Old Man and the Arduino GPS: 6 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:55

بنابراین این Lazy Old Geek (L. O. G.) چند سالی است که قادر به انجام یک دستورالعمل نیست. در 70 سالگی ، مغز مثل قبل کار نمی کند و تمرکز روی پروژه های بزرگ سخت است چه برسد به اینکه در مورد آنها بنویسم.

(من در مسابقه آردوینو شرکت می کنم.)

اما با کمک سگ دوست داشتنی ام ، سادی و دستگاه CPAP ، من سعی می کنم آن را امتحان کنم. سادی ضد افسردگی من است ، روحیه ام را بالا نگه می دارد و هر روز صبح پیاده روی می کنیم. CPAP به من کمک می کند بهتر بخوابم و بنابراین ، کمی بهتر فکر کنم.

GPS: خوب ، من همیشه به GPS علاقه مند بودم. اکثر جی پی اس های تجاری فقط می توانند تا 2-3 متر نقطه دقیق را مشخص کنند. پسرعموی من ، که یک کشاورز بزرگ است ، می گوید تجهیزات او می تواند خیلی بهتر کار کند. من می دانم که یکی از کشاورزان محلی از تراکتورهای جان دیر خود برای کاشت محصولات در شیارها با استفاده از GPS سفارشی استفاده می کند.

من زمان زیادی را صرف گشت و گذار در اینترنت می کنم و در مورد GPS های با قیمت مناسب که می توانند تا سانتی متر اندازه بگیرند ، می خوانم! باورنکردنی از نظر عملی ، من واقعاً به آن احتیاج ندارم. وقتی برای پیاده روی می روم ، واقعاً لازم نیست بدانم دقیقاً کجا هستم. حتی در سفرهای جاده ای ، از تلفن هوشمند خود با Android Auto استفاده می کنم تا به من اطلاع دهد که کجا هستم.

اما من نیز یک تکنوژیک هستم ، بنابراین شروع به جستجوی GPS ها برای علاقمندان کردم. یکی از محبوب ترین آنها Adafruit Ultimate GPS بود.

www.adafruit.com/؟q=ultimate

مرحله 1: پر آدافروت

خوب ، یکی از نسخه های Adafruit Ultimate GPS ، Featherwing است. اکنون من هرگز در مورد سری Adafruit Feather نشنیده ام ، بنابراین بیشتر موج سواری کنید. Wow ، Adafruit و Lady Ada مجموعه ای از میکروکنترلرها و لوازم جانبی را بر اساس یک پلت فرم کوچک به نام Feather توسعه داده اند. برای Arduinoites ، شبیه به پلت فرم اصلی Arduino UNO است اما کوچکتر و به روزتر است. Adafruit همچنین تمام نرم افزارها را توسعه داد تا بتوانند با نرم افزار Arduino سازگار باشند.

من واقعاً از کارهایی که Adafruit و Lady Ada برای DIYers انجام داده اند قدردانی می کنم و Feather M4 Express را بسیار دوست داشتم:

www.adafruit.com/product/3857

برخلاف آردوینو استاندارد با کلاک 16 مگاهرتز ، با سرعت 120 مگاهرتز فوق سریع است. 3.3 ولت است که تقریباً استاندارد جدید برای لوازم الکترونیکی DIY جدید است. این سازگار با آردوینو است که من کاملاً با آن آشنا هستم ، همچنین می توان با Circuit Python (نسخه سفارشی Adafruit از پایتون) برنامه ریزی کرد. من پیر هستم و یادگیری مطالب جدید برایم سخت است ، اما این به من فرصتی می دهد تا شاخه خود را از هم جدا کنم.

بنابراین من یک دستگاه دست دوم را در ebay سفارش دادم و همچنین یکی را از Mouser سفارش دادم. آمازون ، موسر و دیجی کی برخی از محصولات Adafruit را حمل می کنند. من دوست داشتم یکی را مستقیماً از Adafruit بخرم ، اما در آن زمان ، آنها تمام FeatherWings را که می خواستم تهیه کنم نداشتند. در این حالت ، سفارش دادن تعداد زیادی کالا در یک زمان ارزان تر است ، بنابراین مجبور نیستید هزینه حمل و نقل زیادی بپردازید. در مورد من هزینه حمل سه مورد به اندازه یک مورد است.

مشکل: اتصال باتری JST2.0 در M4express. مدتها پیش من تعدادی اتصال دهنده قدرت JST2.0 مانند تصویر خریدم. متأسفانه رنگ قرمز/مشکی برخلاف آنچه M4express استفاده می کند ، است و من باتری ها و پروژه های زیادی با استفاده از این قطبیت دارم.

اوه ، خوب به راحتی می توانید سیم ها را از کانکتور جدا کرده و موقعیت آنها را تغییر دهید. بنابراین من این کار را با چندین باتری و یک شارژر LiPo انجام دادم. من کمی لاک ناخن قرمز روی آنها گذاشتم تا امیدوارم با هم قاطی نشوند.

برای M4express ، من انتخاب کردم که از هدرهای زن با پین های بلند استفاده کنم. تصویر را ببینید. این اجازه می دهد تا FeatherWings مانند GPS من به بالا متصل شود. به علاوه M4express را می توان به FeatherWings مانند TFT 3.5 اینچی که خریدم متصل کرد.

برای این برنامه ، پین ها استفاده نمی شوند ، بنابراین من یک Protoboard کوچک داشتم و M4express را به آن وصل کردم تا پین ها در معرض دید قرار نگیرند و هنگام حمل آن خم نشوند.

مرحله 2: GPS FeatherWing من

Adafruit Ultimate GPS Featherwing

www.adafruit.com/product/3133

یکی از چیزهای خوبی که در مورد Adafruit دوست دارم این است که آنها محصولات خود را به شدت مستند می کنند ، من فکر می کنم علاقه مندان می توانند محصولات خود را بسازند. در حال حاضر M4express دارای یک میکروکنترلر SMD است که برای کار با پیرمردی مانند من بسیار کوچک است ، بنابراین من به جای تلاش برای ساختن یک زن و شوهر ، یک زن و شوهر خریدم. اما FeatherWing Ultimate GPS کمی بهتر است بنابراین تصمیم گرفتم خودم آن را بسازم. بنابراین من یک ماژول MediaTek (GlobalTop) GPS MTK3339 را از Ebay یا Aliexpress سفارش دادم (به خاطر نمی آورم). گاهی اوقات LadyBird1 نامیده می شود.

بنابراین با استفاده از نرم افزار Eagle Cadsoft ، (در حال حاضر ، Autodesk) ، شماتیک Adafruit را کپی و اصلاح کردم. اولا من فقط می توانم PCB های یک طرفه بسازم و دوم اینکه من قطعات SMD زیادی ندارم بنابراین آن را ساده کردم.

GPS_MTK3339.zip

بنابراین من با استفاده از روش انتقال تونر ، PCB را ساختم:

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

مشکلات: همانطور که گاهی به خاطر دارم ، من پیر شده ام و در اینجا برخی از مشکلات من وجود دارد. عمدتا نمی توانم نمای نزدیک را به این خوبی ببینم ، بنابراین از یکی از این ابزارهای سرگرمی و یک ذره بین روشن استفاده می کنم (تصاویر را ببینید) که از Aliexpress دریافت کرده ام. من از لحیم کاری Aoyue استفاده می کنم تا بتوانم دما را کنترل کنم و نکات لحیم کاری را انتخاب کنم.

حتی با وجود همه اینها ، من مشکلات زیادی برای لحیم کاری پین های ماژول GPS و کانکتور آنتن u.fl داشتم. همچنین ، من از یک ابزار Dremel-clone برای سوراخ کردن استفاده می کنم. من هرگز قادر به ایجاد سوراخ های مستقیم نیستم اما خوشبختانه توانستم همه چیز را به کار گیرم.

به هر حال ، من برخی از مهره های فریت SMD 0805 را سفارش دادم ، اما هرگز آنها را در انتظار برخی دیگر قرار ندادم. در همین حال ، من یک سیم را روی مخاطبین لحیم کردم تا کار کند. مهره فریت قرار است نویز روی پین ولتاژ را به تراشه GPS کاهش دهد.

مرحله 3: کارت خوان MicroSD

خوب ، بنابراین GPS بسیار خوب کار می کرد اما فقط زمانی که به کامپیوتر وصل بود کار می کرد تا بتوانید ببینید چه اتفاقی می افتد. برای مفیدتر بودن ، من به چیزی نیاز دارم که به کامپیوتر متصل نشده باشد ، مانند صفحه نمایش یا کارت micro SD. فعلا می خواستم اطلاعات GPS را ذخیره کنم. Adafruit دارای برخی از FeatherWings با کارت های microSD است ، مانند صفحه نمایش 3.5 اینچی و کارت RTC. اما من نمی خواستم FeatherWings را روی هم قرار دهم بنابراین مدار microSD را از کارت RTC کپی کردم و خودم آن را تهیه کردم.

از آنجا که من نمی خواستم FeatherWing دیگری را روی هم بچینم ، طرحی برای اتصال آن به PCB GPS خود ارائه کردم. از آنجا که مدار بسیار ساده است ، من آن را با پنج پد ساختم تا بتوانم سیم هایی را به این PCB و برد GPS خود وصل کنم.

MyDataLogger.zip

بنابراین برای اتصال آن ، آن را زیر PCB جیپیاس خود قرار دادم ، روی چند سیم سیم سیم لحیم کردم و آنها را به PCB GPS خود وصل کردم. برای برخی من عایق روی پین هدر را بریده ام ، بنابراین می توانم سیم ها را بدون دخالت در اتصال PCB بر روی M4express لحیم کنم. شما باید بتوانید آن را در تصویر ببینید. سپس از مقداری چسب گوریل استفاده کردم تا دو کارت را با دقت به هم بچسبانم. با بزرگ شدن چسب گوریل بسیار مراقب باشید.

مشکلات: خوب ، این در واقع مربوط به کارت های microSD است. من چند کارت microSD در ebay سفارش دادم. متوجه شدم تفاوت بین کارتهای microSD ساده و کارتهای microSDHC وجود دارد. اول ، برخی از آداپتورهای قدیمی مانند من (احتمالاً) نمی توانند نسخه های HC را بخوانند. دوم ، نسخه های microSDHC از 4 تا 32 گیگابایت هستند. نسخه دیگری به نام microSDXC با 64 گیگابایت و اندازه های بزرگتر وجود دارد. خوب ، من کارتهای 64 گیگابایتی دریافت کردم اما نتوانستم آنها را با آداپتورهایم بخوانم. من نمی توانستم بفهمم چه اشکالی دارد. اما پس از آگاهی از تفاوت ها ، من فکر کردم شاید آداپتورهای من نتوانند نسخه HC را بخوانند ، اما تحقیقات بیشتر گفت نسخه HC حداکثر 32 گیگابایت است و همانطور که در تصویر نشان داده می شود ، آنها دارای برچسب microSDHC 64 گیگابایت هستند. حتی ، اما می گوید Kingston اینها جعلی هستند. با فروشنده تماس گرفتم و او بلافاصله پول من را پس داد. در اینترنت می توانید اطلاعات زیادی در مورد کارت های جعلی microSD پیدا کنید.

در حال حاضر حتی اگر آنها جعلی هستند ، به این معنی نیست که آنها کار نمی کنند. من منتظر چند آداپتور جدید هستم که قرار است برخی از کارت های HC را بخوانند ، بعلاوه من تعدادی کارت HC مختلف سفارش دادم.

مرحله 4: آنتن GPS

یک فاجعه دیگر پیرمرد بنابراین من یک آنتن GPS فعال و یک آداپتور RP-SMA به u.fl را از ebay/Aliexpress سفارش دادم. به هر حال ، من فراموش کرده بودم که قبلاً یکی از این آداپتورها را داشتم. به هر حال ، بالاخره آنتن را وارد کردم و به آداپتور نمی خورد. در حال حاضر ، من فکر می کنم بسیاری از این تامین کنندگان چینی واقعا نمی دانند که چه چیزی می فروشند. به عنوان مثال ، بسیاری از اتصالات روی آنتن ها را تشخیص نمی دهند و برخی حتی آن را به وضوح در تصاویر نشان نمی دهند. خوب ، من فکر می کنم چیزی که من دریافت کردم اتصال را به خوبی نشان داد اما آن را شناسایی نکرد. خوب ، پس از برخی تحقیقات ، من (فکر می کنم) آن را به عنوان اتصال MCX شناسایی کردم. به هر حال ، من آنتن دیگری سفارش دادم و در نهایت آن را دریافت کردم و آن را هم مناسب نمی کرد. من دوباره فکر می کنم این بیشتر تقصیر من است ، اگرچه بین SMA و RP-SMA زن و مرد و شاخه ها و جک ها سردرگمی زیادی وجود دارد.

خط پایین در حال حاضر من یک آنتن کار جداگانه ندارم.

هشدار: اتصالات u.fl روی Adafruit و برد GPS من بسیار شکننده هستند و توصیه می شود که اتصال را از نظر جسمی فشار دهید.

مرحله 5: همه چیز را با هم ترکیب کنید

Adafruit چند آموزش عالی در مورد نحوه دریافت M4express دارد تا بتواند با Arduino کار کند.

طرح آردوینو من ضمیمه شده است:

GPSDatalogger.zip

موارد زیر را انجام می دهد:

رشته های GPS را روی پرونده ای روی کارت microSD به نام data.nmea می نویسد

یک بار در دقیقه ، برخی از داده های دیگر مانند زمان ، #ماهواره ها ، کیفیت سیگنال ، سرعت را در پرونده ای به نام misc.txt می نویسد. من برخی تغییرات را انجام دادم ، مانند تبدیل تقریباً به زمان استاندارد کوهستان و گره ها به mph.

هر دو فایل فایل متنی هستند.

به هر حال ، من سعی کردم برخی کارها را با Circuit Python انجام دهم. من توانستم مثالها را اجرا کنم اما به نظر می رسید با ارسال دستورات به ماژول GPS کمی مشکل دارم. ممکن است در آینده بازنگری شود.

مرحله 6: استفاده

GPS برای محاسبه مکان از چیزی به نام ephemeris data و almanac استفاده می کند. هنگامی که برای اولین بار روشن می شود ، مدتی طول می کشد تا این اطلاعات پردازش شوند. این ممکن است چند دقیقه طول بکشد. خوب ماژول MTK3339 GPS دارای باتری برای ذخیره این اطلاعات است. من هنوز حدس می زنم که چگونه کار می کند ، اما کاری که من انجام می دهم 5 دقیقه قبل از پیاده روی است ، من M4express/GPS خود را بدون کارت microSD به کامپیوتر وصل می کنم. هنگامی که برای خروج آماده می شوم ، آن را از برق می کشم ، کارت microSD و برق را با باتری وارد می کنم و خاموش می شوم.

مشکل: من فکر می کنم یکی از ماژول های M4express خود را احتمالاً با الکتریسیته ساکن آسیب رسانده ام. وقتی به کامپیوتر وصل است ، LED وضعیت شارژ چشمک می زند. (M4express دارای مدار شارژر باتری LiPo است). خوب ، من حدس می زنم که مدار شارژر کار نمی کند ، اگرچه آن را بررسی نکرده ام. به هر حال ، علاوه بر چشمک زدن LED ، به نظر می رسد که هم در رایانه و هم در باتری خوب کار می کند و چشمک نمی زند ، بنابراین من با آن زندگی می کنم.

Google Earth Pro

یکی از دلایلی که من فایل nmea را ایجاد کردم این است که بتوانم از آن با Google Earth Pro استفاده کنم. کارت microSD را از ماژول GPS خارج می کنم ، آن را به یکی از آداپتورهایم وصل می کنم و آن را به کامپیوتر وصل می کنم.

برای استفاده ، Google Earth Pro را راه اندازی کنید ، (FILE) (OPEN) را انتخاب کنید. در کنار کادر File ، انتخابی برای انواع فایل ها وجود دارد. (GPS) را انتخاب کنید. برای یافتن فایل data.nmea مرور کنید و آن را باز کنید.

پنجره دیگری باز می شود. من همه ایجاد آهنگ های KML ، ایجاد خطوط خط KML ، تنظیم ارتفاع را به ارتفاع زمین انتخاب می کنم.

مثال اول نمونه ای را نشان می دهد. خط آبی در حال شلیک اطلاعات اشتباه است ، احتمالاً نویز.

در مثال دوم ، یک انبار فلزی بزرگ وجود دارد. مسیرهای آبی معمولاً دارای فلش هایی هستند که جهت حرکت را نشان می دهند ، اما در اطراف انبار به مربع تبدیل می شوند. من فرض می کنم این از دست دادن سیگنال است زیرا ما از انبار عبور نکرده ایم ، اما بالای انبار را طی کرده ایم.

misc.txt را می توان توسط Excel به عنوان یک فایل با کاما (یا به عنوان یک فایل متنی) خواند. برای مشاهده نمونه ای که در هنگام رانندگی در اتومبیل گرفته شده است به پیوست مراجعه کنید.

مواردی که من متوجه شدم این بود که عرض جغرافیایی و طول جغرافیایی در بسیاری از اعشار بود ، نمی دانم چقدر دقیق است. به نظر می رسد سرعت کار می کند. معمولا در پیاده روی های من ، ماهواره ها حدود 10 ، در ماشین 7 بود که از آن زمان به دلیل سقف فلزی ساخته شده است. HDOP در خودرو در خودرو بالاتر به نظر می رسید. در پیاده روی ها بیشتر در حدود 1 یا زیر بود (بهتر).

من زاویه را نمی فهمم اگر عرض جغرافیایی ثابت بماند ، فکر می کنم زاویه 0 ، 90 ، 180 یا 270 باشد نه 66.

نتیجه گیری: به نظر می رسد بسیار خوب کار می کند. من فکر می کنم M4express بسیار سریعتر از Atmega328 است که من به آن عادت کرده ام. احتمالاً می تواند فیلترینگ نویز را برای از بین بردن برخی از اشکالات آهنگ NMEA بدون خراب کردن نرخ نمونه یک ثانیه انجام دهد. احتمالاً مزاحم نمی شوم یکی از پروژه های آینده من انجام "بررسی" است که من در کشور مزرعه با زمینه های زیاد زندگی می کنم. گاهی اوقات دوست دارم بدانم چند هکتار در یک زمین وجود دارد. احتمالاً می توانم از GPS خود با صفحه لمسی 3.5 اینچی برای آن برنامه استفاده کنم.

همچنین می خواهید ببینید آیا یک آنتن خارجی تفاوت زیادی می کند یا خیر. من متوجه شدم که برخی از آهنگهای NMEA من آنطور که باید نیستند.

به هر حال ، MTK3339 از GPS های دیگر مانند uBlox دقیق تر نیست.

پروژه دیگر این است که من برخی از ماژول های GPS L80 را خریداری کردم که به نظر می رسد ارزان تر از MTK3339 هستند اما اساساً یک چیز هستند. شاید آنها کلون هستند؟ یک مزیت بزرگ برای من این است که آنها فاصله 0.1 اینچی روی پین ها دارند که کار با آنها بسیار راحت تر است.