Starec in Arduino GPS: 6 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:05

Torej ta Lazy Old Geek (L. O. G.) že nekaj let ne more narediti Instructable. Pri 70 letih možgani ne delujejo več tako kot nekoč in težko se je osredotočiti na velike projekte, kaj šele, da bi o njih pisali.

(Udeležujem se tekmovanja Arduino.)

Toda s pomočjo svojega ljubečega psa, Sadie in mojega CPAP stroja, bom poskusil. Sadie je moj antidepresiv, vzbuja razpoloženje in hodimo vsako jutro. Moj CPAP mi pomaga bolje spati in zato razmislite malo bolje.

GPS: No, vedno me je zanimal GPS. Večina komercialnih GPS lahko določi le do 2-3 metre. Moj bratranec, ki je velik kmet, pravi, da je njegova oprema lahko veliko boljša. Vem, da eden od lokalnih kmetov uporablja svoje traktorje John Deere za sajenje pridelkov v brazde z uporabo GPS po meri.

Veliko časa porabim za brskanje po internetu in berem o GPS -jih po ugodnih cenah, ki lahko merijo do centimetrov! Neverjetno. S praktične strani tega res ne potrebujem. Ko grem na sprehod, mi ni treba natančno vedeti, kje sem. Tudi na potovanjih uporabljam pametni telefon s sistemom Android Auto in mi sporoča, kje sem.

Sem pa tudi tehnogek, zato sem začel iskati GPS -je za ljubitelje. Eden najbolj priljubljenih je bil Adafruit Ultimate GPS.

www.adafruit.com/?q=ultimate

Korak: Adafrutovo pero

No, ena od različic Adafruit Ultimate GPS je Featherwing. Zdaj še nisem slišal za serijo Adafruit Feather, zato bolj deskam. Wow, Adafruit in Lady Ada so razvili cel kup mikrokrmilnikov in dodatkov, ki temeljijo na majhni platformi, imenovani Feather. Za Arduinoites je podoben osnovni platformi Arduino UNO, vendar manjši in bolj posodobljen. Adafruit je razvil tudi vso programsko opremo, da bi bila združljiva s programsko opremo Arduino.

Zelo cenim delo, ki sta ga Adafruit in Lady Ada opravila za DIYers in zelo mi je bil všeč Feather M4 Express:

www.adafruit.com/product/3857

Za razliko od standardnega Arduina s taktom 16 mHz je super hiter z uro 120 mHz. To je 3.3V, kar je precej nov standard za novo elektroniko DIY. Združljiv je z Arduinom, kar dobro poznam, poleg tega pa ga je mogoče programirati tudi s programom Circuit Python (Adafrutova različica Pythona po meri). Stara sem in se težko učim novih stvari, a to bi mi dalo priložnost, da se razvejam.

Tako sem rabljenega naročil na ebayu in ga naročil tudi pri Mouserju. Amazon, Mouser in DigiKey nosijo nekatere izdelke Adafruit. Rad bi ga kupil neposredno pri Adafruitu, toda takrat niso imeli vseh FeatherWings, ki sem jih želel dobiti. V tem primeru je ceneje naročiti veliko stvari hkrati, zato vam ni treba plačati toliko stroškov pošiljanja. V mojem primeru so tri pošiljke stale toliko kot ena.

TEŽAVA: Priključek za baterijo JST2.0 na M4express. Pred časom sem kupil kup priključkov za napajanje JST2.0, kot je na sliki. Na žalost je rdeča/črna v nasprotju s tem, kar uporablja M4express, in imam veliko baterij in projektov, ki uporabljajo to polarnost.

Oh, no. Pravilno je odstraniti žice iz priključka in zamenjati njihov položaj. Zato sem to naredil z več baterijami in enim polnilnikom LiPo. Nanje sem nanesla nekaj rdečega laka, upam, da jih ne bom pomešala.

Za M4express sem se odločil za uporabo ženskih glav z dolgimi zatiči. Glej sliko. To je omogočilo, da se FeatherWings, kot je moj GPS, priklopi na vrh. Poleg tega lahko M4express priključite na FeatherWings, kot je 3,5 -palčni TFT, ki sem ga kupil.

Za to aplikacijo se zatiči ne uporabljajo, zato sem imel majhno Protoboard in sem vanj priključil M4express, tako da zatiči niso izpostavljeni in se ne morejo upogniti, ko ga nosim naokoli.

2. korak: Moj GPS FeatherWing

Adafruit Ultimate GPS Featherwing

www.adafruit.com/product/3133

Ena od odličnih stvari, ki so mi všeč pri Adafruitu, je, da močno dokumentirajo svoje izdelke, predvidevam, da si jih lahko ljubitelji sami izdelajo. Zdaj ima M4express mikrokrmilnik SMD, ki je premajhen za delo s starcem, kot sem jaz, zato sem kupil par, namesto da bi ga skušal narediti. Toda FeatherWing Ultimate GPS je nekoliko boljši, zato sem se odločil, da bom poskusil narediti svojega. Zato sem naročil modul MediaTek (GlobalTop) GPS MTK3339 pri Ebayu ali Aliexpressu (ne spomnim se). Včasih se imenuje LadyBird1.

Tako sem s programsko opremo Eagle Cadsoft (zdaj Autodesk) prepisal shemo Adafruit in jo spremenil. Najprej lahko izdelam samo enostranske tiskane vezje, drugič pa nimam veliko komponent SMD, zato sem to poenostavil.

GPS_MTK3339.zip

Zato sem izdelal tiskano vezje s svojo metodo prenosa tonerja:

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

TEŽAVE: Kot se včasih spomnim, sem star in tu imam nekaj težav. Večinoma ne vidim tako blizu od blizu, zato uporabljam eno od teh orodij za ljubitelje in osvetljeno povečevalno steklo (glej slike), ki sem ga dobil od Aliexpressa. Uporabljam spajkalnik Aoyue, da lahko nadzorujem temperaturo in izbiram nasvete za spajkanje.

Tudi pri vsem tem sem imel veliko težav s spajkanjem nožic modula GPS in priključka za anteno u.fl. Za vrtanje lukenj uporabljam tudi orodje za kloniranje Dremel. Nikoli ne morem izvrtati ravnih lukenj, na srečo pa mi je uspelo vse narediti.

Mimogrede, naročil sem nekaj feritnih kroglic SMD 0805, vendar jih nikoli nisem dobil, zato čakam še na nekaj. Medtem sem spajal žico po stikih, da je delovala. Feritna kroglica naj bi zmanjšala hrup na napetostnem zatiču na čipu GPS.

Korak: Bralnik kartic MicroSD

Ok, GPS je deloval precej dobro, vendar je deloval le, ko je bil povezan z računalnikom, tako da lahko vidite, kaj se dogaja. Če želite biti bolj uporabni, potrebujem nekaj, kar ni povezano z računalnikom, na primer zaslon ali kartico micro SD. Zaenkrat sem želel shraniti podatke GPS. Adafruit ima nekaj FeatherWings s karticami microSD, na primer 3,5 -palčni zaslon in kartico RTC. Nisem pa želel zlagati FeatherWings, zato sem vezje microSD kopiral s kartice RTC in si ga naredil.

Ker nisem želel zložiti drugega FeatherWinga, sem se domislil načrta, kako to pritrditi na tiskano vezje GPS. Ker je vezje precej preprosto, sem ga naredil s petimi blazinicami, tako da lahko pritrdim žice na to tiskano vezje in na svojo ploščo GPS.

MyDataLogger.zip

Za pritrditev sem ga položil pod tiskano vezje GPS, ga spajkal na nekaj žic, ki so ovijene z žico, in jih povezal s tiskanim vezjem GPS. Nekaterim sem izrezal nekaj izolacije na zatičih glave, tako da sem lahko spajal žice, ne da bi pri tem posegel v pritrditev tiskanega vezja na M4express. To bi morali videti na sliki. Nato sem z nekaj lepila Gorilla previdno zlepil obe kartici. Bodite zelo previdni, saj se Gorilla Glue širi.

TEŽAVE: No, to je pravzaprav pri karticah microSD. Na ebayu sem naročil nekaj kartic microSD. Ugotovil sem, da obstaja razlika med preprostimi karticami microSD in karticami microSDHC. Prvič, nekateri starejši vmesniki, kot jih imam (verjetno), ne morejo brati različic HC. Drugič, različice microSDHC so od 4 gB do 32 gB. Obstaja še ena različica z imenom microSDXC s 64 gB in večjimi velikostmi. No, prejel sem nekaj kartic s kapaciteto 64 GB, vendar jih z adapterji nisem mogel prebrati. Nisem mogel ugotoviti, kaj je narobe. Ko pa sem izvedel za razlike, sem pomislil, da morda moji vmesniki ne morejo prebrati različice HC, vendar so nadaljnje raziskave pokazale, da je različica HC največ 32 gB in kot kaže slika, so označene z microSDHC 64 gB. Kljub temu Kingston pravi, da so ponaredki. Stopil sem v stik s prodajalcem in mi je takoj vrnil denar. Na internetu lahko najdete veliko o ponarejenih karticah microSD.

Čeprav so ponarejeni, to še ne pomeni, da ne bodo delovali. Čakam na nekaj novih adapterjev, ki naj bi lahko prebrali nekaj HC kartic, poleg tega pa sem naročil nekaj različnih HC kartic.

4. korak: GPS antena

Še ena nesreča starega človeka. Zato sem naročil aktivno anteno GPS in adapter RP-SMA na u.fl pri ebayu/Aliexpressu. Mimogrede, pozabil sem, da sem že imel enega od teh adapterjev. Kakorkoli, končno sem vstavil anteno in ni ustrezala adapterju. Mislim, da mnogi od teh kitajskih dobaviteljev v resnici ne razumejo, kaj prodajajo. Mnogi na primer ne prepoznajo priključkov na antenah, nekateri pa tega niti ne vidijo jasno na slikah. No, mislim, da je tisti, ki sem ga dobil, precej dobro pokazal priključek, vendar ga ni identificiral. No, po nekaj raziskavah sem (mislim) ugotovil, da je to MCX konektor. Kakorkoli, naročil sem drugo anteno in jo končno dobil in tudi ona ni ustrezala. Mislim, da je to večinoma moja krivda, čeprav je veliko zmede med moškimi in ženskimi SMA in RP-SMA ter vtičnicami in vtičnicami.

Skratka, trenutno nimam ločene delovne antene.

OPOZORILO: Priključki u.fl na plošči Adafruit in moji GPS so zelo krhki in priporočljivo je, da povezavo fizično obremenite.

5. korak: Združite vse skupaj

Adafruit ima nekaj odličnih vaj, kako pridobiti M4express, da bo deloval z Arduinom.

Moja skica Arduino je priložena:

GPSDatalogger.zip

Deluje na naslednji način:

Zapisuje nize GPS v datoteko na kartici microSD, imenovano data.nmea

Enkrat na minuto zapiše tudi nekatere druge podatke, kot so čas, #sateliti, kakovost signala, hitrost v datoteko z imenom misc.txt. Naredil sem nekaj sprememb, na primer grobo pretvorbo v čas Mountain Standard in vozle v mph.

Obe datoteki sta besedilni datoteki.

Mimogrede, poskušal sem nekaj narediti s Circuit Pythonom. Zmogel sem zagnati primere, vendar se mi je zdelo, da imam nekaj težav s pošiljanjem ukazov v modul GPS. V prihodnosti se lahko ponovno obrnem.

6. korak: Uporaba

GPS za izračun lokacije uporabljajo nekaj, kar se imenuje efemerni podatki in almanah. Ob prvem vklopu te informacije traja nekaj časa. To lahko traja nekaj minut. No, modul GPS MTK3339 ima rezervno baterijo za shranjevanje teh podatkov. Še vedno ugibam, kako to deluje, toda kaj počnem približno 5 minut pred sprehodom, svoj M4express/GPS priključim v računalnik brez kartice microSD. Ko se pripravim na odhod, ga odklopim, vstavim kartico microSD in napajam z baterijo ter vzlenem.

Težava: Mislim, da sem poškodoval enega od svojih modulov M4express verjetno s statično elektriko. Ko je priključen na računalnik, utripa LED stanja polnjenja. (M4express ima vezje za polnjenje baterij LiPo). No, predvidevam, da polnilnik ne deluje, čeprav tega nisem preveril. Kakorkoli že, zdi se, da poleg utripajoče LED dobro deluje tako na računalniku kot na bateriji, ne utripa, zato živim z njim.

Google Zemlja Pro

Eden od razlogov, da sem naredil datoteko nmea, je, da jo lahko uporabljam s programom Google Earth Pro. Odstranim kartico microSD iz modula GPS, jo priključim v enega od adapterjev in v računalnik.

Za uporabo zaženite program Google Earth Pro, izberite [FILE] (OPEN). Poleg polja Datoteka je izbor vrst datotek. Izberite (GPS). Poiščite datoteko data.nmea in jo odprite.

Pojavi se še eno okno. Izberem vse Ustvari KML sledi, Ustvari KML LineStrings, Prilagodi nadmorske višine glede na višino tal.

Prvi primer prikazuje vzorec. Odstrel modre črte je napačen podatek, verjetno šum.

V drugem primeru je velik kovinski hlev. Modre sledi običajno imajo puščice, ki kažejo smer vožnje, vendar se okoli skednja obrnejo na kvadrate. Predvidevam, da je to izguba signala, saj nismo hodili skozi hlev, ampak smo šli po vrhu hleva.

Misc.txt lahko Excel prebere kot datoteko, ločeno z vejicami (ali kot besedilno datoteko). Za primer, posnet v avtomobilu med vožnjo, glejte priloženo.

Opazil sem, da sta zemljepisna širina in dolžina na veliko decimalnih mest, ne vem, kako natančno je to. Zdi se, da hitrost deluje. Ponavadi je na mojih sprehodih satelitov okoli 10, v avtu jih je bilo 7, kar od takrat zaradi kovinske strehe. HDOP v avtomobilu se je zdel višji v avtu. Na sprehodih je bilo več okoli 1 ali manj (bolje).

Ne razumem Angle. Če bi Latitude ostal enak, bi mislil, da bi bil kot 0, 90, 180 ali 270 in ne 66.

Zaključki: Zdi se, da deluje zelo dobro. Mislim, da je M4express veliko hitrejši od Atmega328, na katerega sem navajen. Verjetno lahko naredi nekaj filtriranja hrupa, da se znebi nekaterih napak na progi NMEA, ne da bi pri tem motil eno sekundno frekvenco vzorčenja. Verjetno se ne bom trudil. Eden od mojih prihodnjih projektov bi bil, da naredim nekaj "anketiranja", ki živim v kmetijski državi z veliko njivami. Včasih bi rad vedel, koliko hektarjev je na polju. Za to aplikacijo bi verjetno lahko uporabil svoj GPS s 3,5 -palčnim zaslonom na dotik.

Prav tako želim videti, ali ima zunanja antena veliko razliko. Opazil sem, da nekatere moje skladbe NMEA niso ravno tam, kjer bi morale biti.

Mimogrede, MTK3339 ni natančnejši od drugih GPS -jev, kot je uBlox.

Drugi projekt je, da sem kupil nekaj modulov GPS L80, ki se zdijo cenejši od MTK3339, vendar naj bi bili v bistvu ista stvar. Mogoče so to kloni? Ena velika prednost zame je, da imajo na zatičih 0,1 -palčni razmik, s katerim je veliko lažje delati.