Pico-GPS-L76K 使用教程

说明

产品简介

本产品是一款基于 L76K 模组的 Raspberry Pi Pico GNSS (全球导航卫星系统) 扩展板，支持 GPS、北斗 (BDS)、GLONASS 和 QZSS 多重卫星系统，可多系统联合定位和单系统独立定位、支持 A-GNSS 功能，具有定位快速、精准和功耗低等优点。搭配 Raspberry Pi Pico / Pico 2 使用，可轻松实现全球定位。

产品特性

板载 Raspberry Pi Pico 接口，适用于 Raspberry Pi Pico 系列主板
支持 GPS、北斗 (BDS)、GLONASS 和 QZSS 多重卫星系统
内置低噪声放大器 (LNA)，提高接收敏感度
内置声表面滤波器 (SAW Filter)，增强噪声消除性能
支持 A-GNSS 功能
支持串口通信波特率范围：4800bps ~ 115200bps (默认 9600bps)
板载电池座，可接入 ML1220 充电电池，用于掉电保存星历数据和快速热启动
板载 4 个 LED 指示灯，方便查看模块运行状态
提供完善的配套资料手册 (Raspberry Pi Pico 的 C/C++ 和 MicroPython 等示例程序)

产品参数

GNSS参数
信号频段： GPS L1 (1575.42Mhz) BD2 B1 (1561.098MHz)
	信道数：33 个跟踪信道，99 个捕获信道和 210 个 PRN 信道
	C/A code
	SBAS：WAAS、EGNOS、MSAS、GAGAN
水平定位精度 (自主定位)	<2.5m CEP
首次定位时间@ -130dBm(EASY 功能开启)
	冷启动：<15s
	温启动：<5s
	热启动：<1s
灵敏度
	捕获：-148dBm
	追踪：-163dBm
	重捕获：-160dBm
动态性能
	海拔高度(max)：18000m
	速度(max)：515m/s
	加速度(max)：4g
其它参数
通信接口	UART
串口波特率	4800~115200bps (默认 9600bps)
更新速率	1Hz (default)，10Hz (max)
通信协议	NMEA 0183，PMTK
供电电压	5V
整机耗流	小于 40mA@5V(Continue 模式)
工作温度	-40℃ ~ 85℃
产品尺寸	52 × 21mm

硬件说明

硬件连接

1. 注意Pico-GPS-L76K 上USB Logo标志和Raspberry Pi Pico的USB连接方向对应
2. 下载C程序时, 注意按住BOOT键再接入USB线缆
3. 注意天线无标签一侧朝向天空,不要遮挡天线,如下图所示

引脚说明

1. 板载默认使用UART0(GPIO0,GPIO1),可选UART1(GPIO4,GPIO5)进行通信,将原理图中H1,H2焊接到B端位置,软件上重新选择UART1
2. 板载按键和开关控制L76K的唤醒和休眠,将原理图中的R18,R19位置焊接0R电阻可改为GPIO控制
3. 板载LDO给L76K模块供电 ,若将原理图中R3位置上的0R移到R6位置,此时可以使用GPIO14完全关断Pico-GPS-L76K上的电源, 或将R3位置的0R移到R7位置, 则使用RP2040上的3.3V电源
4. L76K模组的PPS引脚默认不连接GPIO, 若需要使用, 则使用0R连接原理图中R20位置

按键说明

1. Force ON按键用于L76K星系配置：默认是GPS + GLONASS星系组合；按下Force ON按键再启动模组，星系组合为GPS + BDS
2. STANDBY 是待机模式开关：当开关置于ON, Pico-GPS-L76K进入standby状态,不再输出NMEA ，若无数据输出时，请检查开关是否置于OFF

产品尺寸

NMEA0183

Pico-GPS-L76B从串口输出NMEA0183信息,Raspberry Pico Pico解析NMEA 0183语句输出人类适读信息
NMEA 0183是美国国家海洋电子协会（National Marine Electronics Association ）为海用电子设备制定的标准格式.现已成了GPS导航设备统一的RTCM（Radio Technical Commission for Maritime services）标准协议
NMEA 0183包括$GPZDA、$GPRMC、$GPVTG、$GPGNS、$GPGGA、$GPGSA、$GPGSV*3、$GPGLL、$GPGST等7种协议帧,其中$后跟随的前两个字符代表国家或地区的GNSS系统,比如GPGGA代表美国GPS ,BDGGA代表中国北斗 ,GLGGA代表俄罗斯GLONASS ,GAGGA代表欧盟Galileo,GNGGA代表多星联合定位
以$GPRMC为例简要描述协议帧中各部分所代表的信息,其它6种协议帧请查阅NMEA 0183手册

Recommended Minimum Specific GPS/TRANSIT Data（RMC）推荐定位信息
$GPRMC,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>,<12>*hh<CR><LF>
$GNRMC,010555.000,A,2232.4682,N,11404.6748,E,0.00,125.29,230822,,,D*71
<1> UTC时间，hhmmss.sss（时分秒）格式 
<2> 定位状态，A=有效定位，V=无效定位 
<3> 纬度ddmm.mmmm（度分）格式（前面的0也将被传输） 
<4> 纬度半球N（北半球）或S（南半球） 
<5> 经度dddmm.mmmm（度分）格式（前面的0也将被传输） 
<6> 经度半球E（东经）或W（西经） 
<7> 地面速率（000.0~999.9节，前面的0也将被传输） 
<8> 地面航向（000.0~359.9度，以真北为参考基准，前面的0也将被传输） 
<9> UTC日期，ddmmyy（日月年）格式 
<10> 磁偏角（000.0~180.0度，前面的0也将被传输） 
<11> 磁偏角方向，E（东）或W（西） 
<12> 模式指示（仅NMEA0183 3.00版本输出，A=自主定位，D=差分，E=估算，N=数据无效）
*hh ： 最后校验码*hh是用做校验的数据。在通常使用时,它并不是必须的,但是当周围环境中有较强的电磁干扰时,则推荐使用。hh代表了“$”和“*”的所有字符的按位异或值(不包括这两个字符)。个别厂商自己定义语句格式以“$P”开头,其后是3个字符的厂家ID识别号,后接自定义的数据体。

环境搭建

本教程使用Thonny进行代码测试,点击下载相关IDE并安装后打开Thonny

请参考官方文档搭建python环境,在Thonny的Tools->Options->Interprete选择Raspberry Pi Pico设备,如下图所示

程序下载

1. 点击下载示例程序
2. 解压示例程序,Micorpython示例程序请上传到Pico文件系统,如图所示

例程使用

Micropython

1. 打开Thonny IDE,将文件上传到Raspberry Pi Pico 文件系统, 打开coordinate_convert.py文件然后运行例程,如图所示

2. 天气晴朗条件下,L76B上电后约30秒会获取到定位信息,如下图运行程序显示的信息

3.用户可以复制Thonny中terminal显示的定位信息,使用Google Map,Baidu Map进行坐标标注

例程简析

注意coordinates_converter.py中创建NMEA0183语句解析器类型使用的dd形式的值,初始化为其它如ddm,dms形式经纬值形式需要重新编写坐标转换函数

# make an object of NMEA0183 sentence parser
"""
Setup GPS Object Status Flags, Internal Data Registers, etc
local_offset (int): Timzone Difference to UTC
location_formatting (str): Style For Presenting Longitude/Latitude:
                           Decimal Degree Minute (ddm) - 40° 26.767′ N
                           Degrees Minutes Seconds (dms) - 40° 26′ 46″ N
                           Decimal Degrees (dd) - 40.446° N
"""
parser = MicropyGPS(location_formatting='dd')

coordinates_converter.py文件将NMEA0183语句转换成WGS84坐标经纬度值和BD09坐标系经纬度值 , 分别适用于在谷歌地图,百度地图等进行坐标标注

while True:
    if gnss_l76b.uart_any():
        sentence = parser.update(chr(gnss_l76b.uart_receive_byte()[0]))
        if sentence:
            
            print('WGS84 Coordinate:Latitude(%c),Longitude(%c) %.9f,%.9f'%(parser.latitude[1],parser.longitude[1],parser.latitude[0],parser.longitude[0]))
            print('copy WGS84 coordinates and paste it on Google map web https://www.google.com/maps')

            gnss_l76b.wgs84_to_bd09(parser.longitude[0],parser.latitude[0])
            print('Baidu Coordinate: longitude(%c),latitudes(%c) %.9f,%.9f'%(parser.longitude[1],parser.latitude[1],gnss_l76b.Lon_Baidu,gnss_l76b.Lat_Baidu))
            print('copy Baidu Coordinate and paste it on the baidu map web https://api.map.baidu.com/lbsapi/getpoint/index.html')
            
            print('UTC Timestamp:%d:%d:%d'%(parser.timestamp[0],parser.timestamp[1],parser.timestamp[2]))
            
#           print fix status
            '''
            1 : NO FIX
            2 : FIX 2D
            3 : FIX_3D
            '''
            print('Fix Status:', parser.fix_stat)
            
            print('Altitude:%d m'%(parser.altitude))
            print('Height Above Geoid:', parser.geoid_height)
            print('Horizontal Dilution of Precision:', parser.hdop)
            print('Satellites in Use by Receiver:', parser.satellites_in_use)
            print('')

gnss_setting.py文件中列出了L76B相关设置信息,如下代码中的NMEA输出频率,和热启动等相关设置

# set NMEA0183 sentence output frequence
'''
optional:
SET_POS_FIX_100MS
SET_POS_FIX_200MS
SET_POS_FIX_400MS
SET_POS_FIX_800MS
SET_POS_FIX_1S
SET_POS_FIX_2S
SET_POS_FIX_4S
SET_POS_FIX_8S
SET_POS_FIX_10S
'''
gnss_l76b.L76X_Send_Command(gnss_l76b.SET_POS_FIX_1S)

#set #Startup mode
'''
    SET_HOT_START
    SET_WARM_START
    SET_COLD_START
    SET_FULL_COLD_START
'''
gnss_l76b.L76X_Send_Command(gnss_l76b.SET_COLD_START)

资料

文档

原理图

程序

示例代码

数据手册

Pico快速上手

固件下载

MicroPython固件下载

C_Blink固件下载

基础介绍

Raspberry Pi Pico的基础介绍

MicroPython系列

安装Thonny IDE

为了方便在电脑上使用MicroPython开发Pico/Pico2板，建议下载Thonny IDE

下载Thonny IDE并按照步骤安装，安装包均为Windows版本，其他版本请参考Thonny官网
安装完成之后，第一次要配置语言和主板环境，由于我们是为了使用Pico/Pico2，所以注意主板环境选择Raspberry Pi 选项

配置Micrpython环境及选择Pico/Pico2端口
- 先将Pico/Pico2接入电脑，左键点击Thonny右下角的配置环境选项--》选择configture interpreter
- 在弹出的窗口栏中选择MicroPython(Raspberry Pi Pico),同时选择对应的端口

烧录固件

点击ok后返回到Thonny主界面，下载对应的固件库并烧录到设备中，然后点击停止按钮，在Shell窗口中即可显示当前使用到的环境
注意：烧录Micropython官方提供的Pico2固件可能导致无法识别设备，请使用下方或程序包中的固件
- Pico固件库
- Pico2固件库
Pico/Pico2在windows下载固件库方法: 按住BOOT键后连接电脑后，松开BOOT键，电脑会出现一个可移动磁盘，将固件库复制进去即可
RP2040/RP2350在windows下载固件库方法: 连接电脑后，同时按下BOOT键跟RESET键,先松开RESET键再松开BOOT键，电脑会出现一个可移动磁盘，将固件库复制进去即可（用Pico/Pico2的方式也可以）

讲解视频

【MicroPython】machine.Pin类函数详解
 【MicroPython】machine.PWM类函数详解
 【MicroPython】machine.ADC类函数详解
 【MicroPython】machine.UART类函数详解
 【MicroPython】machine.I2C类函数详解
 【MicroPython】machine.SPI类函数详解
 【MicroPython】rp2.StateMachine类函数详解

C/C++系列

对于 C/C++，建议使用 Pico VSCode 进行开发，这是一款 Microsoft Visual Studio Code 扩展，旨在让您在为 Raspberry Pi Pico 系列开发板创建、开发和调试项目时更加轻松。无论您是初学者还是经验丰富的专业人士，此工具都可以帮助您自信而轻松地进行 Pico 开发。下面我们介绍如何安装该扩展并使用。

官网教程：https://www.raspberrypi.com/news/pico-vscode-extension/
本教程适用于树莓派Pico、Pico2与本公司开发的RP2040、RP2350系列开发板
开发环境默认以 Windows11 为例，其他环境请参考官网教程进行安装

安装VSCode

首先，点击下载 pico-vscode 程序包，解压并打开程序包，双击安装 VSCode

注意：如果已安装 vscode 注意检查版本是否为 v1.87.0 或更高版本

安装扩展

点击扩展，选择从 VSIX 安装
选择 vsix 后缀的软件包，点击安装
随后 vscode 会自动安装 raspberry-pi-pico 及其依赖扩展，可以点击刷新查看安装进度
右下角显示完成安装，关闭 vscode

配置扩展

打开目录 C:\Users\用户名，将整个 .pico-sdk 拷贝至该目录
拷贝完成

打开 vscode，对 Raspberry Pi Pico 扩展中各个路径进行配置

配置如下：

Cmake Path：
${HOME}/.pico-sdk/cmake/v3.28.6/bin/cmake.exe

Git Path:
${HOME}/.pico-sdk/git/cmd/git.exe    

Ninja Path:
${HOME}/.pico-sdk/ninja/v1.12.1/ninja.exe

Python3 Path:
${HOME}/.pico-sdk/python/3.12.1/python.exe

新建工程

配置完成，测试新建工程，输入工程名、选择路径后点击 Creat 创建工程
测试官方示例，可以点击工程名旁的 Example 进行选择
创建工程成功

编译工程

选择SDK版本
选择 Yes 进行高级配置
选择交叉编译链，13.2.Rel1 适用 ARM 核，RISCV.13.3 适用 RISCV 核，这里根据您的需求任意选择其中一个即可
CMake 版本选择 Default（前面配置的路径）
Ninja 版本选择 Default
选择开发板
点击 Complie 进行编译
成功编译出 uf2 格式文件即可

烧录固件

这里提供两种方法烧录固件

使用pico-vscode插件烧录固件
将开发板连接到电脑上，点击Run直接烧录固件

手动烧录固件

1.按住Boot按键
2.将开发板连接到电脑上     
3.然后会电脑会将开发板识别成一个U盘设备
4.将.uf2文件复制到U盘中，设备就会自动重启，程序烧录成功

导入工程

选择工程目录，导入工程
导入工程的 Cmake 文件不能有中文（包括注释），否则可能导致导入失败
导入自己的工程需要在 Cmake 文件中加一行代码，才能正常切换 pico 和 pico2，否则即使选择 pico2，编译得到的固件仍是适用于 pico 的
```
set(PICO_BOARD pico CACHE STRING "Board type")
```

更新扩展

离线包中的扩展版本为0.15.2，安装完成后，您也可以选择更新至最新版本

Arduino IDE 系列

安装Arduino IDE

首先到Arduino官网下载Arduino IDE的安装包。
这里选择仅下载就可以了。
下载完成后，点击安装。

注意：安装过程中会提示你安装驱动，我们点击安装即可

Arduino IDE中文界面

第一次安装完成后，打开Arduino IDE全是英文界面,我们可以在File>Preferences切换成简体中文。
在Language里面选择简体中文，点击OK。

在Arduino IDE中安装Arduino-Pico Core

打开Arduino IDE，点击左上角的文件，选择首选项
在附加开发板管理器网址中添加如下链接，然后点击OK
该链接已包含RP2040、RP2350等版型，最新版型文件请访问arduino-pico获取
```
https://github.com/earlephilhower/arduino-pico/releases/download/4.5.2/package_rp2040_index.json
```
注意：如果您已经有ESP32板URL，您可以使用逗号分隔 URL，如下所示：
```
https://dl.espressif.com/dl/package_esp32_index.json,https://github.com/earlephilhower/arduino-pico/releases/download/4.5.2/package_rp2040_index.json
```
点击工具>开发板>开发板管理器>搜索pico，由于我的电脑已经安装过了，所以显示已安装

国内用户

因为网络原因，国内用户连接github并不稳定，我们另外提供了一份安装包，可以跳过在线的过程
安装包适用于RP2040、RP2350
若已经成功配置了pico环境，可以直接跳过本章

下载rp2040压缩包，将解压的rp2040文件夹复制到如下路径下
```
C:\Users\[username]\AppData\Local\Arduino15\packages
```
注意：将里面用户名：[username]替换成自己的用户名

第一次上传程序

按住Pico板上的BOOTSET按键，将pico通过Micro USB线接到电脑的USB接口，待电脑识别出一个可移动硬盘（RPI-RP2）后，松开按键。
下载程序，打开arduino\PWM\D1-LED路径下的D1-LED.ino
点击工具>端口，记住已有的COM，不需要点击这个COM（不同电脑显示的COM不一样，记住自己电脑上已有的COM）
用USB线将驱动板和计算机连接起来，再点击工具>端口，第一次连接选择uf2 Board，上传完成后，再次连接就会多出一个COM口
点击工具>开发板>Raspberry Pi Pico>对应版型(Raspberry Pi Pico、Raspberry Pi Pico 2等)
设置完成后，点击向右箭头将上传程序

如果期间遇到了问题，需要重新安装或者更换Arduino IDE版本时，卸载Arduino IDE需要卸载干净，卸载软件后需要手动删除C:\Users\[name]\AppData\Local\Arduino15这个文件夹内的所有内容（需要显示隐藏文件才能看到）再重新安装

开源例程

MircoPython视频例程(github)
MicroPython固件/Blink例程（C）
树莓派官方C/C++示例程序 (github)
树莓派官方micropython示例程序 (github)
Arduino官方C/C++示例程序 (github)

技术支持

周一-周五（9:30-6:30）周六（9:30-5:30）

手机：13434470212

邮箱：services04@spotpear.cn

QQ：202004841

TAG： BPI-M4 Zero教程 Tang Nano系列FPGA例程汇总 R7FA4 Plus B开发板 R7FA4M1AB3CFM开发板兼容于Arduino UNO R4 WIFI 电子标签 ESP32-S3 WROOM Milk-V Duo S 512MB SG2000 RISC-V UART串口控制台 2.42寸OLED 斑梨树莓派CM4 2.8英寸MIPI 电容触摸屏扩展板小巧千兆网口4路USB2.0 UART串口TTL转 RS232 B电气隔离型防雷浪涌多种保护导轨式 Jetson Nano PWM风扇树莓派PICO HDMI 斑梨 ESP32 S3开发板2.1寸圆形旋钮显示屏带蓝牙WIFI可按压480x480 PICO W ESP32-P4开发板ESP32-P4-NANO RISC-V WiFi6 MIPI DSI 10.1显示屏/CSI摄像头/音频喇叭/POE供电/RJ45 ETH以太网口/USB 树莓派机器人 Milk-V Duo网口 AURORA智见AI一体化定位建图含双目摄像头相机与激光雷达树莓派DSI显示屏

斑梨电子

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产品尺寸

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Micropython

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配置扩展

新建工程

编译工程

烧录固件

导入工程

更新扩展

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Arduino IDE中文界面

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国内用户

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