Vanha mies ja Arduino GPS: 6 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:01

Joten tämä Laiska Old Geek (L. O. G.) ei ole pystynyt tekemään Instructablea muutamaan vuoteen. 70 -vuotiaana aivot eivät toimi niin hyvin kuin ennen ja on vaikea keskittyä suuriin projekteihin puhumattakaan yrittämisestä kirjoittaa niistä.

(Osallistun Arduino -kilpailuun.)

Mutta rakastavan koirani Sadien ja CPAP -koneeni avulla aion kokeilla sitä. Sadie on masennuslääkkeeni, pitää henkeni yllä ja kävelemme joka aamu. CPAP auttaa minua nukkumaan paremmin ja siksi ajattelemaan hieman paremmin.

GPS: Olen aina ollut kiinnostunut GPS: stä. Useimmat kaupalliset GPS-laitteet voivat tunnistaa vain 2-3 metriä. Serkkuni, joka on suuri maanviljelijä, sanoo, että hänen laitteidensa voi tehdä paljon paremmin. Tiedän, että yksi paikallisista maanviljelijöistä käyttää John Deere -traktorinsa viljelykasveja uriin mukautetun GPS: n avulla.

Vietän paljon aikaa Internetissä surffaillen ja olen lukenut kohtuuhintaisista GPS -laitteista, jotka voivat mitata jopa senttimetrejä! Uskomaton. Käytännön kannalta en todellakaan tarvitse sitä. Kävellessäni minun ei todellakaan tarvitse tietää tarkalleen missä olen. Jopa tiematkoilla käytän älypuhelintani Android Auton kanssa kertoakseni, missä olen.

Mutta olen myös tekniikantekijä, joten aloin etsiä harrastajille tarkoitettuja GPS -laitteita. Yksi suosituimmista oli Adafruit Ultimate GPS.

www.adafruit.com/?q=ultimate

Vaihe 1: Adafruit Feather

Yksi Adafruit Ultimate GPS -versioista on Featherwing. Nyt en ole koskaan kuullut Adafruit Feather -sarjasta, joten enemmän surffausta. Vau, Adafruit ja Lady Ada ovat kehittäneet koko joukon mikro -ohjaimia ja lisävarusteita, jotka perustuvat pieneen Feather -alustaan. Arduinoiteille se on samanlainen kuin perus Arduino UNO -alusta, mutta pienempi ja ajan tasalla. Adafruit kehitti myös kaikki ohjelmistot, jotta ne voivat olla yhteensopivia Arduino -ohjelmiston kanssa.

Arvostan todella työtä, jonka Adafruit ja Lady Ada ovat tehneet DIY -tekijöille, ja pidin todella Feather M4 Expressistä:

www.adafruit.com/product/3857

Toisin kuin tavallinen Arduino, jossa on 16 MHz: n kello, se on erittäin nopea 120 MHz: n kellolla. Se on 3,3 V, mikä on melkein uusi standardi uudelle DIY -elektroniikalle. Se on yhteensopiva Arduinon kanssa, jonka tunnen melko hyvin, ja se voidaan ohjelmoida myös Circuit Pythonilla (Adafruitin mukautettu versio Pythonista). Olen vanha ja minun on vaikea oppia uusia asioita, mutta tämä antaisi minulle mahdollisuuden haarautua.

Joten tilasin käytetyn ebaystä ja tilasin myös Mouserilta. Amazon, Mouser ja DigiKey sisältävät joitain Adafruit -tuotteita. Olisin halunnut ostaa sellaisen suoraan Adafruitilta, mutta tuolloin heillä ei ollut kaikkia FeatherWings -hahmoja, jotka halusin saada. Tässä tapauksessa on halvempaa tilata paljon tavaraa kerralla, joten sinun ei tarvitse maksaa niin paljon toimituskuluja. Minun tapauksessani kolme tavaraa maksaa yhtä paljon kuin yksi.

ONGELMA: JST2.0 -akun liitin M4expressissä. Kauan sitten ostin joukon kuvan mukaisia JST2.0 -virtaliittimiä. Valitettavasti punainen/musta on päinvastainen kuin M4express käyttää, ja minulla on paljon paristoja ja projekteja, jotka käyttävät tätä napaisuutta.

Noh. Johdot on helppo irrottaa liittimestä ja vaihtaa asentoa. Joten tein tämän useilla akuilla ja yhdellä LiPo -laturilla. Laitoin niihin punaista kynsilakkaa, joten toivottavasti eivät sekoita niitä.

M4expressissä valitsin naarasotsikot pitkillä nastoilla. Katso kuva. Tämä mahdollisti FeatherWingsin, kuten GPS: n, kytkemisen yläosaan. Lisäksi M4express voidaan kytkeä FeatherWingsiin, kuten ostamani 3,5 tuuman TFT.

Tässä sovelluksessa tappeja ei käytetä, joten minulla oli pieni Protoboard ja liitin M4expressin tähän, jotta nastat eivät paljastu eivätkä voi taipua, kun kannan sitä ympäri.

Vaihe 2: GPS FeatherWing

Adafruit Ultimate GPS Featherwing

www.adafruit.com/product/3133

Yksi hienoista asioista, joista pidän Adafruitissa, on se, että he dokumentoivat tuotteitaan voimakkaasti, oletan, että harrastajat voivat rakentaa omat. Nyt M4expressissä on SMD -mikrokontrolleri, joka on liian pieni kaltaiselleni vanhalle miehelle, joten ostin parin sen sijaan, että yrittäisin tehdä sitä. Mutta FeatherWing Ultimate GPS on hieman parempi, joten päätin yrittää tehdä oman. Joten tilasin MediaTek (GlobalTop) GPS MTK3339 -moduulin Ebaysta tai Aliexpressistä (en muista). Joskus sitä kutsutaan LadyBird1.

Joten kopioin Edale Cadsoft -ohjelmiston (nyt, Autodesk) ohjelmiston avulla Adafruutin kaavion ja muutin sitä. Ensinnäkin voin valmistaa vain yksipuolisia piirilevyjä ja toiseksi minulla ei ole monia SMD -komponentteja, joten yksinkertaistin sitä.

GPS_MTK3339.zip

Joten tein piirilevyn käyttämällä väriaineen siirtomenetelmää:

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

ONGELMAT: Kuten joskus muistan, olen vanha ja tässä on joitain ongelmia. Enimmäkseen en näe lähikuvia niin hyvin, joten käytän yhtä näistä harrastustyökaluista ja valaistua suurennuslasia (katso kuvat), jonka sain Aliexpressiltä. Käytän Aoyue -juotosrautaa, jotta voin hallita lämpötilaa ja valita juotosvinkkejä.

Kaikesta tästä huolimatta minulla oli paljon ongelmia juotettaessa GPS -moduulin tappeja ja u.fl -antenniliitintä. Käytän myös Dremel-kloonityökalua reikien poraamiseen. En voi koskaan porata suoria reikiä, mutta onneksi sain kaiken toimimaan.

Muuten tilasin SMD 0805 ferriittihelmiä, mutta en koskaan saanut niitä niin odottamaan lisää. Samaan aikaan juotin langan kontaktien yli, jotta se toimisi. Ferriittihelmen on tarkoitus vähentää kohinaa GPS -sirun jännitetapissa.

Vaihe 3: MicroSD -kortinlukija

OK, joten GPS toimi melko hyvin, mutta se toimi vain silloin, kun se oli sidottu tietokoneeseen, jotta näet mitä tapahtuu. Jotta voin olla hyödyllisempi, tarvitsen jotain, jota ei ole kytketty tietokoneeseen, kuten näyttöä tai mikro -SD -korttia. Toistaiseksi halusin tallentaa GPS -tiedot. Adafruitissa on joitain FeatherWings -laitteita, joissa on microSD -kortteja, kuten 3,5 tuuman näyttö ja RTC -kortti. Mutta en halunnut pinota FeatherWingsiä, joten kopioin microSD -piirin RTC -kortilta ja tein oman.

Koska en halunnut pinota toista FeatherWingiä, keksin suunnitelman liittää tämä GPS -piirilevyyn. Koska piiri on melko yksinkertainen, tein sen vain viidellä tyynyllä, jotta voin liittää johdot tähän PCB: hen ja GPS -korttiini.

MyDataLogger.zip

Joten kiinnittääkseni tämän, laitoin sen GPS-piirilevyn alle, juotin joihinkin lankakierteisiin ja liitin ne GPS-piirilevyyn. Joillekin leikkasin erään osan otsikkotappien eristyksestä, jotta voisin juottaa johdot häiritsemättä M4expressin piirilevyn asennusta. Sinun pitäisi nähdä se kuvassa. Sitten liimasin kaksi korttia varovasti yhteen Gorilla -liimalla. Ole erittäin varovainen, kun Gorilla -liima laajenee.

ONGELMAT: No, tämä on itse asiassa microSD -korttien kanssa. Tilasin microSD -kortteja ebaysta. Huomasin, että yksinkertaisten microSD -korttien ja microSDHC -korttien välillä on ero. Ensinnäkin jotkut kaltaisistani vanhemmista sovittimista (luultavasti) eivät voi lukea HC -versioita. Toiseksi microSDHC -versiot ovat 4–32 GB. On olemassa toinen versio nimeltä microSDXC, jossa on 64 gt ja suurempia kokoja. No, sain noin 64 gt kortteja, mutta en voinut lukea niitä sovittimillani. En saanut selvää mikä oli vialla. Mutta kun sain selville eroista, ajattelin, että ehkä sovittimeni eivät pysty lukemaan HC -versiota, mutta lisätutkimusten mukaan HC -versio on enintään 32 gt ja kuten kuvassa näkyy, nämä ovat merkittyjä microSDHC 64 gt. Siitä huolimatta Kingstonin mukaan nämä ovat väärennöksiä. Otin yhteyttä myyjään ja hän palautti rahat nopeasti. Internetistä löydät paljon väärennettyjä microSD -kortteja.

Vaikka ne ovatkin väärennöksiä, se ei tarkoita, etteikö ne toimisi. Odotan paria uutta sovitinta, joiden pitäisi pystyä lukemaan joitain HC -kortteja, ja tilasin joitain erilaisia HC -kortteja.

Vaihe 4: GPS -antenni

Toinen vanhan miehen katastrofi. Joten tilasin ebay/Aliexpressistä aktiivisen GPS-antennin ja RP-SMA-sovittimen u.fl-sovittimeen. Muuten olin unohtanut, että minulla oli jo yksi näistä sovittimista. Joka tapauksessa sain vihdoin antennin sisään eikä se sopinut sovittimeen. Luulen, että monet näistä kiinalaisista toimittajista eivät oikein ymmärrä, mitä he myyvät. Esimerkiksi monet eivät tunnista antennien liittimiä ja jotkut eivät edes näytä sitä selvästi kuvissa. No, luulen, että saamani näytti liittimen melko hyvin, mutta ei tunnistanut sitä. No, jonkin tutkimuksen jälkeen (mielestäni) tunnistin sen MCX -liittimeksi. Joka tapauksessa tilasin toisen antennin ja sain sen lopulta, eikä sekään kelvannut. Luulen jälleen, että tämä on enimmäkseen minun syytäni, vaikka SMA: n ja RP-SMA: n uroksen ja naisen sekä pistokkeiden ja pistokkeiden välillä on paljon sekaannusta.

Bottom line on tällä hetkellä minulla ei ole erillistä toimivaa antennia.

VAROITUS: Adafruutin ja GPS -korttini u.fl -liittimet ovat erittäin hauraita, ja on suositeltavaa, että liitoksen fyysinen venytys poistetaan.

Vaihe 5: Yhdistä kaikki

Adafruitilla on erinomaisia opetusohjelmia M4expressin hankkimisesta niin, että se toimii Arduinon kanssa.

Arduinon luonnokseni on liitteenä:

GPSDatalogger.zip

Se tekee seuraavaa:

Kirjoittaa GPS -merkkijonot microSD -kortilla olevaan tiedostoon data.nmea

Kerran minuutissa se kirjoittaa myös muita tietoja, kuten aikaa, #satelliitteja, signaalin laatua ja nopeutta tiedostoon nimeltä misc.txt. Tein joitain muutoksia, kuten suunnilleen muuntaminen Mountain Standard -aikaan ja solmua mph.

Molemmat tiedostot ovat tekstitiedostoja.

Muuten, yritin tehdä jotain Circuit Pythonilla. Pystyin suorittamaan esimerkit, mutta näytti olevan ongelmia komentojen lähettämisessä GPS -moduuliin. Voi käydä uudelleen tulevaisuudessa.

Vaihe 6: Käyttö

GPS käyttää sijainnin laskemiseen jotain, jota kutsutaan efemerisidataksi ja almanakiksi. Kun ensimmäisen kerran käynnistetään, tietojen käsittely kestää jonkin aikaa. Tämä saattaa kestää muutaman minuutin. No, MTK3339 GPS -moduulissa on akku varmuuskopioidakseen nämä tiedot. Arvaan edelleen, miten tämä toimii, mutta mitä teen, on noin 5 minuuttia ennen kävelyämme, liitän M4express/GPS: n tietokoneeseen ilman microSD -korttia. Kun valmistaudun lähtöön, irrotan sen pistorasiasta, asetan microSD -kortin ja virtaa paristolla ja otan pois.

Ongelma: Luulen, että olen vahingoittanut yhtä M4express -moduuleistani mahdollisesti staattisella sähköllä. Kun se on kytketty tietokoneeseen, lataustilan merkkivalo vilkkuu. (M4expressissä on LiPo -akun latauspiiri). No, veikkaan, että latauspiiri ei toimi, vaikka en ole tarkistanut sitä. Joka tapauksessa vilkkuvan LED -valon lisäksi se näyttää toimivan hyvin sekä tietokoneella että akkuvirralla, se ei vilku, joten elän sen kanssa.

Google Earth Pro

Yksi syy siihen, että tein nmea -tiedoston, on se, että voin käyttää sitä Google Earth Pron kanssa. Irrotan microSD -kortin GPS -moduulista, liitän sen johonkin sovittimestani ja tietokoneeseen.

Käyttääksesi Google Earth Prota, valitse (FILE) (OPEN). Tiedosto -ruudun vieressä on valikoima tiedostotyyppejä. Valitse (GPS). Etsi data.nmea -tiedosto selaamalla ja avaa se.

Toinen ikkuna avautuu. Valitsen kaikki Luo KML -jäljet, Luo KML -rivijonot, Säädä korkeudet maan korkeuteen.

Ensimmäinen esimerkki näyttää näytteen. Sinisen viivan kuvaaminen pois on virheellistä tietoa, luultavasti kohinaa.

Toisessa esimerkissä on iso metallilato. Sinisillä raidoilla on normaalisti nuolet, jotka osoittavat ajosuunnan, mutta navetan ympärillä ne muuttuvat neliöiksi. Oletan, että tämä on signaalin menetys, koska emme kulkeneet navetan läpi, vaan menimme navetan yläreunaa pitkin.

Excel voi lukea misc.txt -tiedoston pilkuilla erotettuna tiedostona (tai tekstitiedostona). Katso liitteenä esimerkki autosta ajon aikana.

Huomasin, että leveysaste ja pituusaste olivat monta desimaalia, en tiedä kuinka tarkka se on. Nopeus näyttää toimivan. Yleensä kävellessäni Satelliitit ovat noin 10, autossa se oli 7, jotka tekevät siitä lähtien metallikaton takia. Auton HDOP näytti korkeammalta autossa. Kävelyllä se oli enemmän kuin 1 tai alle (parempi).

En ymmärrä Anglea. Jos Latitude pysyi samana, luulen, että kulma olisi 0, 90, 180 tai 270 eikä 66.

Johtopäätökset: Se näyttää toimivan aika hyvin. Luulen, että M4express on paljon nopeampi kuin Atmega328, johon olen tottunut. Se voi luultavasti tehdä jonkin verran melun suodatusta päästäkseen eroon joistakin NMEA -raidan häiriöistä sekoittamatta sekunnin näytteenottotaajuuksia. En varmaan vaivaudu. Yksi tulevista hankkeistani olisi tehdä”kartoitus”, jonka mukaan asun viljelysmaalla, jossa on paljon peltoja. Joskus haluaisin tietää, kuinka monta hehtaaria on pellolla. Voisin luultavasti käyttää GPS: ääni 3,5 tuuman kosketusnäytön kanssa kyseiseen sovellukseen.

Haluan myös nähdä, onko ulkoisella antennilla paljon eroa. Huomasin, että osa NMEA -kappaleistani ei ole aivan siellä, missä niiden pitäisi olla.

Muuten MTK3339 ei ole tarkempi kuin muut GPS -laitteet, kuten uBlox.

Toinen hanke on, että ostin joitain L80 -GPS -moduuleja, jotka näyttävät olevan halvempia kuin MTK3339, mutta joiden oletetaan olevan pohjimmiltaan sama asia. Ehkä ne ovat klooneja? Yksi suuri etu minulle on, että niissä on 0,1 tuuman etäisyys nastoissa, mikä on paljon helpompaa työskennellä.