Old Man and the Arduino GPS: 6 Langkah (dengan Gambar)

2025 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2025-01-23 15:01

Oleh itu, Lazy Old Geek (L. O. G.) ini tidak dapat melakukan Instructable selama beberapa tahun. Pada usia 70 tahun, otak tidak berfungsi seperti dulu dan sukar untuk fokus pada projek besar apalagi cuba menulis tentangnya.

(Saya memasuki Peraduan Arduino.)

Tetapi dengan bantuan anjing penyayang saya, Sadie dan mesin CPAP saya, saya akan mencubanya. Sadie adalah anti depresi saya, menjaga semangat saya dan kami berjalan setiap pagi. CPAP saya membantu saya tidur lebih lena dan oleh itu, fikirkan sedikit lebih baik.

GPS: Saya selalu berminat dengan GPS. Sebilangan besar GPS komersil hanya dapat menunjukkan ketinggian hingga 2-3 meter. Sepupu saya, yang merupakan seorang petani besar mengatakan bahawa peralatannya dapat berfungsi dengan lebih baik. Saya tahu salah seorang petani tempatan menggunakan traktor John Deere miliknya untuk menanam tanaman di furrows menggunakan GPS tersuai.

Saya menghabiskan banyak masa untuk melayari Internet dan telah membaca mengenai GPS yang berpatutan yang boleh diukur hingga sentimeter! Luar biasa. Dari segi praktikal, saya tidak begitu memerlukannya. Semasa berjalan-jalan, saya tidak semestinya tahu dengan tepat di mana saya berada. Walaupun dalam perjalanan, saya menggunakan telefon pintar dengan Android Auto untuk memberitahu saya di mana saya berada.

Tetapi saya juga teknogek, jadi saya mula mencari GPS untuk penggemar. Salah satu yang paling popular ialah Adafruit Ultimate GPS.

www.adafruit.com/?q=ultimate

Langkah 1: Adafruit Feather

Nah, salah satu versi Adafruit Ultimate GPS adalah Featherwing. Sekarang saya tidak pernah mendengar tentang siri Adafruit Feather, jadi lebih banyak melayari. Wow, Adafruit dan Lady Ada telah mengembangkan sejumlah besar mikrokontroler dan aksesori berdasarkan platform kecil bernama Feather. Bagi Arduinoites, ia serupa dengan platform Arduino UNO asas tetapi lebih kecil dan terkini. Adafruit juga mengembangkan semua perisian supaya mereka serasi dengan perisian Arduino.

Saya sangat menghargai karya Adafruit dan Lady Ada untuk DIYers dan saya sangat menyukai Feather M4 Express:

www.adafruit.com/product/3857

Tidak seperti Arduino standard dengan jam 16mHz, ia sangat pantas dengan jam 120mHz. Ini 3.3V yang merupakan standard baru untuk elektronik DIY baru. Ia serasi dengan Arduino yang saya cukup kenal dan ia juga boleh diprogramkan dengan Circuit Python (versi Adafruit Python versi khusus). Saya sudah tua dan sukar untuk belajar perkara baru tetapi ini akan memberi saya peluang untuk berkembang.

Oleh itu, saya memesan yang terpakai di ebay dan juga memesannya dari Mouser. Amazon, Mouser dan DigiKey membawa beberapa produk Adafruit. Saya ingin membelinya secara langsung dari Adafruit tetapi pada masa itu, mereka tidak mempunyai semua FeatherWings yang ingin saya dapatkan. Dalam kes ini, lebih murah memesan banyak barang dalam satu masa sehingga anda tidak perlu membayar kos penghantaran sebanyak mungkin. Dalam kes saya, tiga barang berharga untuk satu barang.

MASALAH: Penyambung bateri JST2.0 pada M4express. Dahulu saya membeli sekumpulan penyambung kuasa JST2.0 seperti gambar. Malangnya, warna merah / hitam bertentangan dengan yang digunakan oleh M4express, dan saya mempunyai banyak bateri dan projek menggunakan kekutuban ini.

Oh, baiklah. Mudah untuk melepaskan wayar dari penyambung dan menukar kedudukannya dengan mudah. Oleh itu, saya melakukan ini dengan beberapa bateri dan satu pengecas LiPo. Saya meletakkan cat kuku merah pada mereka sehingga mudah-mudahan tidak mencampurkannya.

Untuk M4express, saya memilih untuk menggunakan header wanita dengan pin panjang. Lihat gambar. Ini membolehkan FeatherWings seperti GPS saya terpasang ke bahagian atas. Plus M4express boleh dipasang ke FeatherWings seperti TFT 3.5 yang saya beli.

Untuk aplikasi ini, pin tidak digunakan jadi saya mempunyai Protoboard kecil dan memasangkan M4express ke dalam ini sehingga pin tidak terdedah dan tidak dapat bengkok ketika saya membawanya.

Langkah 2: GPS FeatherWing saya

Adafruit Ultimate GPS Featherwing

www.adafruit.com/product/3133

Salah satu perkara hebat yang saya suka mengenai Adafruit ialah mereka sangat mendokumentasikan produk mereka, saya anggap penggemar dapat membina sendiri. Sekarang M4express mempunyai mikrokontroler SMD yang terlalu kecil untuk lelaki Tua seperti saya bekerja jadi saya membeli pasangan dan bukannya mencuba membuatnya. Tetapi GPS FeatherWing Ultimate sedikit lebih baik, jadi saya memutuskan untuk mencuba sendiri. Oleh itu, saya memesan modul MTT3339 GPS MediaTek (GlobalTop) dari Ebay atau Aliexpress (tidak ingat). Kadang-kadang dipanggil LadyBird1.

Oleh itu, dengan menggunakan perisian Eagle Cadsoft, (sekarang, Autodesk), saya menyalin skema Adafruit dan mengubahnya. Pertama saya hanya boleh membuat PCB satu sisi dan kedua saya tidak mempunyai banyak komponen SMD jadi saya mempermudahkannya.

GPS_MTK3339.zip

Oleh itu, saya membuat PCB menggunakan kaedah pemindahan toner saya:

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

MASALAH: Seperti yang saya ingat kadang-kadang, saya sudah tua dan inilah beberapa masalah yang saya hadapi. Kebanyakan saya tidak dapat melihatnya dengan baik, jadi saya menggunakan salah satu alat hobi ini dan kaca pembesar yang menyala (lihat gambar) yang saya dapat dari Aliexpress. Saya menggunakan solder Aoyue supaya saya dapat mengawal suhu dan memilih petua pematerian.

Walaupun dengan semua ini, saya menghadapi banyak masalah ketika menyisipkan pin modul GPS dan penyambung antena u.fl. Saya juga menggunakan alat klon Dremel untuk mengebor lubang. Saya tidak pernah dapat menggerudi lubang lurus tetapi bernasib baik dapat menyelesaikan semuanya.

Ngomong-ngomong, saya memesan beberapa manik ferit SMD 0805 tetapi tidak pernah menunggu lagi. Sementara itu, saya menyisipkan wayar pada kenalan untuk menjadikannya berfungsi. Manik ferit seharusnya dapat mengurangkan kebisingan pada pin voltan ke cip GPS.

Langkah 3: Pembaca Kad MicroSD

Baiklah, jadi GPS berfungsi dengan baik tetapi hanya berfungsi apabila diikat ke komputer sehingga anda dapat melihat apa yang sedang berlaku. Untuk lebih berguna, saya memerlukan sesuatu yang tidak ditambatkan ke komputer, seperti paparan atau kad SD mikro. Buat masa ini saya mahu menyimpan maklumat GPS. Adafruit mempunyai beberapa FeatherWings dengan kad microSD, seperti paparan 3.5 dan kad RTC. Tetapi saya tidak mahu menumpuk FeatherWings jadi saya menyalin litar microSD dari kad RTC dan membuatnya sendiri.

Oleh kerana saya tidak mahu menyusun FeatherWing yang lain, saya membuat rancangan untuk melampirkannya ke PCB GPS saya. Oleh kerana litarnya cukup mudah, saya membuatnya dengan lima pad sehingga saya boleh memasang wayar ke PCB ini dan ke papan GPS saya.

MyDataLogger.zip

Oleh itu, untuk melampirkannya, saya meletakkannya di bawah PCB GPS saya, terpateri pada beberapa wayar pembungkus dan menghubungkannya ke PCB GPS saya. Untuk sebahagian saya memotong sebahagian penebat pada pin header, jadi saya dapat menyolder wayar tanpa mengganggu pemasangan PCB ke M4express. Anda mesti dapat melihatnya dalam gambar. Kemudian saya menggunakan sebilangan gam Gorilla untuk merekatkan kedua-dua kad dengan hati-hati. Berhati-hati semasa Gorilla Glue mengembang.

MASALAH: Baiklah, ini sebenarnya dengan kad microSD. Saya memesan beberapa kad microSD di ebay. Saya dapati terdapat perbezaan antara kad microSD sederhana dan kad microSDHC. Pertama, sebilangan penyesuai lama seperti saya (mungkin) tidak dapat membaca versi HC. Kedua, versi microSDHC adalah dari 4gB hingga 32gB. Terdapat versi lain yang dipanggil microSDXC dengan saiz 64gB dan lebih besar. Saya menerima kad 64gB tetapi tidak dapat membacanya dengan penyesuai saya. Saya tidak dapat mengetahui apa yang salah. Tetapi setelah mengetahui perbezaannya, saya fikir mungkin penyesuai saya tidak dapat membaca versi HC tetapi kajian lanjut mengatakan versi HC maksimum 32gB dan seperti gambar menunjukkan ini dilabel microSDHC 64gB. Walaupun begitu, ia mengatakan Kingston ini palsu. Saya menghubungi penjual dan dia segera mengembalikan wang saya. Anda boleh mendapatkan banyak maklumat di Internet mengenai kad microSD palsu.

Sekarang walaupun mereka palsu, itu tidak bermakna mereka tidak akan berjaya. Saya sedang menunggu beberapa penyesuai baru yang sepatutnya dapat membaca beberapa kad HC, dan saya memesan beberapa kad HC yang berbeza.

Langkah 4: Antena GPS

Satu lagi musibah Orang Tua. Oleh itu, saya memesan antena GPS aktif dan penyesuai RP-SMA ke u.fl dari ebay / Aliexpress. Ngomong-ngomong, saya lupa bahawa saya sudah mempunyai salah satu penyesuai ini. Bagaimanapun, saya akhirnya memasukkan antena dan tidak sesuai dengan penyesuai. Sekarang, saya rasa banyak pembekal China ini tidak begitu memahami apa yang mereka jual. Contohnya, ramai yang tidak mengenal pasti penyambung pada antena dan ada juga yang tidak menunjukkannya dengan jelas dalam gambar. Saya rasa yang saya perolehi menunjukkan penyambungnya dengan baik tetapi tidak mengenalinya. Baiklah, setelah membuat kajian, saya (fikir) saya mengenal pasti ia sebagai penyambung MCX. Bagaimanapun, saya memesan antena lain dan akhirnya menerimanya dan ia juga tidak sesuai. Saya fikir sekali lagi ini adalah salah saya, walaupun terdapat banyak kekeliruan antara lelaki dan wanita SMA dan RP-SMA dan palam dan bicu.

Intinya sekarang saya tidak mempunyai antena kerja yang berasingan.

PERINGATAN: Penyambung u.fl di Adafruit dan papan GPS saya sangat rapuh dan disarankan agar anda secara fizikal meregangkan sambungan.

Langkah 5: Menggabungkan Semuanya

Adafruit mempunyai beberapa tutorial yang sangat baik mengenai cara mendapatkan M4express sehingga berfungsi dengan Arduino.

Lakaran Arduino saya dilampirkan:

GPSDatalogger.zip

Ia melakukan perkara berikut:

Menulis rentetan GPS ke fail pada kad microSD yang disebut data.nmea

Sekali seminit, ia juga menulis beberapa data lain seperti waktu, # satelit, kualiti isyarat, kelajuan ke fail yang disebut misc.txt. Saya melakukan beberapa pengubahsuaian, seperti kira-kira menukar kepada masa Standard Mountain dan simpul ke mph.

Kedua-dua fail adalah fail teks.

By the way, saya cuba membuat beberapa perkara dengan Circuit Python. Saya dapat menjalankan contoh tetapi nampaknya menghadapi masalah dengan menghantar arahan ke modul GPS. Semoga kembali pada masa akan datang.

Langkah 6: Penggunaan

GPS menggunakan sesuatu yang dipanggil data ephemeris dan almanak untuk mengira lokasi. Semasa pertama kali dihidupkan, diperlukan beberapa saat untuk memproses maklumat ini. Ini mungkin mengambil masa beberapa minit. Modul GPS MTK3339 mempunyai bateri yang disokong untuk menyimpan maklumat ini. Saya masih meneka bagaimana ini berfungsi tetapi apa yang saya lakukan adalah kira-kira 5 minit sebelum berjalan kaki, saya pasangkan M4express / GPS ke PC tanpa kad microSD. Apabila, saya bersiap untuk keluar, saya mencabutnya, memasukkan kad microSD dan kuasa dengan bateri dan menanggalkannya.

Masalah: Saya rasa saya merosakkan salah satu modul M4express saya mungkin dengan elektrik statik. Semasa terpasang ke komputer, LED status pengecasan berkelip. (M4express mempunyai litar pengecas bateri LiPo). Saya rasa rangkaian pengecas tidak berfungsi, walaupun saya belum memeriksanya. Bagaimanapun, selain LED yang berkedip, ia berfungsi dengan baik baik di komputer dan pada kuasa bateri, ia tidak berkelip jadi saya tinggal dengannya.

Google Earth Pro

Salah satu sebabnya, saya membuat fail nmea adalah supaya saya dapat menggunakannya dengan Google Earth Pro. Saya mengeluarkan kad microSD dari modul GPS, memasangnya ke salah satu penyesuai saya dan memasangkannya ke komputer saya.

Untuk menggunakan, mulakan Google Earth Pro, pilih (FILE) (BUKA). Di sebelah kotak Fail, terdapat pilihan untuk jenis fail. Pilih (GPS). Semak imbas untuk mencari fail data.nmea dan membukanya.

Tetingkap lain muncul. Saya memilih semua Buat KML Trek, Buat KML LineStrings, Sesuaikan Ketinggian ke ketinggian tanah.

Contoh pertama menunjukkan sampel. Garis biru yang mematikan adalah data yang salah, mungkin bunyi bising.

Dalam contoh kedua, terdapat bangsal logam besar. Jalur biru biasanya mempunyai anak panah yang menunjukkan arah perjalanan, tetapi di sekitar lumbung mereka beralih ke kotak. Saya menganggap ini adalah kehilangan isyarat kerana kami tidak berjalan melalui bangsal tetapi berjalan di puncak gudang.

Misc.txt boleh dibaca oleh Excel sebagai fail yang dipisahkan koma (atau sebagai fail teks). Lihat dilampirkan untuk contoh yang diambil di dalam kereta semasa memandu.

Perkara yang saya perhatikan ialah Lintang dan Bujur ke banyak tempat perpuluhan, tidak tahu sejauh mana tepatnya. Kelajuan nampaknya berfungsi. Biasanya semasa berjalan-jalan, Satelit sekitar 10, di dalam kereta itu adalah 7 yang dihasilkan kerana bumbung logam. HDOP di dalam kereta kelihatan lebih tinggi di dalam kereta. Semasa berjalan kaki lebih kurang 1 atau lebih rendah (lebih baik).

Saya tidak faham Angle. Untuk regangan ketika Latitud tetap sama, saya fikir sudut adalah 0, 90, 180, atau 270 bukan 66.

Kesimpulan: Nampaknya berfungsi dengan baik. Saya rasa M4express jauh lebih pantas daripada Atmega328s yang biasa saya gunakan. Ia mungkin dapat melakukan penyaringan bunyi untuk menyingkirkan beberapa gangguan trek NMEA tanpa mengacaukan kadar sampel satu saat. Saya mungkin tidak akan mengganggu. Salah satu projek masa depan saya ialah membuat beberapa 'tinjauan' saya tinggal di negara ladang dengan banyak ladang. Kadang-kadang saya ingin mengetahui berapa ekar di ladang. Saya mungkin menggunakan GPS dengan skrin sentuh 3.5”untuk aplikasi itu.

Juga ingin melihat apakah antena luaran membuat banyak perbezaan. Saya perhatikan bahawa beberapa trek NMEA saya tidak berada di tempat yang sepatutnya.

By the way MTK3339 tidak lebih tepat daripada GPS lain seperti uBlox.

Projek lain ialah saya membeli beberapa modul GPS L80 yang nampaknya lebih murah daripada MTK3339 tetapi pada dasarnya semestinya sama. Mungkin mereka klon? Satu kelebihan besar bagi saya ialah jarak 0.1 pada pin yang jauh lebih mudah untuk digunakan.