Старецът и GPS Arduino: 6 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:52

Така че този Lazy Old Geek (L. O. G.) не е в състояние да направи Instructable от няколко години. На 70 години мозъкът не работи както преди и е трудно да се фокусираш върху големи проекти, камо ли да се опитваш да пишеш за тях.

(Влизам в Arduino Contest.)

Но с помощта на моето любящо куче, Сейди и моята CPAP машина, ще опитам. Сейди е моят антидепресант, поддържа ми настроение и ходим всяка сутрин. Моят CPAP ми помага да спя по -добре и затова мисля малко по -добре.

GPS: Е, винаги съм се интересувал от GPS. Повечето търговски GPS могат да определят само до 2-3 метра. Моят братовчед, който е голям фермер, казва, че оборудването му може да се справи много по -добре. Знам, че един от местните фермери използва тракторите си John Deere за засаждане на култури в бразди, използвайки персонализиран GPS.

Прекарвам много време в сърфиране в интернет и чета за GPS на разумни цени, които могат да измерват до сантиметри! Невероятен. От практическа страна всъщност нямам нужда от това. Когато ходя на разходки, не е нужно да знам точно къде съм. Дори при пътувания използвам смартфона си с Android Auto, за да ме уведомите къде се намирам.

Но аз също съм техногек, затова започнах да търся GPS за любители. Един от най -популярните беше Adafruit Ultimate GPS.

www.adafruit.com/?q=ultimate

Стъпка 1: Перо от Adafruit

Е, една от версиите на Adafruit Ultimate GPS е Featherwing. Сега никога не съм чувал за серията Adafruit Feather, така че повече сърфиране. Уау, Adafruit и Lady Ada са разработили цял куп микроконтролери и аксесоари, базирани на малка платформа, наречена Feather. За Arduinoites той е подобен на основната платформа Arduino UNO, но по -малък и по -актуален. Adafruit също разработи целия софтуер, така че да може да бъде съвместим със софтуера Arduino.

Наистина оценявам работата, която Adafruit и Lady Ada са свършили за домашни любимци и много ми хареса Feather M4 Express:

www.adafruit.com/product/3857

За разлика от стандартния Arduino с тактова честота 16mHz, той е супербърз със 120mHz часовник. Това е 3.3V, което е почти новият стандарт за нова DIY електроника. Съвместим е с Arduino, с който съм доста запознат, а също така може да бъде програмиран с Circuit Python (персонализираната версия на Python на Adafruit). Аз съм стар и ми е трудно да науча нови неща, но това ще ми даде шанс да се разклоня.

Затова поръчах употребяван в ebay и също поръчах такъв от Mouser. Amazon, Mouser и DigiKey носят някои от продуктите на Adafruit. Бих искал да си купя директно от Adafruit, но по това време те нямаха всички FeatherWings, които исках да взема. В този случай е по -евтино да поръчате много неща наведнъж, така че не е нужно да плащате толкова разходи за доставка. В моя случай три артикула струват толкова, колкото един.

ПРОБЛЕМ: JST2.0 конектор за батерията на M4express. Преди много време си купих куп JST2.0 захранващи конектори като на снимката. За съжаление червеното/черното е противоположно на това, което използва M4express, а аз имам много батерии и проекти, използващи тази полярност.

О, добре. Изключително лесно е да премахнете проводниците от конектора и да промените позициите им. Така че направих това с няколко батерии и едно зарядно устройство LiPo. Сложих им червен лак за нокти, така че се надявам да не ги смесвам.

За M4express избрах да използвам женските заглавки с дълги щифтове. Вижте снимката. Това позволи на FeatherWings като моя GPS да се включи в горната част. Освен това M4express може да бъде включен във FeatherWings като 3,5 -инчовия TFT, който купих.

За това приложение щифтовете не се използват, така че имах малка Protoboard и включих M4express в това, така че щифтовете да не са изложени и да не могат да се огънат, когато го нося наоколо.

Стъпка 2: Моят GPS FeatherWing

Adafruit Ultimate GPS Featherwing

www.adafruit.com/product/3133

Едно от страхотните неща, които харесвам в Adafruit, е, че те силно документират своите продукти, предполагам, че любителите могат да създадат свои собствени. Сега M4express има SMD микроконтролер, който е твърде малък, за да може да работи с един старец като мен, затова купих няколко, вместо да се опитвам да направя такъв. Но FeatherWing Ultimate GPS е малко по -добър, затова реших да опитам да направя свой собствен. Затова поръчах MediaTek (GlobalTop) GPS MTK3339 модул от Ebay или Aliexpress (не помня). Понякога се нарича LadyBird1.

Така че с помощта на софтуера Eagle Cadsoft (сега Autodesk) копирах схемата на Adafruit и я модифицирах. Първо мога да правя само едностранни печатни платки и второ нямам много SMD компоненти, затова го опростих.

GPS_MTK3339.zip

Затова направих печатната платка, използвайки моя метод за прехвърляне на тонер:

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

ПРОБЛЕМИ: Както понякога си спомням, аз съм стар и ето някои проблеми, които имам. Най -често не виждам отблизо толкова добре, затова използвам един от тези инструменти за любители и светеща лупа (вижте снимките), която получих от Aliexpress. Използвам поялник Aoyue, за да мога да контролирам температурата и да избирам накрайници за запояване.

Дори при всичко това имах много проблеми със запояване на щифтовете на GPS модула и съединителя на u.fl антената. Също така използвам инструмент за клониране на Dremel за пробиване на отворите. Никога не мога да пробия прави дупки, но за щастие успях да накарам всичко да работи.

Между другото, поръчах няколко феритни мъниста SMD 0805, но така и не ги получих, така че чаках още. Междувременно запоявах проводник върху контактите, за да работи. Предполага се, че феритното зърно намалява шума от щифта за напрежение към GPS чипа.

Стъпка 3: Четец на карти MicroSD

Добре, така че GPS работи доста добре, но работи само когато е свързан с компютър, за да можете да видите какво се случва. За да бъда по -полезен, имам нужда от нещо, което не е свързано с компютър, като дисплей или микро SD карта. Засега исках да съхраня GPS информация. Adafruit има някои FeatherWings с microSD карти, като 3,5 -инчовия дисплей и RTC картата. Но не исках да подреждам FeatherWings, затова копирах схемата microSD от RTC картата и си направих своя.

Тъй като не исках да подреждам друго FeatherWing, измислих план да го прикача към моята GPS печатна платка. Тъй като схемата е доста проста, току -що я направих с пет подложки, за да мога да прикрепя проводници към тази печатна платка и към моята GPS платка.

MyDataLogger.zip

Така че, за да го прикрепя, го поставих под моята GPS печатна платка, запоено върху някои кабелни обвивки и ги свързах към моята GPS печатна платка. За някои изрязах част от изолацията на щифтовете на заглавката, за да мога да запоя проводниците, без да преча на монтажа на печатната платка върху M4express. Трябва да можете да видите това на снимката. След това използвах лепило Gorilla, за да залепя внимателно двете карти. Бъдете много внимателни, тъй като Gorilla Glue се разширява.

ПРОБЛЕМИ: Е, това всъщност е с microSD картите. Поръчах няколко microSD карти в ebay. Открих, че има разлика между прости microSD карти и microSDHC карти. Първо, някои от по -старите адаптери като мен (вероятно) не могат да четат HC версиите. Второ, версиите на microSDHC са от 4gB до 32gB. Има и друга версия, наречена microSDXC с 64gB и по -големи размери. Е, получих някои 64gB карти, но не можах да ги прочета с адаптерите си. Не можах да разбера какво не е наред. Но след като разбрах за разликите, си помислих, че може би моите адаптери не могат да прочетат HC версията, но по -нататъшни изследвания казват, че HC версията е максимум 32gB и както показва снимката, те са обозначени с microSDHC 64gB. Дори и в Kingston се казва, че това са фалшификати. Свързах се с продавача и той незабавно ми върна парите. В интернет можете да намерите много за фалшиви microSD карти.

Въпреки че са фалшиви, това не означава, че няма да работят. Очаквам няколко нови адаптера, които би трябвало да могат да четат някои HC карти, плюс поръчах няколко различни HC карти.

Стъпка 4: GPS антена

Поредното бедствие на стареца. Затова поръчах активна GPS антена и RP-SMA към u.fl адаптер от ebay/Aliexpress. Между другото, бях забравил, че вече имам един от тези адаптери. Както и да е, най -накрая вкарах антената и тя не отговаряше на адаптера. Сега мисля, че много от тези китайски доставчици всъщност не разбират какво продават. Например, много не идентифицират конекторите на антените, а някои дори не го показват ясно на снимките. Е, мисля, че този, който получих, показа конектора доста добре, но не го идентифицира. Е, след известно проучване, (мисля) го идентифицирах като MCX конектор. Както и да е, поръчах друга антена и най -накрая я получих и тя също не се побираше. Мисля, че отново това е най-вече по моя вина, въпреки че има много объркване между SMA и RP-SMA мъжки и женски и щекери и жакове.

В крайна сметка в момента нямам отделна работеща антена.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: Съединителите u.fl на Adafruit и моята GPS платка са много крехки и се препоръчва физически да обтегнете връзката.

Стъпка 5: Съберете всичко заедно

Adafruit има някои отлични уроци за това как да получите M4express, така че да работи с Arduino.

Моята скица на Arduino е приложена:

GPSDatalogger.zip

Той прави следното:

Записва GPS низове във файл на microSD картата, наречен data.nmea

Веднъж в минута той записва и някои други данни като време, #сателити, качество на сигнала, скорост във файл, наречен misc.txt. Направих някои модификации, като грубо конвертиране към планинско стандартно време и възли в mph.

И двата файла са текстови.

Между другото, опитах се да направя някои неща с Circuit Python. Успях да изпълня примерите, но изглежда имах проблеми с изпращането на команди към GPS модула. Може да посетите отново в бъдеще.

Стъпка 6: Използване

GPS използват нещо, наречено ефемеридни данни и алманах, за да изчислят местоположението. При първото захранване тази информация отнема известно време, за да бъде обработена. Това може да отнеме няколко минути. Е, GPS модулът MTK3339 има резервна батерия за съхраняване на тази информация. Все още предполагам как работи това, но това, което правя е около 5 минути преди нашата разходка, включвам моя M4express/GPS в компютър без microSD картата. Когато се приготвя за тръгване, го изключвам, поставям microSD карта и захранвам с батерия и излитам.

Проблем: Мисля, че повредих един от моите модули M4express вероятно със статично електричество. Когато е включен в компютър, светодиодът за състоянието на зареждане мига. (M4express има верига за зарядно устройство LiPo). Е, предполагам, че веригата на зарядното устройство не работи, въпреки че не съм го проверил. Както и да е, освен мигащия светодиод изглежда, че работи добре както на компютъра, така и на захранването на батерията, не мига, така че живея с него.

Google Земя Pro

Една от причините, че направих nmea файла е, че мога да го използвам с Google Earth Pro. Изваждам microSD картата от GPS модула, включвам я в един от адаптерите си и я включвам в компютъра си.

За да използвате, стартирайте Google Earth Pro, изберете [FILE] (OPEN). До полето Файл има избор за типове файлове. Изберете [GPS]. Прегледайте, за да намерите файла data.nmea и го отворете.

Ще се появи друг прозорец. Избирам всички Създаване на KML следи, Създаване на KML LineStrings, Регулиране на височините спрямо височината на земята.

Първият пример показва извадка. Отстраняването на синята линия е грешна информация, вероятно шум.

Във втория пример има голяма метална плевня. Сините пътеки обикновено имат стрелки, показващи посоката на движение, но около плевнята те се обръщат към квадратчета. Предполагам, че това е загуба на сигнал, тъй като не минахме през плевнята, а тръгнахме по върха на плевнята.

Misc.txt може да се чете от Excel като файл, разделен със запетая (или като текстов файл). Вижте приложените за пример, направен в кола по време на шофиране.

Нещата, които забелязах, бяха, че географската ширина и дължина са до много десетични знаци, не знам колко точно е това. Изглежда, че скоростта работи. Обикновено на моите разходки сателитите са около 10, в колата бяха 7, които правят оттогава поради метален покрив. HDOP в колата изглеждаше по -висок в колата. На разходки беше повече около 1 или по -малко (по -добре).

Не разбирам Ъгъл. За участък, когато Latitude остана същият, мисля, че ъгълът ще бъде 0, 90, 180 или 270, а не 66.

Заключения: Изглежда, че работи доста добре. Мисля, че M4express е толкова по -бърз от Atmega328s, с който съм свикнал. Вероятно може да направи известно филтриране на шума, за да се отърве от някои проблеми с NMEA пистата, без да обърка честотата на извадката за една секунда. Вероятно няма да се притеснявам. Един от бъдещите ми проекти би бил да направя малко „проучване“, че живея във фермерска страна с много полета. Понякога бих искал да знам колко декара има в едно поле. Вероятно бих могъл да използвам своя GPS с моя 3,5 -инчов сензорен екран за това приложение.

Също така искам да видя дали външна антена прави голяма разлика. Забелязах, че някои от моите NMEA песни не са точно там, където трябва да бъдат.

Между другото MTK3339 не е по -точен от други GPS като uBlox.

Друг проект е, че си купих някои L80 GPS модули, които изглеждат по -евтини от MTK3339, но се предполага, че по принцип са едно и също нещо. Може би са клонинги? Едно голямо предимство за мен е, че те имат 0,1”разстояние на щифтовете, с което е много по -лесно да се работи.