Old Man and the Arduino GPS: 6 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:33

Vì vậy, gã lão già lười biếng (L. O. G.) này đã không thể làm một bài Có thể hướng dẫn trong một vài năm. Ở tuổi 70, bộ não không hoạt động tốt như trước đây và thật khó để tập trung vào các dự án lớn chứ đừng nói đến việc cố gắng viết về chúng.

(Tôi đang tham gia Cuộc thi Arduino.)

Nhưng với sự giúp đỡ của chú chó yêu thương, Sadie và máy CPAP của tôi, tôi sẽ thử. Sadie là thuốc chống trầm cảm của tôi, giúp tinh thần tôi phấn chấn và chúng tôi đi bộ mỗi sáng. CPAP của tôi giúp tôi ngủ ngon hơn và do đó, suy nghĩ tốt hơn một chút.

GPS: Chà, tôi luôn quan tâm đến GPS. Hầu hết các thiết bị định vị toàn cầu GPS chỉ có thể xác định được độ sâu 2-3 mét. Anh họ của tôi, một nông dân lâu năm nói rằng thiết bị của anh ấy có thể làm tốt hơn rất nhiều. Tôi biết một trong những nông dân địa phương sử dụng máy kéo John Deere của mình để trồng cây trong rãnh bằng cách sử dụng GPS tùy chỉnh.

Tôi dành rất nhiều thời gian để lướt Internet và đã đọc về các thiết bị GPS giá cả hợp lý có thể đo được đến từng cm! Không thể tưởng tượng. Về mặt thực tế, tôi không thực sự cần điều đó. Khi đi dạo, tôi không thực sự cần biết chính xác vị trí của mình. Ngay cả khi đi trên đường, tôi sử dụng điện thoại thông minh có Android Auto để cho tôi biết tôi đang ở đâu.

Nhưng tôi cũng là một tín đồ công nghệ, vì vậy tôi bắt đầu xem xét GPS dành cho những người có sở thích. Một trong những phổ biến nhất là Adafruit Ultimate GPS.

www.adafruit.com/?q=ultimate

Bước 1: Adafruit Feather

Chà, một trong những phiên bản của Adafruit Ultimate GPS là Featherwing. Bây giờ tôi chưa bao giờ nghe nói về loạt phim Adafruit Feather, vì vậy hãy lướt sóng nhiều hơn. Wow, Adafruit và Lady Ada đã phát triển một loạt các bộ vi điều khiển và phụ kiện dựa trên một nền tảng nhỏ có tên là Feather. Đối với Arduinoites, nó tương tự như nền tảng Arduino UNO cơ bản nhưng nhỏ hơn và cập nhật hơn. Adafruit cũng đã phát triển tất cả phần mềm để chúng có thể tương thích với phần mềm Arduino.

Tôi thực sự đánh giá cao công việc mà Adafruit và Lady Ada đã làm cho các DIYers và tôi thực sự thích Feather M4 Express:

www.adafruit.com/product/3857

Không giống như Arduino tiêu chuẩn với xung nhịp 16mHz, nó siêu nhanh với xung nhịp 120mHz. Đó là 3,3V, khá nhiều là tiêu chuẩn mới cho các thiết bị điện tử tự làm mới. Nó tương thích với Arduino mà tôi khá quen thuộc và nó cũng có thể được lập trình bằng Circuit Python (phiên bản Python tùy chỉnh của Adafruit). Tôi đã già và gặp khó khăn trong việc học những thứ mới nhưng điều này sẽ cho tôi cơ hội để phát triển.

Vì vậy, tôi đã đặt một chiếc đã qua sử dụng trên ebay và cũng đặt một chiếc từ Mouser. Amazon, Mouser và DigiKey mang một số sản phẩm của Adafruit. Tôi muốn mua một chiếc trực tiếp từ Adafruit nhưng tại thời điểm đó, họ không có tất cả FeatherWings mà tôi muốn có. Trong trường hợp này, việc đặt nhiều thứ cùng một lúc sẽ rẻ hơn nên bạn không phải trả nhiều chi phí vận chuyển. Trong trường hợp của tôi, ba mặt hàng có giá vận chuyển nhiều như một.

VẤN ĐỀ: Đầu nối pin JST2.0 trên M4express. Cách đây khá lâu mình có mua một đống đầu cắm nguồn JST2.0 như hình. Thật không may, màu đỏ / đen đối lập với những gì M4express sử dụng, và tôi có rất nhiều pin và dự án sử dụng cực này.

Ồ, tốt. Thật dễ dàng để tháo các dây ra khỏi đầu nối và chuyển đổi vị trí của chúng. Vì vậy, tôi đã làm điều này với một số pin và một bộ sạc LiPo. Tôi bôi một ít sơn móng tay màu đỏ lên chúng để hy vọng sẽ không làm chúng bị trộn lẫn.

Đối với M4express, tôi đã chọn sử dụng các tiêu đề nữ có chân dài. Xem hình. Điều này cho phép FeatherWings như GPS của tôi cắm vào đầu. Thêm vào đó, M4express có thể được cắm vào FeatherWings như TFT 3,5”mà tôi đã mua.

Đối với ứng dụng này, các chân cắm không được sử dụng nên tôi đã có một Protoboard nhỏ và cắm M4express vào cái này để các chân cắm không bị lộ ra ngoài và không bị cong khi tôi mang nó đi khắp nơi.

Bước 2: GPS FeatherWing của tôi

Adafruit Ultimate GPS Featherwing

www.adafruit.com/product/3133

Một trong những điều tuyệt vời mà tôi thích ở Adafruit là họ ghi chép rất nhiều về sản phẩm của mình, tôi cho rằng những người có sở thích có thể tự chế tạo. Bây giờ M4express có một bộ vi điều khiển SMD quá nhỏ để một người già như tôi làm việc cùng, vì vậy tôi đã mua một vài chiếc thay vì cố gắng làm một cái. Nhưng FeatherWing Ultimate GPS tốt hơn một chút nên tôi quyết định thử tự chế tạo. Vì vậy, tôi đã đặt mua một mô-đun GPS MTK3339 của MediaTek (GlobalTop) từ Ebay hoặc Aliexpress (không thể nhớ). Đôi khi nó được gọi là LadyBird1.

Vì vậy, bằng cách sử dụng phần mềm Eagle Cadsoft, (bây giờ, Autodesk), tôi đã sao chép sơ đồ của Adafruit và sửa đổi nó. Đầu tiên, tôi chỉ có thể tạo PCB một mặt và thứ hai, tôi không có nhiều thành phần SMD nên tôi đã đơn giản hóa nó.

GPS_MTK3339.zip

Vì vậy, tôi đã tạo PCB bằng phương pháp truyền mực của mình:

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

VẤN ĐỀ: Đôi khi tôi nhớ rằng, tôi đã già và đây là một số vấn đề tôi gặp phải. Hầu như tôi không thể nhìn rõ ảnh cận cảnh, vì vậy tôi sử dụng một trong những công cụ dành cho người có sở thích này và một chiếc kính lúp có ánh sáng (xem hình ảnh) mà tôi nhận được từ Aliexpress. Tôi sử dụng mỏ hàn Aoyue để có thể kiểm soát nhiệt độ và chọn mẹo hàn.

Ngay cả với tất cả những điều này, tôi đã gặp rất nhiều vấn đề khi hàn các chân mô-đun GPS và đầu nối ăng-ten u.fl. Ngoài ra, tôi sử dụng một công cụ nhân bản Dremel để khoan các lỗ. Tôi không bao giờ có thể khoan lỗ thẳng nhưng may mắn thay đã có thể làm cho mọi thứ hoạt động.

Nhân tiện, tôi đã đặt hàng một số hạt ferit SMD 0805 nhưng không bao giờ nhận được chúng nên phải chờ thêm một số nữa. Trong khi đó, tôi hàn một sợi dây qua các điểm tiếp xúc để làm cho nó hoạt động. Hạt ferrite được cho là để giảm nhiễu trên chân điện áp của chip GPS.

Bước 3: Đầu đọc thẻ MicroSD

Ok, vậy là GPS hoạt động khá tốt nhưng nó chỉ hoạt động khi nó được gắn với máy tính để bạn có thể xem những gì đang xảy ra. Để hữu ích hơn, tôi cần thứ gì đó không kết nối với máy tính, chẳng hạn như màn hình hoặc thẻ micro SD. Hiện tại tôi muốn lưu trữ thông tin GPS. Adafruit có một số FeatherWings với thẻ nhớ microSD, như màn hình 3,5”và thẻ RTC. Nhưng tôi không muốn xếp FeatherWings nên tôi đã sao chép mạch microSD từ thẻ RTC và tự tạo.

Vì tôi không muốn xếp chồng FeatherWing khác nên tôi đã nghĩ ra kế hoạch gắn cái này vào PCB GPS của mình. Vì mạch khá đơn giản, tôi chỉ làm nó với năm miếng đệm để tôi có thể gắn dây vào PCB này và vào bảng GPS của mình.

MyDataLogger.zip

Vì vậy, để gắn cái này, tôi đã đặt nó bên dưới PCB GPS của mình, hàn trên một số dây quấn và kết nối chúng với PCB GPS của tôi. Đối với một số, tôi đã cắt bỏ một số lớp cách điện trên các chân tiêu đề, vì vậy tôi có thể hàn dây mà không ảnh hưởng đến việc lắp PCB vào M4express. Bạn sẽ có thể thấy điều đó trong hình ảnh. Sau đó, tôi sử dụng một ít keo Gorilla để dán cẩn thận hai thẻ với nhau. Hãy hết sức cẩn thận khi Keo dán Gorilla mở rộng.

VẤN ĐỀ: Thực ra đây là với thẻ microSD. Tôi đã đặt mua một số thẻ nhớ microSD trên ebay. Tôi phát hiện ra có sự khác biệt giữa thẻ microSD đơn giản và thẻ microSDHC. Đầu tiên, một số bộ điều hợp cũ hơn như tôi có (có thể) không thể đọc các phiên bản HC. Thứ hai, các phiên bản microSDHC có dung lượng từ 4gB đến 32gB. Có một phiên bản khác được gọi là microSDXC với 64gB và kích thước lớn hơn. Chà, tôi đã nhận được một số thẻ 64gB nhưng không thể đọc chúng bằng bộ điều hợp của mình. Tôi không thể hiểu được điều gì đã xảy ra. Nhưng sau khi tìm hiểu về sự khác biệt, tôi nghĩ rằng có thể bộ điều hợp của tôi không thể đọc phiên bản HC nhưng nghiên cứu sâu hơn cho biết phiên bản HC tối đa là 32gB và như hình ảnh cho thấy chúng được gắn nhãn microSDHC 64gB. Ngay cả tho, Kingston cũng nói đây là hàng giả. Tôi đã liên hệ với người bán và anh ta đã nhanh chóng hoàn lại tiền cho tôi. Bạn có thể tìm thấy rất nhiều trên Internet về thẻ microSD giả.

Giờ đây, mặc dù chúng là hàng giả nhưng không có nghĩa là chúng sẽ không hoạt động. Tôi đang chờ một vài bộ điều hợp mới được cho là có thể đọc một số thẻ HC, ngoài ra tôi đã đặt hàng một số thẻ HC khác nhau.

Bước 4: Ăng ten GPS

Một thảm họa Old man khác. Vì vậy, tôi đã đặt mua một ăng-ten GPS đang hoạt động và một bộ chuyển đổi RP-SMA sang u.fl từ ebay / Aliexpress. Nhân tiện, tôi quên rằng tôi đã có một trong những bộ điều hợp này. Dù sao thì cuối cùng tôi cũng đã lắp được ăng-ten và nó không vừa với bộ chuyển đổi. Bây giờ, tôi nghĩ rằng nhiều nhà cung cấp Trung Quốc này không thực sự hiểu những gì họ đang bán. Ví dụ: nhiều người không xác định được các đầu nối trên ăng-ten và một số thậm chí không hiển thị rõ ràng trong ảnh. Chà, tôi nghĩ cái mà tôi nhận đã hiển thị khá tốt đầu nối nhưng không xác định được nó. Vâng, sau một số nghiên cứu, tôi (nghĩ) tôi đã xác định nó là một đầu nối MCX. Dù sao, tôi đã đặt một ăng-ten khác và cuối cùng nhận được nó và nó cũng không vừa. Tôi nghĩ lại đây chủ yếu là lỗi của tôi, mặc dù có nhiều sự nhầm lẫn giữa SMA và RP-SMA đực và cái và phích cắm và giắc cắm.

Điểm mấu chốt là hiện tại tôi không có ăng-ten hoạt động riêng.

CẢNH BÁO: Các đầu nối u.fl trên Adafruit và bảng GPS của tôi rất mỏng manh và chúng tôi khuyên bạn nên giảm căng thẳng về mặt thể chất khi kết nối.

Bước 5: Kết hợp tất cả lại với nhau

Adafruit có một số hướng dẫn tuyệt vời về cách lấy M4express để nó hoạt động với Arduino.

Bản phác thảo Arduino của tôi được đính kèm:

GPSDatalogger.zip

Nó làm như sau:

Ghi chuỗi GPS vào một tệp trên thẻ nhớ microSD có tên data.nmea

Mỗi phút một lần, nó cũng ghi một số dữ liệu khác như thời gian, #satellites, chất lượng tín hiệu, tốc độ vào một tệp có tên là misc.txt. Tôi đã thực hiện một số sửa đổi, chẳng hạn như chuyển đổi gần như thành thời gian Chuẩn miền núi và hải lý sang mph.

Cả hai tệp đều là tệp văn bản.

Nhân tiện, tôi đã cố gắng thực hiện một số nội dung với Circuit Python. Tôi đã có thể chạy các ví dụ nhưng dường như gặp một số rắc rối với việc gửi lệnh tới mô-đun GPS. Có thể thăm lại trong tương lai.

Bước 6: Cách sử dụng

GPS sử dụng thứ được gọi là dữ liệu nhật ký và nhật ký để tính toán vị trí. Khi được cấp nguồn lần đầu tiên, phải mất một lúc để thông tin này được xử lý. Có thể sẽ mất vài phút. Mô-đun GPS MTK3339 có pin dự phòng để lưu trữ thông tin này. Tôi vẫn đang đoán cách này hoạt động nhưng những gì tôi làm là khoảng 5 phút trước khi chúng tôi đi bộ, tôi cắm M4express / GPS của mình vào PC mà không cần thẻ nhớ microSD. Khi tôi sẵn sàng rời đi, tôi rút phích cắm, lắp thẻ nhớ microSD và cấp nguồn bằng pin rồi cất cánh.

Vấn đề: Tôi nghĩ rằng tôi đã làm hỏng một trong các mô-đun M4express của mình có thể do tĩnh điện. Khi nó được cắm vào máy tính, đèn LED trạng thái sạc sẽ nhấp nháy. (M4express có mạch sạc pin LiPo). Chà, tôi đoán là mạch bộ sạc không hoạt động, mặc dù tôi chưa kiểm tra. Dù sao, ngoài đèn LED nhấp nháy, nó có vẻ hoạt động tốt cả trên máy tính và nguồn pin, nó không nhấp nháy nên tôi sống với nó.

Google Earth Pro

Một trong những lý do, tôi tạo tệp nmea là để tôi có thể sử dụng nó với Google Earth Pro. Tôi tháo thẻ microSD khỏi mô-đun GPS, cắm nó vào một trong các bộ điều hợp và cắm vào máy tính của mình.

Để sử dụng, hãy khởi động Google Earth Pro, chọn (TỆP) (MỞ). Bên cạnh hộp Tệp, có một lựa chọn cho các loại tệp. Chọn (GPS). Duyệt để tìm tệp data.nmea và mở nó.

Một cửa sổ khác hiện lên. Tôi chọn tất cả Tạo đường đi KML, Tạo chuỗi dòng KML, Điều chỉnh độ cao theo độ cao mặt đất.

Ví dụ đầu tiên hiển thị một mẫu. Đường màu xanh lam bắn ra là dữ liệu sai, có thể là nhiễu.

Trong ví dụ thứ hai, có một cái chuồng lớn bằng kim loại. Các đường ray màu xanh thường có mũi tên chỉ hướng di chuyển, nhưng xung quanh chuồng chúng chuyển sang hình vuông. Tôi cho rằng điều này là mất tín hiệu vì chúng tôi không đi qua chuồng mà đi dọc theo đỉnh của chuồng.

Misc.txt có thể được đọc bởi Excel dưới dạng tệp được phân tách bằng dấu phẩy (hoặc dưới dạng tệp văn bản). Xem phần đính kèm để biết ví dụ được chụp trong ô tô khi đang lái xe.

Những điều tôi nhận thấy là Vĩ độ và Kinh độ đến nhiều chữ số thập phân, tôi không biết độ chính xác của nó là bao nhiêu. Tốc độ dường như đang hoạt động. Thông thường trong những chuyến đi bộ của tôi, Satellites có khoảng 10 chiếc, trong xe hơi là 7 chiếc kể từ khi có mái kim loại. HDOP trong xe dường như cao hơn trong xe. Khi đi bộ, nó hơn khoảng 1 hoặc thấp hơn (tốt hơn).

Tôi không hiểu Angle. Đối với một đoạn khi Latitude giữ nguyên, tôi nghĩ góc sẽ là 0, 90, 180 hoặc 270 chứ không phải 66.

Kết luận: Nó có vẻ hoạt động khá tốt. Tôi nghĩ rằng M4express nhanh hơn nhiều so với Atmega328s mà tôi đã từng sử dụng. Nó có thể thực hiện một số chức năng lọc tiếng ồn để loại bỏ một số trục trặc của bản nhạc NMEA mà không làm rối loạn tốc độ lấy mẫu một giây. Tôi có lẽ sẽ không bận tâm. Một trong những dự án trong tương lai của tôi là thực hiện một số công việc ‘khảo sát’ tôi đang sống ở vùng nông thôn với rất nhiều cánh đồng. Đôi khi tôi muốn biết có bao nhiêu mẫu Anh trên một cánh đồng. Tôi có thể sử dụng GPS của mình với màn hình cảm ứng 3,5”cho ứng dụng đó.

Cũng muốn xem liệu một ăng-ten bên ngoài có tạo ra nhiều khác biệt hay không. Tôi nhận thấy rằng một số bản nhạc NMEA của tôi không hoàn toàn đúng với vị trí của chúng.

Nhân tiện, MTK3339 không chính xác hơn các GPS khác như uBlox.

Một dự án khác là tôi đã mua một số mô-đun GPS L80 có vẻ rẻ hơn so với MTK3339 nhưng về cơ bản là giống nhau. Có thể chúng là bản sao? Một lợi thế lớn đối với tôi là chúng có khoảng cách 0,1”trên các chân cắm, dễ làm việc hơn rất nhiều.