This program reads the position (NAV-POSLLH), velocity (NAV-VELNED), and positioning status (NAV-STATUS) from the NEO-7M via SPI in UBX format. This is not my original program, but a modification of iforce2's program so that it can be executed via SPI communication. His original program is explained in the following video. https://youtu.be/TwhCX0c8Xe0 https://youtu.be/ylxwOg2pXrc I used the following website to create the circuit. https://space-denpa.jp/2020/05/28/neo-7m-antenna/
main.cpp
- Committer:
- Joeatsumi
- Date:
- 2020-12-25
- Revision:
- 0:d22fc86a8387
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/* このプログラムはNEO-7MからUBX形式でSPIを介して位置(NAV-POSLLH)、速度(NAV-VELNED)、測位状態(NAV-STATUS)を読み取るプログラムである。 一から書き上げたものではなく、iforce2Dさんの公開しているコードを改造したものである事を強調しておきます。 iforce2Dさんのyoutubeチャンネル https://www.youtube.com/user/iforce2d UARTでUBX情報を読み取る動画 https://youtu.be/TwhCX0c8Xe0 https://youtu.be/ylxwOg2pXrc SPIでu-bloxモジュールを使う際の注意として、 1.SPIポートから出力されるメッセージの設定に気を付ける必要がある デフォルトではSPI通信モードの場合(D_SELピンがGND)NMEAメッセージが1Hzで出力される。 このため、UBX情報をSPIモードで出力できるよう、u-centerでUBX-CFG(Config)-MSGで 出力形式とメッセージの設定を行う。 2.D_SELと、モジュールのパワーオンのタイミング 「モジュールをSPIモードで使用するには、D_SELをGNDに接続する」とHardware Inregration Manualには 記載してあるが、詳しくはD_SELをGNDに接続した後にモジュールに電源を供給しないと モジュールはSPIモードで動作しない。 UARTでモジュールを設定 →モジュールへの電源供給を停止 →D_SELをGNDに接続 →モジュールへの電源供給を再開 モジュールの設定で参考になるu-bloxコミュニティ https://portal.u-blox.com/s/question/0D52p00008HKD2VCAX/output-ubxnavpvt-on-uart1-neo-m8p https://portal.u-blox.com/s/question/0D52p00008HKCStCAP/no-ubx-message-over-spi?t=1573206492449&searchQuery= https://portal.u-blox.com/s/question/0D52p00008HKCRhCAP/software-layer-for-spi 回路の製作で参考にしたサイト https://space-denpa.jp/2020/05/28/neo-7m-antenna/ */ #include "mbed.h" DigitalOut myled(LED1); // serial port シリアルポート Serial pc(USBTX, USBRX); // tx, rx // SPI通信用のポート設定 SPI spi(p11, p12, p13); // mosi, miso, sclk DigitalOut CS(p15); // NEO-7MのCSピン //受信したメッセージから抽出したい情報 float latitude,longitude,height_float; //緯度、経度、高度 int gps_Fix; // GPSの測位状態この値が3ならば3D Fix状態である float velN_float,velE_float,velD_float; // NED座標系に置ける速度 //UBXデータを処理したかどうかのフラグ int flag_posllh,flag_velned; //処理時間計測の為のタイマー Timer processing_timer; //処理時間 int processed_time,processed_time_before,processed_time_after; //Header char const unsigned char UBX_HEADER[] = { 0xB5, 0x62 }; const unsigned char NAV_POSLLH_HEADER[] = { 0x01, 0x02 }; const unsigned char NAV_STATUS_HEADER[] = { 0x01, 0x03 }; const unsigned char NAV_VELNED_HEADER[] = { 0x01, 0x12 }; enum _ubxMsgType { MT_NONE, MT_NAV_POSLLH, MT_NAV_STATUS, MT_NAV_VELNED }; /*メッセージの構造体*/ struct NAV_POSLLH { unsigned char cls; unsigned char id; unsigned short len; unsigned long iTOW; long lon; long lat; long height; long hMSL; unsigned long hAcc; unsigned long vAcc; }; struct NAV_STATUS { unsigned char cls; unsigned char id; unsigned short len; unsigned long iTOW; unsigned char gpsFix; char flags; char fixStat; char flags2; unsigned long ttff; unsigned long msss; }; struct NAV_VELNED { unsigned char cls; unsigned char id; unsigned short len; unsigned long iTOW; signed long velN; signed long velE; signed long velD; unsigned long speed; unsigned long gSpeed; signed long heading; unsigned long sAcc; unsigned long cAcc; }; //受信したメッセージを格納する為の共用体 union UBXMessage { NAV_VELNED navVelned;//payload size is 36bytes NAV_POSLLH navPosllh;//payload size is 28bytes NAV_STATUS navStatus;//payload size is 16bytes }; UBXMessage ubxMessage; // The last two bytes of the message is a checksum value, used to confirm that the received payload is valid. // The procedure used to calculate this is given as pseudo-code in the uBlox manual. void calcChecksum(unsigned char* CK, int msgSize) { memset(CK, 0, 2); for (int i = 0; i < msgSize; i++) { CK[0] += ((unsigned char*)(&ubxMessage))[i]; CK[1] += CK[0]; } } // Compares the first two bytes of the ubxMessage struct with a specific message header. // Returns true if the two bytes match. bool compareMsgHeader(const unsigned char* msgHeader) { unsigned char* ptr = (unsigned char*)(&ubxMessage); return ptr[0] == msgHeader[0] && ptr[1] == msgHeader[1]; } // Reads in bytes from the GPS module and checks to see if a valid message has been constructed. // Returns the type of the message found if successful, or MT_NONE if no message was found. // After a successful return the contents of the ubxMessage union will be valid, for the // message type that was found. Note that further calls to this function can invalidate the // message content, so you must use the obtained values before calling this function again. void processGPS() { static int fpos = 0; static unsigned char checksum[2]; static unsigned char currentMsgType = MT_NONE; static int payloadSize = sizeof(UBXMessage); CS = 0; //SPIによる読み出しを開始 processed_time_before = processing_timer.read_us();// captureing prossing time /* NEO-7Mに(0xFF)を送って、取得した情報を1byteずつ以下の for文で確認する。 */ for(int buff_counter=1;buff_counter<50;buff_counter++){ unsigned char c = spi.write(0xFF); if ( fpos < 2 ) { // For the first two bytes we are simply looking for a match with the UBX header bytes (0xB5,0x62) if ( c == UBX_HEADER[fpos] ) fpos++; else fpos = 0; // Reset to beginning state. } else { // If we come here then fpos >= 2, which means we have found a match with the UBX_HEADER // and we are now reading in the bytes that make up the payload. // Place the incoming byte into the ubxMessage struct. The position is fpos-2 because // the struct does not include the initial two-byte header (UBX_HEADER). if ( (fpos-2) < payloadSize ) ((unsigned char*)(&ubxMessage))[fpos-2] = c; fpos++; if ( fpos == 4 ) { // We have just received the second byte of the message type header, // so now we can check to see what kind of message it is. if ( compareMsgHeader(NAV_VELNED_HEADER) ) { currentMsgType = MT_NAV_VELNED; payloadSize = sizeof(NAV_VELNED); } else if ( compareMsgHeader(NAV_STATUS_HEADER) ) { currentMsgType = MT_NAV_STATUS; payloadSize = sizeof(NAV_STATUS); } else if ( compareMsgHeader(NAV_POSLLH_HEADER) ) { currentMsgType = MT_NAV_POSLLH; payloadSize = sizeof(NAV_POSLLH); } else { // unknown message type, bail fpos = 0; continue; } } if ( fpos == (payloadSize+2) ) { // All payload bytes have now been received, so we can calculate the // expected checksum value to compare with the next two incoming bytes. calcChecksum(checksum, payloadSize); } else if ( fpos == (payloadSize+3) ) { // First byte after the payload, ie. first byte of the checksum. // Does it match the first byte of the checksum we calculated? if ( c != checksum[0] ) { // Checksum doesn't match, reset to beginning state and try again. fpos = 0; } } else if ( fpos == (payloadSize+4) ) { // Second byte after the payload, ie. second byte of the checksum. // Does it match the second byte of the checksum we calculated? fpos = 0; // We will reset the state regardless of whether the checksum matches. if ( c == checksum[1] ) { // Checksum matches, we have a valid message. if(currentMsgType==MT_NAV_POSLLH){ latitude=ubxMessage.navPosllh.lat/10000000.0f; longitude=ubxMessage.navPosllh.lon/10000000.0f; height_float=float(ubxMessage.navPosllh.height); flag_posllh=1;//位置情報を読み取った合図としてフラグを立てる } else if(currentMsgType==MT_NAV_VELNED){ velN_float=float(ubxMessage.navVelned.velN); velE_float=float(ubxMessage.navVelned.velE); velD_float=float(ubxMessage.navVelned.velD); flag_velned=1;//速度情報を読み取った合図としてフラグを立てる } else if(currentMsgType==MT_NAV_STATUS){ } //return currentMsgType; } } else if ( fpos > (payloadSize+4) ) { // We have now read more bytes than both the expected payload and checksum // together, so something went wrong. Reset to beginning state and try again. fpos = 0; } } } CS = 1; //SPIによる読み出しを終了させる /* processGPS()の処理に必要な時間の計測 複数のメッセージを読み取る、つまりこの関数をメッセージの数だけwhile内で読み出すとき、 この関数の処理時間(processed_time)として保存されるのは 最後に呼び出されたprocessGPSの処理時間となる。 */ processed_time_after = processing_timer.read_us();// captureing prossing time processed_time=processed_time_after-processed_time_before; } /*--------------------------------------------*/ int main() { //UART initialization pc.baud(460800); //115.2 kbps //フラグのリセット flag_posllh=0; flag_velned=0; processing_timer.start();//timer starts while(1) { /*3種類のメッセージがNEO-7Mから来るので、processGPS()は3回読み出す 送信されるメッセージの数だけprocessGPS()を呼び出せばよい。 */ processGPS(); processGPS(); processGPS(); if((flag_posllh==1)&&(flag_velned==1)){//位置と速度情報を読み取ったら場合 /*Teratermでロギングする用の表示*/ pc.printf("%f,%f,%f,%f,%f,%f\r\n",latitude,longitude,height_float,velN_float,velE_float,velD_float); /*計測ではなくデバッグ用の表示*/ //pc.printf("latitude=%f,longitude=%f,height=%f\r\n",latitude,longitude,height_float); //pc.printf("velN=%f,velE=%f,velD=%f\r\n",velN_float,velE_float,velD_float); //pc.printf("processed_time(us)=%d\r\n",processed_time); /*processGPSの処理時間の表示*/ //pc.printf("processed_time_before(us)=%d\r\n",(processed_time_before)); //pc.printf("processed_time_after(us)=%d\r\n",(processed_time_after)); /*フラグを0に戻す*/ flag_posllh=0; flag_velned=0; } else{} /* while文の最後にあるwaitは、NEO7-Mを5Hzで測位させているのに合わせて設定している。 他のセンサの計測値を高頻度で取得させる場合、u-bloxモジュールからの情報の処理は while文ではなく定期的な割り込み処理でもいいかもしれない。 */ wait(0.2); }//while }