MANUAL DE USUARIO Breakout para GPS SE868-A MCI-MA-0318 REV. 1.0

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1 MANUAL DE USUARIO Breakout para GPS MCI-MA-0318 REV. 1.0 Ingeniería MCI Ltda. Luis Thayer Ojeda 0115 of. 1105, Providencia, Santiago, Chile.

2 Página 2 de 27 Ingeniería MCI Ltda. Luis Thayer Ojeda 0115 Oficina 1105 Providencia, Santiago, Chile info@olimex.cl Tel: Fax: MCI Ltda Atención: cambios y modificaciones hechas en el dispositivo, no autorizados expresamente por MCI, anularán su garantía. Código Manual: MCI MA-0318

3 Página 3 de 27 CONTENIDO CONTENIDO... 3 INTRODUCCIÓN... 4 PARTES DEL DISPOSITIVO... 4 PUESTA EN MARCHA... 5 GPS Y FTDI BASIC... 5 RECEPCIÓN DE DATOS... 7 ENVÍO DE COMANDOS... 9 GPS Y ARDUINO RECEPCIÓN DE DATOS GPS Y RASPBERRY PI RECEPCIÓN DE DATOS ENVÍO DE COMANDOS MAPA DE PUERTOS PRECAUCIONES CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS HISTORIA DEL DOCUMENTO... 27

4 Página 4 de 27 INTRODUCCIÓN Si deseas saber la ubicación de tus desarrollos de forma sencilla, esta tarjeta es lo que necesitas, ya que posee un GPS con antena incluida, el cual entrega los datos de posición al recibir información de los satélites. Esta es una tarjeta que te entrega la posición a través del sistema GPS y te permite conectarlo a las distintas placas de desarrollo, como por ejemplo Arduino o Raspberry Pi. También puedes usarlo en conjunto a un FTDI Basic, el cual te permite conectarlo a tu PC o notebook entregando tu ubicación. Posee un porta pila (tipo moneda 12mm) para guardar la configuración del GPS y cada vez que prenda se inicie de forma rápida (HOT start). Este Breakout posee un jumper (W1), el cual seleccionará si se alimentara por los 5V o por VCC. PARTES DEL DISPOSITIVO Descripción de las partes más importante que el usuario necesita saber. Figura 1. Partes de la tarjeta. Antena GPS: Esta es la encargada de recibir la señal de los satélites Conexión GPS: Entrada y salida de los pines del y comunicación UART directa del GPS FTDI Basic In: Conector para el FTDI Basic y tener comunicación UART de 5VDC Socket Pila: Posee un socket para insertar una pila de 12mm (en la parte posterior). PRECAUCIÓN: Al conectar un FTDI en el RX_H y TX_H, el FTDI debe estar a 5V.

5 Página 5 de 27 PUESTA EN MARCHA Para que el GPS comience a entregarnos los datos debemos identificar por donde lo conectaremos: Por Conexión GPS o El jumper W1 no deberá estar unido con soldadura. Para alimentar la tarjeta a través de 5V. Los pines RX_L y TX_L van directamente al GPS Por FTDI Basic In o El jumper W1 deberá estar unido con soldadura. Para alimentar la tarjeta a través de VCC. Los pines RX_H y TX_H trabajan a 5VDC La pila de 3V en formato de 12mm ayuda a que la tarjeta pueda mantener la información del GPS y las configuraciones programadas, lo cual le permite partidas rápidas (HOT start) al energizarla. En la sección de descarga del producto se puede encontrar la hoja de datos del módulo, donde está toda la información sobre este GPS. Nota: RX_L y TX_L son los pines de transmisión directos desde el módulo GPS y RX_H y TX_H pasan por un conversor de niveles lógicos a 5VDC. El jumper W1, no requerirá ser unido si utilizamos el módulo por la Conexión GPS, pero si lo utilizamos por el FTDI Basic In se deberá unir con soldadura. GPS Y FTDI BASIC Lo primero que realizaremos será comunicarse el GPS con un computador usando la tarjeta FTDI Basic (5VDC) por el lado del FTDI Basic In del Breakout. A continuación se presentan los materiales: Breakout para GPS FTDI Basic Cable USB mini B Pila 12mm Cautín Pin header o Pin header 90 Ahora lo que debemos hacer es soldar los pin header para conectar el FTDI Basic como se muestra en la siguiente figura.

6 Página 6 de 27 Figura 2. Breakout para GPS con los pin header 90. Ahora conectamos el GPS al PC a través del FTDI Basic In, teniendo en cuenta que el FTDI debe estar configurado a 5VDC y que el jumper W1 debe ser unido con soldadura. El FTDI Basic In posee una escritura BLK y GRN para indicar como se conecta con el GPS y no equivocarnos al momento de unir (figura 3). Debes instalar los driver del FTDI para que te genere un puerto COM (revisar descripción del producto). Figura 3. FTDI conectada a Breakout.

7 Página 7 de 27 RECEPCIÓN DE DATOS Para la recepción de datos se utilizará el software HyperTerminal el cual permitirá visualizar los datos entregados por el GPS y enviar los comandos de configuración. Teniendo lista la conexión anterior, podemos pasar a configurar el software HyperTerminal el cual utilizaremos para recibir los datos enviados por el GPS. 1. Iniciamos el software HyperTerminal, seleccionamos el puerto COM generado por el FTDI y configuramos el puerto como se muestra en la siguiente imagen. Figura 4. Configuración para el monitor serial (9600, 8, N, 1, N por defecto). 2. Al iniciar la comunicación, el módulo comenzará a enviar información en distintos formatos, pero ninguno tendrá la ubicación hasta pasar algunos segundos o minutos (dependiendo de la calidad de señal recibida por el GPS, se recomienda poner el módulo lo más cerca de una ventana posible para que el GPS obtenga más rápido la ubicación), ya que debe esperar la recepción de la señal de los satélites.

8 Página 8 de 27 Figura 5. Datos recibidos por el GPS. 3. Por ahora el formato que nos interesa es el GNRMC el cual copiamos y pegamos en alguna página que tenga el servicio de GPRMC decoder. La siguiente página nos permite ingresar nuestro formato GNRMC y nos entrega la ubicación en el mapa: El formato entregado por el GPS requiere el siguiente cambio, de $GNRMC a $GPRMC (N P). Ejemplo: A $GNRMC, ,A, ,S, ,W,0.99,173.22,210416,,,A*71 $GPRMC, ,A, ,S, ,W,0.99,173.22,210416,,,A*71

9 Página 9 de 27 Figura 6. Ubicación determinada por la página web. ENVÍO DE COMANDOS A continuación se describirán los pasos para enviar comandos al GPS: 1. Luego de iniciar el software HyperTerminal, el puerto COM debe ser configurado de acuerdo a la siguiente imagen. Figura 7. Selección y configuración de puerto en HyperTerminal.

10 Página 10 de Y para el envío de comandos, se deberá configurar el HyperTerminal en Archivo/Propiedades/Configuración y seleccionamos Configuración ASCII luego activamos el cuadro de Enviar fin de línea con los avances de línea, quedando de la siguiente forma. Figura 8. Configuración para el envío de comandos en HyperTerminal. 3. Para realizar una prueba, recomendamos utilizar el siguiente comando: $PMTK220,5000*1B Este comando se deberá pegar en el software HyperTerminal, para luego presionar ENTER. Con todo lo anterior estaremos cumpliendo con el formato de envío de comandos solicitado por el módulo GPS. 4. Al recibir este comando el módulo comenzará a transmitir la información cada 5 segundos, para volver a la configuración por defecto (envío de información cada 1 segundo), se puede hacer de 2 formas. 1. Enviar el siguiente comando: Luego presionar ENTER $PMTK220,1000*1F 2. Desconectar el módulo GPS y retirar la pila para que se pierda la configuración Nota: Recomendamos copiar y pegar el comando para enviarlo. Nota: En la hoja de datos del GPS que se encuentra en la sección de descarga del producto se puede encontrar toda la lista de comandos.

11 Página 11 de 27 GPS Y ARDUINO Lo que haremos será utilizar un Arduino UNO para obtener los datos que entrega el GPS. El código que utilizaremos nos entregará las coordenadas recibidas y las mostrará a través del monitor serial. La conexión entre el Arduino y el Breakout se realizará por el lado del FTDI Basic In, ya que tiene el conversor de niveles lógico. El jumper W1 se deberá encontrar unido con soldadura. A continuación se presentan los materiales: Breakout para GPS Arduino UNO Pila 12mm Cautín Pin header o Pin header 90 Ahora lo que debemos hacer es soldar los pin header para luego conectar el Breakout con el Arduino como se muestra en la siguiente figura. Figura 9. Breakout para GPS con pines soldados.

12 Página 12 de 27 RECEPCIÓN DE DATOS Para este ejemplo utilizaremos la librería TinyGPSPlus-SE868.94b, la que puedes descargar desde la página del producto en la sección de descargas aquí. Luego de descargar la librería, en el Arduino IDE deberás seleccionar la pestaña Programa/Incluir Librería/Añadir librería.zip, como se muestra en la siguiente figura. Figura 10. Añadir librería en Arduino IDE. Ahora deberás buscar la carpeta donde se descargó el archivo TinyGPSPlus-SE868.94b.zip y seleccionarlo.

13 Página 13 de 27 Figura 11. Selección de la librería a agregar en formato.zip. Después de realizar el paso anterior, el Arduino IDE agregara la librería indicada. Para usar esta librería se debe realizar un pequeño cambio, ya que el módulo entrega la información con la cabecera GNRMC en vez de GPRMC. El cambio se realiza en los archivos TinyGPS++.cpp y TinyGPS++.h con un editor de texto como el WordPad. Los archivos se encuentran en /Arduino/Libraries/TinyGPSPlus-0.94b/. Luego de abrir los documentos nos dirigiremos a Edit/Reeplace y en Find what:, escribiremos: Y en Replace with:, escribiremos: Como se muestra en la siguiente imagen. GPRMC GNRMC Figura 12. Reemplazo de coordenadas tipo GPRMC a GNRMC.

14 Página 14 de 27 Y seleccionaremos Replace All en ambos archivos (.h y.cpp) Luego de esto la librería quedará habilitada para ser utilizada con coordenadas tipo GNRMC. Para hacer pruebas con el módulo utilizaremos los códigos de ejemplo que vienen con la librería que acabamos de instalar y modificar. En este ejemplo utilizaremos el código que se encuentra en la pestaña Archivos/Ejemplos/TinyGPSPlus-SE868.94b y seleccionamos el código DeviceExample, como se muestra en la siguiente figura. Figura 13. Selección del ejemplo a utilizar en la librería TinyGPSPlus-SE868.94b. Para utilizar este código se deberán realizar los siguientes cambios en el código del ejemplo.

15 Página 15 de 27 Figura 14. Identificación de las líneas a cambiar. En la línea 9: Se deberá cambiar por: En la línea 19: Se deberá cambiar por: static const uint32_t GPSBaud = 4800; static const uint32_t GPSBaud = 9600; Serial.begin(115200); Serial.begin(9600);

16 Página 16 de 27 Figura 15. Reemplazo de las líneas ya realizado. Luego de esos cambios en el código, conectaremos el GPS al Arduino siguiendo el esquema que se muestra a continuación:

17 Página 17 de 27 Figura 16. Conexionado entre Arduino y Breakout. Teniendo esto listo conectamos el Arduino al PC y cargamos el código de ejemplo. Luego de que el programa comience a correr, se debe iniciar el Monitor Serial, el cual se ejecutará desde la pestaña Herramientas/Monitor Serial y nos mostrará la siguiente información. Figura 17. Información entregada por el Arduino a través del monitor serial.

18 Página 18 de 27 GPS Y RASPBERRY PI Ahora conectaremos el GPS a una Raspberry Pi para poder enviarle algún comando y recibir la información de la posición. Para este ejemplo utilizaremos el puerto Conexión GPS del Breakout y el jumper W1 no debe estar unido con soldadura. A continuación se presentan los materiales: Breakout para GPS Raspberry Pi Pila 12mm Cautín Pin header o Pin header 90 Nota: Este ejemplo no funciona en la Raspberry Pi 3 debido a los cambios que afectaron al UART (RX y TX). RECEPCIÓN DE DATOS Ahora conectamos el GPS a la Raspberry Pi a través del GPIO, como se muestra en el esquema de la siguiente figura. Figura 18. Esquema de conexión entre el GPIO de la Raspberry Pi y el Breakout para GPS.

19 Página 19 de 27 Teniendo lista la conexión anterior podemos pasar a configurar el monitor serial dentro de la Raspberry Pi. 1. El sistema operativo recomendado es RASPBIAN JESSIE (descárgalo aquí) 2. Luego de grabarlo en una tarjeta SD o microsd, la insertas y debes encender la Raspberry Pi Figura 19. Sistema operativo RASPBIAN JESSIE. 3. Se debe conectar la Raspberry Pi a internet y luego en el programa Terminal se deben ejecutar el siguiente comando sudo raspi-config Figura 200. Comandos a través del Terminal.

20 Página 20 de Luego aparecerá la siguiente pantalla y debemos seleccionar Advanced Options Figura 21. Software de configuración de la Raspberry Pi, seleccionando Advanced Options. 5. En la siguiente pantalla seleccionar A8 Serial 6. Seleccionaremos <No> Figura 22. Seleccionando Serial. Figura 23. Configurando los pies RX y TX para que estén disponibles.

21 Página 21 de Presionamos ENTER Figura 24. Presionar ENTER para aceptar el cambio. 8. Volveremos al menú principal y nos posicionaremos con el teclado sobre <Finish> Figura 25. Posicionándose en <Finish> y presionando ENTER para cerrar el software de configuración. 9. Pondremos <No> al reinicio que nos recomienda Figura 26. En esta ventana se debe seleccionar <No> ya que falta un último ajuste antes de reiniciar.

22 Página 22 de Luego, al volver al Terminal ingresaremos el siguiente comando. sudo systemctl disable Figura 27. Comando por el Terminal. 11. Para completar esta acción reiniciaremos la Raspberry Pi con el siguiente comando sudo reboot now Figura 28. Comando para reiniciar la Raspberry Pi, luego de configurar los parámetros antes indicado. 12. Después del reinicio se descarga el software Minicom, con el siguiente comando sudo apt-get install Minicom Figura 29. Comando para instalar el software Minicom en la Raspberry Pi.

23 Página 23 de Durante el proceso de instalación nos pedirá una confirmación para proceder, Do you want to continue? [Y/n] para continuar responderemos con un Y y un ENTER 14. Luego de terminado el proceso de instalación del software Minicom, lo inicializaremos para utilizarlo como monitor serial, el cual nos permitirá enviar y recibir datos sudo minicom b 9600 o D /dev/ttyama0 Figura 30. Comando para inicializar el software Minicom, definiendo los parámetros y puerto de comunicación. 15. En la siguiente figura se muestra la pantalla de inicio del Minicom Figura 31. Vista del software Minicom al ser inicializado. 16. Ya que se tiene conectado el GPS a la Raspberry comenzaremos a recibir la información del GPS.

24 Página 24 de 27 Figura 32. Vista del software Minicom, recibiendo la información del Breakout. 17. Para salir del Minicom debes presionar Ctrl+a y luego z. Finalmente se desplegará un menú en el Minicom, como se muestra en la siguiente figura. Figura 33. Menú del software Minicom. 18. Ahora deberás presionar x para confirmar si quieres salir y se cerrará el Minicom. Figura 34. Vista de la confirmación de la salida del software Minicom.

25 Página 25 de 27 Al iniciar la comunicación, el módulo comenzará a enviar información en distintos formatos, pero ninguno tendrá la ubicación hasta pasar algunos segundos o minutos (dependiendo de la calidad de señal recibida por el GPS, se recomienda poner el módulo al exterior o lo más cerca de una ventana posible para que el GPS obtenga rápido la ubicación), ya que debe esperar la recepción de la señal de los satélites. Por ahora el formato que nos interesa es el GNRMC el cual copiamos y pegamos en alguna página que tenga el servicio de GPRMC decoder. La siguiente página nos permite ingresar nuestro formato GNRMC y nos entrega la ubicación en el mapa: El formato entregado por el GPS requiere el siguiente cambio, de $GNRMC a $GPRMC (N -> P). Ejemplo: A $GNRMC, ,A, ,S, ,W,0.99,173.22,210416,,,A*71 $GPRMC, ,A, ,S, ,W,0.99,173.22,210416,,,A*71 Figura 35. Ubicación determinada por la página web.

26 Página 26 de 27 ENVÍO DE COMANDOS Para el envío de comandos se utilizará el software Minicom que se ejecutará desde Terminal, se deberán seguir los siguientes pasos. 1. Iniciamos el Minicom 2. El comando que se enviará al GPS le indica que debe enviar la información cada 5 segundo y es el siguiente: $PMTK220,5000*1B 3. Este comando se deberá copiar y pegar en el software Minicom e inmediatamente se debe presionar ENTER y finalizar con un Ctrl+j. Con todo lo anterior estaremos cumpliendo con el formato de envío de comandos solicitado por el módulo GPS. MAPA DE PUERTOS En la siguiente tabla se encuentra la descripción de cada pin de la tarjeta. Pin DR_IN FORCE HRST RX_1 TX_1 RX_L TX_L GND 5V TX_H RX_H Descripción DR Entrada de señal para activación Modo forzado de señal en modo de alta potencia Reset del sistema Entrada serial UART1 Salida serial UART1 Entrada serial UART0 Salida serial UART0 Ground de la alimentación Voltaje de entrada [5VDC] Salida serial UART0 [5VDC] Entrada serial UART0 [5VDC] Tabla 1. Identificación de los pines del Breakout. PRECAUCIONES FTDI Basic configurada a 5VDC (TX_H, RX_H) Recuerda instalar los driver de FTDI Cuidado con la polaridad al insertar el FTDI Basic

27 Página 27 de 27 CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS Voltaje de alimentación: 5VDC. Consumo promedio: Adquisición de datos 30mA y Tracking 20mA CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS Dimensiones: 34.04mm x 26.42mm Figura 36. Dimensiones de la tarjeta Breakout GPS. HISTORIA DEL DOCUMENTO Revisión Fecha Editado por Descripción/Cambios de Abril de 2016 Nicolás Vásquez Versión inicial del documento