Primeiros passos com o Módulo L76K GNSS para SeeedStudio XIAO

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Introdução

O Módulo L76K GNSS para SeeedStudio XIAO é um módulo Multi-GNSS (Global Navigation Satellite System) compatível com todas as placas de desenvolvimento XIAO, que suporta os sistemas GPS, BeiDou (BDS), GLONASS e QZSS, permitindo posicionamento combinado de múltiplos sistemas ou posicionamento independente de um único sistema. Ele também suporta a função AGNSS, possui amplificador de baixo ruído embutido e filtro de superfície acústica, e oferece uma boa experiência de posicionamento rápido, preciso e de alto desempenho.

O módulo vem com uma antena GNSS ativa de alto desempenho projetada para cobrir as bandas GPS L1 C/A, BeiDou B1 e GLONASS L1. O design também possui um pequeno LED verde brilhante para indicar a saída 1PPS quando o sinal é fixado.

Recursos

• Recepção aprimorada: Amplificador de baixo ruído embutido e filtro de onda acústica de superfície para melhor sensibilidade e redução de ruído
• Alta precisão: 32/72 canais, -162dBm de rastreamento, -160dBm de sensibilidade de reaquisição
• Eficiência energética: 41mA em rastreamento/aquisição, 360µA em modo de espera
• Sistemas Multi-GNSS: Alimentado pelo Quectel L76K, suportando GPS, BeiDou, GLONASS e QZSS
• Antena cerâmica: Recepção de sinal aprimorada, superior às antenas tradicionais.

Especificação

Item	Detalhe
Bandas GNSS	GPS L1 C/A: 1575.42MHz GLONASS L1: 1602MHz BeiDou B1: 1561.098MHz
Canais	32 canais de rastreamento / 72 canais de aquisição
TTFF (Time To First Fix)	Cold Starts: 30s (sem AGNSS), 5.5s (com GNSS) Hot Starts: 5.5s (sem AGNSS), 2s (com AGNSS)
Sensibilidade	Auto-aquisição: -148dBm Rastreamento: -162dBm Reaquisição: -160dBm
Precisão	Posição: 2.0m CEP Velocidade: 0.1m/s Aceleração: 0.1m/s² Temporização: 30ns
Interface UART	Taxa de baud: 9600~115200bps (9600bps padrão) Taxa de atualização: 1Hz (padrão), 5Hz (máx.) Protocolo: NMEA 0183, protocolo proprietário CASIC
Antena	Tipo: Antena ativa Frequência de operação: 1559–1606MHz Cabo coaxial: RF1.13 Comprimento = 10cm Conector do cabo: U.FL Plug RA
Consumo de corrente (com antena ativa)	Auto-aquisição: 41mA Rastreamento: 41mA Modo de espera: 360uA
Dimensão	18mm x 21mm

Visão geral do hardware

Antes de começarmos, podemos consultar as imagens a seguir para entender o design dos pinos do Módulo L76K GNSS para SeeedStudio XIAO a fim de facilitar nossa compreensão da função do módulo.

Primeiros passos

Preparação de hardware

Para experimentar totalmente os recursos do Módulo L76K GNSS, recomendamos emparelhá-lo com uma placa-mãe da nossa série XIAO. Qualquer um dos seguintes modelos XIAO seria compatível para uso com o Módulo L76K GNSS.

Seeed Studio XIAO SAMD21	Seeed Studio XIAO RP2040	Seeed Studio XIAO nRF52840 (Sense)	Seeed Studio XIAO ESP32C3	Seeed Studio XIAO ESP32S3 (Sense)
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Antes de usar este módulo em uma placa-mãe XIAO, você precisa instalar os soquetes de cabeçalho no módulo e conectar a antena GNSS ativa ao módulo. Ao conectar ao XIAO, preste atenção especial à direção de instalação do módulo, não o conecte ao contrário, caso contrário há grande chance de queimar o módulo ou o XIAO.

cuidado

Por favor, preste atenção especial à direção de instalação do módulo, não o conecte ao contrário, caso contrário há grande chance de queimar o módulo ou o XIAO.

Preparação de software

Para usar o Módulo L76K GNSS para SeeedStudio XIAO, precisamos programar a série XIAO. A ferramenta de programação recomendada é o Arduino IDE, e você precisa configurar o ambiente Arduino para o XIAO e adicionar o pacote da placa.

dica

Se esta é sua primeira vez usando o Arduino, recomendamos fortemente que você consulte Primeiros passos com Arduino.

Passo 1. Baixe e instale a versão estável do Arduino IDE de acordo com o seu sistema operacional

Download Arduino IDE

Passo 2. Inicie o aplicativo Arduino

Passo 3. Configure o Arduino IDE para o XIAO que você está usando

• Se você quiser usar o Seeed Studio XIAO SAMD21 para as rotinas posteriores, consulte este tutorial para concluir a adição.

• Se você quiser usar o Seeed Studio XIAO RP2040 para as rotinas posteriores, consulte este tutorial para concluir a adição.

• Se você quiser usar o Seeed Studio XIAO nRF52840 para as rotinas posteriores, consulte este tutorial para concluir a adição.

• Se você quiser usar o Seeed Studio XIAO ESP32C3 para as rotinas posteriores, consulte este tutorial para concluir a adição.

• Se você quiser usar o Seeed Studio XIAO ESP32S3 para as rotinas posteriores, consulte este tutorial para concluir a adição.

Passo 4. Adicione a biblioteca TinyGPSPlus ao Arduino

Primeiro, você precisa pesquisar e baixar a versão mais recente da biblioteca TinyGPSPlus no Arduino IDE.

Demonstração de aplicação

Exemplo 1: Leitura e exibição de dados GNSS

Quando o hardware e o software estiverem prontos, começamos a enviar nosso primeiro programa de exemplo. O Módulo L76K GNSS imprime as informações GNSS pela porta serial a cada 1 segundo após a energização. Neste exemplo, usaremos a biblioteca TinyGPSPlus para analisar as sentenças NMEA recebidas do módulo e imprimir os resultados, incluindo altitude, longitude e hora, no Monitor Serial do Arduino IDE.

Aqui está o código-fonte:

#include <TinyGPSPlus.h>
#include <SoftwareSerial.h>
/*
   This sample sketch demonstrates how to use L76K GNSS Module on SeeedStudio XIAO.
*/
static const int RXPin = D7, TXPin = D6;
static const uint32_t GPSBaud = 9600;

// The TinyGPSPlus object
TinyGPSPlus gps;

// The serial connection to the GNSS module
SoftwareSerial ss(RXPin, TXPin);

void setup() {
  Serial.begin(115200);
#ifdef ARDUINO_SEEED_XIAO_RP2040
  pinMode(D2,OUTPUT);
  digitalWrite(D2,1);
  pinMode(D0,OUTPUT);
  digitalWrite(D0,1);
#endif
  ss.begin(GPSBaud);

  Serial.println(F("DeviceExample.ino"));
  Serial.println(F("A simple demonstration of TinyGPSPlus with L76K GNSS Module"));
  Serial.print(F("Testing TinyGPSPlus library v. "));
  Serial.println(TinyGPSPlus::libraryVersion());
  Serial.println(F("by Mikal Hart"));
  Serial.println();
}

void loop() {
  // This sketch displays information every time a new sentence is correctly encoded.
  while (ss.available() > 0)
    if (gps.encode(ss.read()))
      displayInfo();

  if (millis() > 5000 && gps.charsProcessed() < 10) {
    Serial.println(F("No GPS detected: check wiring."));
    while (true);
  }
}

void displayInfo() {
  Serial.print(F("Location: "));
  if (gps.location.isValid()) {
    Serial.print(gps.location.lat(), 6);
    Serial.print(F(","));
    Serial.print(gps.location.lng(), 6);
  } else {
    Serial.print(F("INVALID"));
  }

  Serial.print(F("  Date/Time: "));
  if (gps.date.isValid()) {
    Serial.print(gps.date.month());
    Serial.print(F("/"));
    Serial.print(gps.date.day());
    Serial.print(F("/"));
    Serial.print(gps.date.year());
  } else {
    Serial.print(F("INVALID"));
  }

  Serial.print(F(" "));
  if (gps.time.isValid()) {
    if (gps.time.hour() < 10) Serial.print(F("0"));
    Serial.print(gps.time.hour());
    Serial.print(F(":"));
    if (gps.time.minute() < 10) Serial.print(F("0"));
    Serial.print(gps.time.minute());
    Serial.print(F(":"));
    if (gps.time.second() < 10) Serial.print(F("0"));
    Serial.print(gps.time.second());
    Serial.print(F("."));
    if (gps.time.centisecond() < 10) Serial.print(F("0"));
    Serial.print(gps.time.centisecond());
  } else {
    Serial.print(F("INVALID"));
  }

  Serial.println();
}

Basta selecionar o XIAO que você está usando e o número da porta onde o XIAO está localizado, compilar e fazer o upload.

Certifique-se de que o Módulo GNSS L76K esteja colocado ao ar livre, onde bons sinais GNSS possam ser recebidos. Envie o código para o seu XIAO e aguarde alguns minutos; você deverá ver as informações exibidas no monitor serial.

Este código usa a biblioteca TinyGPSPlus para ler dados do módulo GNSS L76K via conexão serial e exibir informações válidas de localização e data/hora no monitor serial.

Recursos

• PDF: L76K GNSS Module for Seeed Studio XIAO Schematic
• PDF: Quectel_L76K_GNSS_协议规范_V1.0
• PDF: Quectel_L76K_GNSS_Protocol_Specification_V1.1
• GitHub: Seeed_L76K-GNSS_for_XIAO

Solução de Problemas

Details

A célula recarregável pode alimentar o XIAO?

Não, a célula recarregável neste contexto é usada somente para o Relógio de Tempo Real (RTC) e para manter um estado de inicialização rápida (warm start) no Módulo GNSS L76K. Ela não pode ser usada como fonte de alimentação principal para o XIAO nem para as operações gerais do módulo GNSS.

Por que as informações GNSS não são exibidas no monitor serial?

Certifique-se de que o Módulo GNSS L76K esteja colocado ao ar livre, onde bons sinais GNSS possam ser recebidos.

Details

Por que a luz verde do dispositivo permanece acesa constantemente quando conectada ao XIAO RP2040?

Para resolver esse problema, você precisa puxar D0 e D2 para nível alto. A iluminação constante da luz verde de fix indica que o dispositivo entrou em um estado de funcionamento anormal.

pinMode(D2,OUTPUT);
digitalWrite(D2,1);
pinMode(D0,OUTPUT);
digitalWrite(D0,1);

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