soubory.

Mimochodem, zkusil jsem udělat nějaké věci s Circuit Python. Dokázal jsem spustit příklady, ale zdálo se, že mám nějaké problémy s odesíláním příkazů do modulu GPS. Může se v budoucnu znovu navštívit.

Krok 6: Použití

GPS používají k výpočtu polohy něco, co se nazývá efemeridová data a almanach. Při prvním zapnutí chvíli trvá, než budou tyto informace zpracovány. Může to zabrat pár minut. Modul GPS MTK3339 má záložní baterii pro uložení těchto informací. Stále hádám, jak to funguje, ale to, co dělám, je asi 5 minut před naší procházkou, připojuji svůj M4express/GPS k počítači bez karty microSD. Když se chystám odejít, odpojím jej, vložím kartu microSD a napájím baterií a vzlétnu.

Problém: Myslím, že jsem poškodil jeden ze svých modulů M4express pravděpodobně statickou elektřinou. Když je připojen k počítači, indikátor stavu nabíjení bliká. (M4express má obvod nabíječky baterií LiPo). Myslím, že obvod nabíječky nefunguje, i když jsem to nezkontroloval. Každopádně kromě blikající LED diody to funguje dobře jak na počítači, tak na baterii, nebliká, takže s tím žiji.

Google Earth Pro

Jedním z důvodů, proč jsem vytvořil soubor nmea, je ten, že jej mohu použít s aplikací Google Earth Pro. Vyjmu kartu microSD z modulu GPS, zapojím ji do jednoho z mých adaptérů a zapojím do počítače.

Chcete -li použít, spusťte aplikaci Google Earth Pro, vyberte (SOUBOR) (OTEVŘENO). Vedle pole Soubor je výběr pro typy souborů. Vyberte (GPS). Vyhledejte soubor data.nmea a otevřete jej.

Objeví se další okno. Vyberu všechny Vytvořit stopy KML, Vytvořit řetězce KML LineStrings, Upravit nadmořskou výšku na výšku země.

První příklad ukazuje ukázku. Odstřel modré čáry jsou chybná data, pravděpodobně šum.

V druhém příkladu je velká kovová stodola. Modré stopy mají obvykle šipky ukazující směr jízdy, ale kolem stodoly se mění na čtverce. Předpokládám, že jde o ztrátu signálu, protože jsme neprošli stodolou, ale šli po vrcholu stodoly.

Soubor misc.txt lze v Excelu číst jako soubor oddělený čárkami (nebo jako textový soubor). V příloze naleznete příklad pořízený v autě za jízdy.

Věci, kterých jsem si všiml, byly zeměpisné šířky a délky na mnoha desetinných místech, nevím, jak přesné to je. Zdá se, že rychlost funguje. Obvykle na mých procházkách je satelitů kolem 10, v autě to bylo 7, protože díky kovové střeše. HDOP v autě vypadal v autě výše. Na procházkách to bylo více kolem 1 nebo níže (lepší).

Nerozumím Angle. Pro úsek, kdy Latitude zůstal stejný, bych si myslel, že úhel bude 0, 90, 180 nebo 270 ne 66.

Závěry: Zdá se, že to funguje docela dobře. Myslím, že M4express je o tolik rychlejší než Atmega328, na který jsem zvyklý. Pravděpodobně může provést určité filtrování šumu, aby se zbavilo některých závad na trati NMEA, aniž by došlo k narušení jednosekundových vzorkovacích frekvencí. Asi se nebudu obtěžovat. Jedním z mých budoucích projektů by bylo udělat nějaké „průzkumy“, které žiji v zemědělské zemi se spoustou polí. Někdy bych rád věděl, kolik akrů je v poli. Pro tuto aplikaci bych pravděpodobně mohl použít svůj GPS s 3,5palcovým dotykovým displejem.

Také chcete zjistit, zda externí anténa dělá velký rozdíl. Všiml jsem si, že některé z mých skladeb NMEA nejsou úplně tam, kde by měly být.

Mimochodem, MTK3339 není přesnější než jiné GPS, jako je uBlox.

Dalším projektem je, že jsem koupil několik modulů GPS L80, které se zdají být levnější než MTK3339, ale v zásadě mají být stejné. Možná jsou to klony? Jednou velkou výhodou pro mě je, že mají na pinech rozteč 0,1 palce, se kterou se pracuje mnohem snáz.