Vecais vīrs un Arduino GPS: 6 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:56

Tātad šis Lazy Old Geek (L. O. G.) dažus gadus nav varējis izdarīt pamācību. 70 gadu vecumā smadzenes nedarbojas tik labi kā agrāk, un ir grūti koncentrēties uz lieliem projektiem, nemaz nerunājot par mēģinājumiem par tiem rakstīt.

(Es piedalos Arduino konkursā.)

Bet ar mana mīlošā suņa Sadija un manas CPAP mašīnas palīdzību es to izmēģināšu. Sadijs ir mans antidepresants, uztur garastāvokli un mēs katru rītu staigājam. Mans CPAP palīdz man labāk gulēt un tāpēc domāt nedaudz labāk.

GPS: Nu, mani vienmēr ir interesējusi GPS. Lielākā daļa komerciālo GPS var noteikt tikai 2-3 metrus. Mans brālēns, kurš ir liels lauksaimnieks, saka, ka viņa aprīkojums var būt daudz labāks. Es zinu, ka viens no vietējiem lauksaimniekiem izmanto savus John Deere traktorus, lai stādītu ražas vagos, izmantojot pielāgotu GPS.

Es daudz laika pavadu, sērfojot internetā, un esmu lasījis par GPS par saprātīgām cenām, kuras var izmērīt līdz pat centimetriem! Neticami. No praktiskās puses man tas īsti nav vajadzīgs. Dodoties pastaigās, man nav īsti jāzina, kur esmu. Pat ceļojumos es izmantoju savu viedtālruni ar Android Auto, lai informētu mani par savu atrašanās vietu.

Bet es esmu arī tehniķis, tāpēc es sāku meklēt GPS hobijiem. Viens no populārākajiem bija Adafruit Ultimate GPS.

www.adafruit.com/?q=ultimate

1. solis: Adafruit Feather

Viena no Adafruit Ultimate GPS versijām ir Featherwing. Tagad es nekad neesmu dzirdējis par Adafruit Feather sēriju, tāpēc vairāk sērfošanu. Oho, Adafruit un Lady Ada ir izstrādājuši veselu virkni mikrokontrolleru un piederumu, pamatojoties uz nelielu platformu ar nosaukumu Feather. Arduinoitiem tā ir līdzīga pamata Arduino UNO platformai, bet mazāka un atjaunināta. Adafruit arī izstrādāja visu programmatūru, lai tā varētu būt saderīga ar Arduino programmatūru.

Es ļoti novērtēju darbu, ko Adafruit un Lady Ada ir darījuši DIYers, un man ļoti patika Feather M4 Express:

www.adafruit.com/product/3857

Atšķirībā no standarta Arduino ar 16mHz pulksteni, tas ir īpaši ātrs ar 120mHz pulksteni. Tas ir 3.3V, kas ir gandrīz jauns standarts jaunai DIY elektronikai. Tas ir saderīgs ar Arduino, ar kuru es esmu diezgan pazīstams, kā arī to var ieprogrammēt, izmantojot Circuit Python (Adafruit pielāgoto Python versiju). Es esmu vecs un man ir grūti iemācīties jaunas lietas, taču tas dotu man iespēju sazaroties.

Tāpēc es pasūtīju lietotu vienu ebay un arī pasūtīju vienu no Mouser. Amazon, Mouser un DigiKey piedāvā dažus Adafruit produktus. Es gribētu to iegādāties tieši no Adafruit, bet tajā laikā viņiem nebija visu FeatherWings, ko es gribēju iegūt. Šajā gadījumā lētāk ir pasūtīt daudz preču vienlaikus, tāpēc jums nav jāmaksā tik daudz piegādes izdevumu. Manā gadījumā trīs priekšmetu nosūtīšana maksā tikpat daudz kā viena.

PROBLĒMA: JST2.0 akumulatora savienotājs M4express. Jau sen es nopirku virkni JST2.0 barošanas savienotāju, piemēram, attēlā. Diemžēl sarkanā/melnā krāsa ir pretēja tam, ko izmanto M4express, un man ir daudz bateriju un projektu, izmantojot šo polaritāti.

Nu labi. Ir diezgan vienkārši noņemt vadus no savienotāja un mainīt to pozīcijas. Tāpēc es to darīju ar vairākām baterijām un vienu LiPo lādētāju. Es uzliku viņiem sarkanu nagu laku, tāpēc cerams, ka tās netiks sajauktas.

M4express es izvēlējos izmantot sieviešu galvenes ar garām tapām. Skatīt attēlu. Tas ļāva FeatherWings, piemēram, manam GPS, pievienoties augšpusē. Turklāt M4express var pievienot FeatherWings, piemēram, 3,5 collu TFT, ko es nopirku.

Šim lietojumam tapas netiek izmantotas, tāpēc man bija mazs Protoboard un pievienoju tam M4express, lai tapas netiktu atklātas un nevarētu saliekties, kad to nēsāju.

2. darbība. Mans GPS FeatherWing

Adafruit Ultimate GPS Featherwing

www.adafruit.com/product/3133

Viena no lieliskajām lietām, kas man patīk Adafruit, ir tā, ka viņi ļoti dokumentē savus produktus, es pieņemu, ka hobiji var izveidot savus. Tagad M4express ir SMD mikrokontrolleris, kas ir pārāk mazs, lai ar tādu vecu vīrieti kā es varētu strādāt, tāpēc es nopirku pāris, nevis mēģināju to izveidot. Bet FeatherWing Ultimate GPS ir nedaudz labāks, tāpēc es nolēmu mēģināt izveidot savu. Tāpēc es pasūtīju MediaTek (GlobalTop) GPS MTK3339 moduli no Ebay vai Aliexpress (nevar atcerēties). Dažreiz to sauc par LadyBird1.

Tātad, izmantojot Eagle Cadsoft (tagad Autodesk) programmatūru, es nokopēju Adafruit shēmu un mainīju to. Pirmkārt, es varu izgatavot tikai vienpusējus PCB, un, otrkārt, man nav daudz SMD komponentu, tāpēc es to vienkāršoju.

GPS_MTK3339.zip

Tāpēc es izveidoju PCB, izmantojot savu tonera pārsūtīšanas metodi:

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

PROBLĒMAS: Kā es dažreiz atceros, es esmu vecs, un šeit ir dažas problēmas. Pārsvarā es neredzu tuvplānu tik labi, tāpēc es izmantoju vienu no šiem hobiju rīkiem un apgaismotu palielināmo stiklu (skat. Attēlus), ko ieguvu no Aliexpress. Es izmantoju Aoyue lodāmuru, lai es varētu kontrolēt temperatūru un izvēlēties lodēšanas padomus.

Pat ar šo visu man bija daudz problēmu, lodējot GPS moduļa tapas un u.fl antenas savienotāju. Es arī izmantoju Dremel-klona instrumentu, lai urbtu caurumus. Es nekad nevaru urbt taisnus caurumus, bet, par laimi, visu varēju dabūt kārtībā.

Starp citu, es pasūtīju dažas SMD 0805 ferīta pērlītes, bet tās nekad neesmu saņēmis, gaidot vēl dažas. Tikmēr es pielodēju vadu pāri kontaktiem, lai tas darbotos. Ferīta lodītes ir paredzētas, lai samazinātu GPS mikroshēmas sprieguma tapas radīto troksni.

3. darbība: MicroSD karšu lasītājs

Labi, tāpēc GPS strādāja diezgan labi, bet tas darbojās tikai tad, kad tas bija saistīts ar datoru, lai jūs varētu redzēt, kas notiek. Lai būtu noderīgāk, man ir nepieciešams kaut kas, kas nav piesaistīts datoram, piemēram, displejs vai micro SD karte. Pagaidām vēlējos saglabāt GPS informāciju. Adafruit ir daži FeatherWings ar microSD kartēm, piemēram, 3,5 collu displejs un RTC karte. Bet es negribēju salikt FeatherWings, tāpēc nokopēju microSD shēmu no RTC kartes un izveidoju savu.

Tā kā es negribēju sakraut citu FeatherWing, es izdomāju plānu to pievienot savai GPS PCB. Tā kā ķēde ir diezgan vienkārša, es to vienkārši izveidoju ar pieciem spilventiņiem, lai es varētu pievienot vadus šai PCB un savai GPS plāksnei.

MyDataLogger.zip

Tāpēc, lai to piestiprinātu, es to novietoju zem savas GPS PCB, pielodēju pie dažiem vadiem un savienoju tos ar manu GPS PCB. Dažiem es izgriezu daļu izolācijas uz galvenes tapām, lai es varētu lodēt vadus, netraucējot PCB montāžai uz M4express. Jums vajadzētu redzēt to attēlā. Tad es izmantoju kādu Gorilla līmi, lai rūpīgi salīmētu abas kārtis. Esiet ļoti uzmanīgs, jo Gorilla līme izplešas.

PROBLĒMAS: Nu, tas tiešām ir ar microSD kartēm. Es pasūtīju dažas microSD kartes ebay. Es uzzināju, ka pastāv atšķirība starp vienkāršām microSD kartēm un microSDHC kartēm. Pirmkārt, daži no vecākiem adapteriem, piemēram, man, (iespējams) nevar nolasīt HC versijas. Otrkārt, microSDHC versijas ir no 4 GB līdz 32 GB. Ir vēl viena versija ar nosaukumu microSDXC ar 64 GB un lielākiem izmēriem. Es saņēmu dažas 64 GB kartes, bet nevarēju tās nolasīt, izmantojot savus adapterus. Es nevarēju saprast, kas bija nepareizi. Bet, uzzinājis par atšķirībām, es domāju, ka varbūt mani adapteri nevarēja nolasīt HC versiju, bet turpmākajos pētījumos tika teikts, ka HC versija ir maksimāli 32 GB, un, kā parādīts attēlā, tās ir marķētas ar microSDHC 64 GB. Pat tajā teikts, ka Kingstons ir viltojums. Es sazinājos ar pārdevēju un viņš nekavējoties atmaksāja manu naudu. Internetā jūs varat atrast daudz par viltotām microSD kartēm.

Pat ja tie ir viltojumi, tas nenozīmē, ka tie nedarbosies. Es gaidu pāris jaunus adapterus, kuriem vajadzētu nolasīt dažas HC kartes, kā arī pasūtīju dažādas HC kartes.

4. solis: GPS antena

Vēl viena veca cilvēka katastrofa. Tāpēc es pasūtīju aktīvo GPS antenu un RP-SMA uz u.fl adapteri no ebay/Aliexpress. Starp citu, es biju aizmirsis, ka man jau bija viens no šiem adapteriem. Jebkurā gadījumā es beidzot saņēmu antenu un tā nederēja adapterim. Tagad es domāju, ka daudzi no šiem Ķīnas piegādātājiem īsti nesaprot, ko viņi pārdod. Piemēram, daudzi neatpazīst antenu savienotājus, un daži pat to skaidri neparāda attēlos. Es domāju, ka tas, ko es saņēmu, diezgan labi parādīja savienotāju, bet to neidentificēja. Pēc dažiem pētījumiem es (domāju) to identificēju kā MCX savienotāju. Jebkurā gadījumā es pasūtīju citu antenu un beidzot to saņēmu, un tā arī nederēja. Es atkal domāju, ka tā galvenokārt ir mana vaina, lai gan ir daudz neskaidrību starp SMA un RP-SMA vīriešiem un sievietēm, kā arī kontaktdakšas un domkrati.

Būtība šobrīd ir tāda, ka man nav atsevišķas darba antenas.

BRĪDINĀJUMS: u.fl savienotāji uz Adafruit un manas GPS plates ir ļoti trausli, un ir ieteicams fiziski atslogot savienojumu.

5. solis: salieciet to visu kopā

Adafruit ir dažas lieliskas apmācības par to, kā iegūt M4express, lai tas darbotos ar Arduino.

Mana Arduino skice ir pievienota:

GPSDatalogger.zip

Tas veic šādas darbības:

Ieraksta GPS virknes failā, kas atrodas microSD kartē ar nosaukumu data.nmea

Reizi minūtē tas arī ieraksta citus datus, piemēram, laiku, #satelītus, signāla kvalitāti un ātrumu failā ar nosaukumu misc.txt. Es veicu dažas izmaiņas, piemēram, aptuveni pārvēršot Kalnu standarta laiku un mezglus mph.

Abi faili ir teksta faili.

Starp citu, es mēģināju kaut ko darīt ar Circuit Python. Es varēju izpildīt piemērus, taču šķita, ka man ir problēmas ar komandu nosūtīšanu uz GPS moduli. Nākotnē var apmeklēt vēlreiz.

6. darbība: lietošana

GPS atrašanās vietas aprēķināšanai izmanto kaut ko, ko sauc par efemērijas datiem un almanahu. Pirmoreiz ieslēdzot, ir nepieciešams zināms laiks, līdz šī informācija tiek apstrādāta. Tas var ilgt dažas minūtes. Nu, MTK3339 GPS modulim ir rezerves akumulators, lai saglabātu šo informāciju. Es joprojām domāju, kā tas darbojas, bet tas, ko es daru, ir apmēram 5 minūtes pirms mūsu pastaigas, es pievienoju savu M4express/GPS datoram bez microSD kartes. Kad es gatavojos doties prom, es to atvienoju no kontaktligzdas, ievietoju microSD karti un baroju ar akumulatoru un pacelšos.

Problēma: Es domāju, ka esmu sabojājis vienu no saviem M4express moduļiem, iespējams, ar statisko elektrību. Kad tas ir pievienots datoram, mirgo uzlādes statusa gaismas diode. (M4express ir LiPo akumulatora lādētāja ķēde). Es domāju, ka lādētāja ķēde nedarbojas, lai gan es to neesmu pārbaudījis. Jebkurā gadījumā, papildus mirgojošajai gaismas diodei, šķiet, ka tā darbojas labi gan datorā, gan ar akumulatora enerģiju, tā nemirgo, tāpēc es dzīvoju līdzi.

Google Earth Pro

Viens no iemesliem, kāpēc es izveidoju nmea failu, ir tāds, ka varu to izmantot kopā ar Google Earth Pro. Es izņemu microSD karti no GPS moduļa, pievienoju to vienam no adapteriem un pievienoju datoram.

Lai izmantotu, palaidiet Google Earth Pro, atlasiet [FILE] (OPEN). Blakus lodziņam Fails ir failu tipu atlase. Izvēlieties (GPS). Pārlūkojiet, lai atrastu failu data.nmea un atveriet to.

Parādās vēl viens logs. Es izvēlos visus Izveidot KML maršrutus, Izveidot KML līniju virknes, Pielāgot augstumus atbilstoši zemes augstumam.

Pirmais piemērs parāda paraugu. Zilās līnijas uzņemšana ir kļūdaini dati, iespējams, troksnis.

Otrajā piemērā ir liels metāla šķūnis. Zilajām sliedēm parasti ir bultiņas, kas norāda braukšanas virzienu, bet ap šķūni tās kļūst par laukumiem. Es pieņemu, ka tas ir signāla zudums, jo mēs negājām pa šķūni, bet gājām pa šķūņa augšpusi.

Excel var nolasīt misc.txt kā ar komatu norobežotu failu (vai kā teksta failu). Skatiet pielikumā piemēru, kas ņemts automašīnā braukšanas laikā.

Es pamanīju, ka platuma un garuma zīmes bija ar daudzām zīmēm aiz komata, nezinu, cik tas ir precīzi. Šķiet, ka ātrums darbojas. Parasti manās pastaigās satelīti ir ap 10, automašīnā tie bija 7, kas izgatavoti kopš metāla jumta. HDOP automašīnā šķita augstāks automašīnā. Pastaigās tas bija vairāk par 1 vai zemāk (labāk).

Es nesaprotu Angle. Ja Latitude palika nemainīga, es domāju, ka leņķis būtu 0, 90, 180 vai 270, nevis 66.

Secinājumi: Šķiet, ka tas darbojas diezgan labi. Es domāju, ka M4express ir daudz ātrāks nekā Atmega328, pie kā esmu pieradis. Tas, iespējams, var veikt trokšņa filtrēšanu, lai atbrīvotos no dažiem NMEA celiņu traucējumiem, neizjaucot vienas sekundes izlases ātrumu. Es laikam netraucēšu. Viens no maniem nākotnes projektiem būtu veikt “apsekošanu”, kurā es dzīvoju lauku valstī ar daudziem laukiem. Dažreiz es gribētu zināt, cik akru ir uz lauka. Es, iespējams, varētu izmantot savu GPS ar savu 3,5 collu skārienekrānu šai lietojumprogrammai.

Vēlos redzēt, vai ārējai antenai ir liela atšķirība. Es pamanīju, ka daži no maniem NMEA ierakstiem nav gluži tur, kur tiem vajadzētu būt.

Starp citu, MTK3339 nav precīzāks par citiem GPS, piemēram, uBlox.

Vēl viens projekts ir tas, ka es nopirku dažus L80 GPS moduļus, kas, šķiet, ir lētāki nekā MTK3339, bet kuriem būtībā jābūt vienam un tam pašam. Varbūt tie ir kloni? Viena liela priekšrocība man ir tā, ka tiem ir 0,1 collu atstarpes uz tapām, ar kurām ir daudz vieglāk strādāt.