PCAN-GPS - Benutzerhandbuch - PEAK
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1. 7 1 Systemvoraussetzungen CAN Interface der PCAN Reihe f r den Computer z B PCAN USB CAN Verkabelung zwischen dem CAN Interface und dem PCAN GPS Modul mit korrekter Terminierung jeweils 120 Q an beiden Enden des CAN Busses Betriebssystem Windows 8 1 7 Vista 32 64 Bit Falls Sie mehrere PCAN GPS Module am selben CAN Bus mit neuer Firmware versehen wollen m ssen Sie an den Modulen jeweils eine ID einstellen Siehe dazu Abschnitt 3 1 Kodierl tbr cken Seite 14 7 2 Hard und Software vorbereiten Gehen Sie f r die Vorbereitung der Hardware die folgenden Punkte durch 1 Schalten Sie das PCAN GPS Modul aus indem Sie es von der Spannungsversorgung trennen 2 Stellen Sie an den Anschl ssen des Moduls eine Verbin dung zwischen U Klemme 1 und Boot CAN Klemme 7 her 22 PCAN GPS Benutzerhandbuch u System hE Verbindung an der Schraubklemmenleiste zwischen Klemmen 1 und 7 Durch diese Ma nahme wird sp ter der Anschluss Boot CAN mit einem High Pegel versehen Verbinden Sie den CAN Bus des Moduls mit einem am Computer installierten CAN Interface Achten Sie auf die korrekte Terminierung der CAN Verkabelung 2 x 120 Q Gehen Sie f r die Vorbereitung der Software die folgenden Punkte durch 1 7 3 Wechseln Sie auf der mitgelieferten DVD in das folgende Verzeichnis Develop Microcontroller hardware PCAN GPS Kopieren Sie das Unterverzeichnis Pcan2. 3 Donnerstag 4 Freitag 5 Samstag 6 Sonntag 32 8 RTC_SetDayOfMonth 40 8 RTC_SetMonth 48 16 RTC_SetYear 656h Out_RTC_TimeFromGPS 1 Byte 0 1 RTC_SetTimeFromGPS Hinweis Die GPS Zeitanga ben enthalten nicht den Wochentag 657h Out_Acc_FastCalibration 4 Bytes 0 2 Acc_SetCalibTarget_X 0 0G 2 Acc_SetCalibTarget_Y 1 1G 16 2 Acc_SetCalibTarget_Z 1G 24 1 Acc_StartFastCalib L37 PCAN GPS Benutzerhandbuch u System Anhang D Datenbl tter Die Datenbl tter von Komponenten des PCAN GPS sind diesem Dokument beigef gt PDF Dateien Die aktuellen Versionen der Datenbl tter und Zusatzinformation k nnen Sie von den Websites der Hersteller herunterladen Antenne taoglas Ulysses AA 162 PCAN GPS UserManAppendix Antenna pdf amp www taoglas com GNSS Empfanger u blox MAX 7W oe PCAN GPS_ UserManAppendix GNSS pdf amp www u blox com Gyroskop STMicroelectronics L3GD20 ws PCAN GPS_ UserManAppendix Gyroscope pdf amp www st com Beschleunigungs und Magnetfeldsensor Bosch Sensortec BMC050 PCAN GPS_ UserManAppendix MagneticFieldSensor pdf www bosch sensortec com Mikrocontroller NXP LPC4074 User Manual PCAN GPS_UserManAppendix_Microcontroller pdf amp www nxp com 38
3. 33 PCAN GPS Benutzerhandbuch PEAK System CAN ID Bit anzahl Start bit Bezeichner Werte 601h BMC_MagneticField 0 16 MagneticField_X 16 16 MagneticField_Y 32 16 MagneticField_Z Umrechnung in pT Rohwert 0 3 610h L3GD20_Rotation_A 0 32 Rotation_X 32 32 Rotation_Y Gleitkommazahl Einheit Grad pro Sekunde 611h L3GD20_Rotation_B 0 32 Rotation_Z Gleitkommazahl Einheit Grad pro Sekunde 620h GPS_Status 0 8 GPS_AntennaStatus 0 INIT 1 DONTKNOW 2 OK 3 SHORT 4 OPEN GPS_NumsSatellites GPS_NavigationMethod 0 INIT 1 NONE 2 2D 3 3D 621h GPS_CourseSpeed 0 32 GPS_Course Gleitkommazahl Einheit Grad 32 32 GPS_Speed Gleitkommazahl Einheit km h 622h GPS_PositionLong itude 0 32 GPS_Longitude_Minutes Gleitkommazahl 32 16 GPS_Longitude_Degree 48 8 GPS_IndicatorEW 0 INIT 69 East 87 West 2 Vorzeichen 1 Bit Mantisse 23 Bits Exponent 8 Bits entsprechend IEEE 754 ae PCAN GPS Benutzerhandbuch PEAK System CAN ID Start Bit Bezeichner Werte bit anzahl 623h GPS_PositionLatitude 0 32 GPS_Latitude_Minutes Gleitkommazahl 32 16 GPS_Latitude_Degree 48 8 GPS_IndicatorNS 0 INIT 78 North 83 South 624h GPS_PositionAltitude 0 32 GPS_Altitude Gleitkommazahl
4. e Gr e 45 x 68 x 26 mm ohne SMA Anschluss Siehe auch Ma zeichnung Anhang B Seite 32 Gewicht Platine 33 g inkl Knopfzelle und Gegenstecker Geh use 17 g Umgebung Betriebstemperatur 40 85 C au er Knopfzelle Knopfzelle typisch 20 60 C Temperatur f r Lagerung und Transport 40 85 C au er Knopfzelle Knopfzelle typisch 40 70 C Relative Luftfeuchte 15 90 nicht kondensierend EMV EN 61326 1 2013 07 EC Direktive 2004 108 EG Schutzart DIN EN 60529 IP20 30 PCAN GPS Benutzerhandbuch System Anhang A CE Zertifikat PCAN GPS IPEH 002110 EC Declaration of Conformity PEAK System Technik GmbH System Notes on the CE Symbol C The following applies to the PCAN GPS product with the item number s IPEH 002110 EC Directive This product fulfills the requirements of EU EMC Directive 2004 108 EC Electromagnetic Compatibility and is designed for the following fields of application as for the CE marking Electromagnetic Immunity Emission DIN EN 61326 1 publication date 2013 07 Electrical equipment for measurement control and laboratory use EMC requirements Part 1 General requirements IEC 61326 1 2012 German version EN 61326 1 2013 Declarations of In accordance with the above mentioned EU directives the EC Conformity declarations of conformity and the associated documentation are held at the disposal of the competen
5. 250 mG 250 mG 125 mG 125 mG 125 mG 125 mG 7 6 5 4 62 5 mG 62 5 mG 62 5 mG 62 5 mG 3 2 1 Bit im Public register 31 3 mG 31 3 mG 31 3 mG 31 3 mG 15 6 mG 15 6 mG 15 6 mG Isb 7 8 mG 7 8 mG Uber vier Methoden kann der Korrekturwert neu bestimmt werden Bei diesem Prozess wird ein Zielwert 1 G in X Y Z vorgegeben Die Verfahren ermitteln den notwendigen Offset des gemessenen Wertes bis zum Erreichen des Zielwertes Der Offset erscheint im Public Register und kann ins EEPROM Ubernommen werden Slow compensation Uber mehrere Schritte 8 oder 16 wird der Korrekturwert schrittweise 4 Isb bis zum Erreichen des Zielwertes angepasst Fast compensation Der Korrekturwert wird aus dem Mittelwert von 16 Messungen und dem Zielwert berechnet Manual compensation Der Nutzer gibt einen Korrekturwert vor Inline calibration Der ermittelte Korrekturwert wird ins EEPROM bernommen 12 PCAN GPS Benutzerhandbuch m System 3 Hardwarekonfiguration Auf der Platine des PCAN GPS Moduls k nnen anhand von L t jumpern grundlegende Einstellungen vorgenommen werden Im Auslieferungszustand sind folgende Einstellungen vorhanden 3 Kodierl tbr cken alle offen Pufferbatterie f r den Satellitenempf nger nicht verbunden Diese Einstellungen m ssen nur bei Bedarf angepasst werden Im Auslieferungszustand k nnen Sie das PCAN GPS Modul ohne Anderung der Hardwarekonfiguration betreiben Achtung Durch elektrostatische
6. 625h GPS_Delusions_A g 32 GPS ERDE Gleitkommazahl 32 32 GPS_HDOP 626h GPS_Delusions_B 0 32 GPS_VDOP Gleitkommazahl 627h GPS_DateTime 0 8 UTC_Year 8 8 UTC_Month 16 8 UTC_DayOfMonth 24 8 UTC_Hour 32 8 UTC_Minute 40 8 UTC_Second 630h IO 0 1 Din1_Status 1 1 Din2_Status 2 1 Dout_Status 3 1 SD_Present 4 1 GPS_PowerStatus 5 3 Device_ID 35 PCAN GPS Benutzerhandbuch PEAK System CAN ID Start Bit Bezeichner Werte bit anzahl 640h RTC_DateTime 0 8 RTC_Sec 8 8 RTC_Min 16 8 RTC_Hour 24 8 RTC_DayOfWeek 0 Montag 1 Dienstag 2 Mittwoch 3 Donnerstag 4 Freitag 5 Samstag 6 Sonntag 32 8 RTC_DayOfMonth 40 8 RTC_Month 48 16 RTC_Year C 2 CAN Nachrichten an das PCAN GPS CAN ID Start Bit Bezeichner Werte bit anzahl 650h Out_IO 1 Byte 0 1 Dout_Set 1 1 GPS_SetPower 651h Out_PowerOff 1 Byte 0 1 Device_PowerOff 652h Out_Gyro 1 Byte 0 2 Gyro_SetScale 0 250 s 1 500 s 2 2000 s 653h Out_BMC_AccScale 1 Byte 0 3 Acc_SetScale 1 2G 2 4G 3 8G 4 16G 36 PCAN GPS Benutzerhandbuch PEAK System CAN ID Start Bit Bezeichner Werte bit anzahl 654h Out_SaveConfig 1 Byte 0 1 Config_SaveToEEPROM 655h Out_RTC_SetTime 8 Bytes 0 8 RTC_SetSec 8 8 RTC_SetMin 16 8 RTC_SetHour 24 8 RTC_SetDayOfWeek 0 Montag 1 Dienstag 2 Mittwoch
7. Skip Delete Sector El Skip Sectors Dependent on Flash Types Flash Type MB90F497G 24 PCAN GPS Benutzerhandbuch pP 6 Bet tigen Sie neben dem Feld File name die Schaltfl che um die gew nschte Firmware Datei bin f r das Update auszuw hlen Bet tigen Sie die Schaltfl che OK 8 Stellen Sie sicher dass das Programm PCAN Flash eine Verbindung mit 500 kbit s zum vorhandenen CAN Interface am Computer hat Connected to PCAN PCL Channel 1 500 kBit s Overruns 0 PCAN Flash Anzeige einer Verbindung in der Statuszeile unten links Falls nicht dr cken Sie die Schaltfl che Connect um im entsprechenden Dialogfenster die Auswahl zu ndern Available PCAN hardware IBM PCAN PCI at PCI Bus 3 Device 0 Channel 1 BW PCAN PCI at PCI Bus 3 Device 0 Channel 2 Bit rate Bus timing register value Hex 001C 9 Bet tigen Sie die Schaltfl che Detect um das am CAN Bus angeschlossenen PCAN GPS Modul zu detektieren 2 PCAN GPS Benutzerhandbuch PEAK System Im Hauptfenster erscheint ein Eintrag f r das PCAN GPS Modul 2 PCAN Flash Application PCAN Module Help Dale Se A ModuleNo Hardware Type Flash Type Version Date Mode Status 0 PCAN GPS LPC407X_8X 101 21 5 2014 active Ok Detecting Detecting finished Connected to PCAN USB Hub Channel 1 500 kBit s Overruns 0 Q
8. sich eine Liste der verwendeten CAN Nachrichten F r die Implementierung des Dateisystems FAT32 in eigene Firm ware ist frei verwendbarer Quellcode vorhanden 20 PCAN GPS Benutzerhandbuch u System So kompilieren Sie ein Firmware Beispiel unter Windows 1 Kopieren Sie von der mitgelieferten DVD aus dem Unter verzeichnis Examples das Verzeichnis des gew nschten Beispiels auf die lokale Festplatte ffnen Sie ber das Windows Startmen eine Eingabe aufforderung Alternativ k nnen Sie die Tastenkombination A R bet tigen und cmd exe als auszuf hrendes Programm angeben Wechseln Sie in der Eingabeaufforderung in das zuvor kopierte Verzeichnis F hren Sie den folgenden Befehl aus damit die Ziel verzeichnisse u a out von fr her erzeugten Dateien bereinigt werden make clean F hren Sie die den folgenden Befehl aus um die Beispiel Firmware neu zu kompilieren make all Wenn der Kompiliervorgang ohne Fehler beendet worden ist Errors none finden Sie im Unterverzeichnis out die Firmware Datei mit der Endung bin die Sie f r ein Firmware Update auf dem PCAN GPS Modul verwenden k nnen 21 PCAN GPS Benutzerhandbuch u System 7 Firmware Update Der Mikrocontroller im PCAN GPS Modul wird per CAN mit einer neuen Firmware versehen Im Lieferumfang befindet sich das Windows Programm PCAN Flash mit dem die bertragung der Firmware vom Computer an das PCAN GPS Modul erfolgt
9. z B Erdmagnetfeld und der Beschleunigung entlang dreier Achsen 10 PCAN GPS Benutzerhandbuch u System Achsen des Beschleunigungs und Magnetfeldsensors im Verh ltnis zum PCAN GPS Geh use Es existieren drei konfigurierbare Steuerleitungen zur Anpassung der Funktion an die jeweilige Applikation Data Ready MAG Interrupt_MAG und Interrupt_ACC1 Interrupt_ACC2 ist nicht mit dem Mikrocontroller verbunden Alle angeschlossenen Interrupt leitungen des Sensors sind auf der Platine mit einem Pull Up Wider stand versehen Da beide Funktionen des Sensors unabh ngig voneinander sind sind auch die entsprechenden Interruptfunktio nen nicht miteinander verkn pft Der Interrupt f r den Beschleuni gungssensor kann aus sieben Funktionalit ten konfiguriert werden seine zeitliche G ltigkeit kann eingestellt werden Der Funktionsumfang des Magnetfeldsensor Interrupts umfasst vier Quellen Die Offsetkompensation des Beschleunigungssensors erfolgt ber die Addition eines Korrekturwertes der aus dem EEPROM ber nommen wird Dabei ist eine Wandlung eines 8 Bit Wertes Public Register in einen 10 Bit Wert Internal Register notwendig siehe Tabelle ber eines der vier Kompensationsverfahren kann der Korrekturwert berpr ft und neu justiert werden 11 PCAN GPS Benutzerhandbuch u System Kompensationswert f r Messbereich 2 G 4G 8 G 16 G 8 msb Vorzeichen 500 mG 500 mG 500 mG 500 mG 250 mG 250 mG
10. Datenformat 16 bit Zweierkomplement Ausgangsdatenrate ODR 95 Hz 190 Hz 380 Hz 760 Hz Filterm glichkeiten konfigurierbarer Hochpass und Tiefpass Stromsparmodi Sleep 2 mA Power down 5 pA Beschleunigungs und Magnetfeldsensor Typ Bosch Sensortec BMC050 Anbindung an Mikrocontroller SPI Beschleunigungssensor Messbereiche 2 4 8 16 G Datenformat 10 bit Zweierkomplement Filterm glichkeiten Tiefpass mit Bandbreite 1 kHz 8 Hz Betriebsmodi Power off Normal Suspend Low Power Korrekturm glichkeiten Offsetkompensation Magnetfeldsensor Empfindlichkeit Datenformat X Y 1000 uT Z 2500 uT X Y 13 bit Zweierkomplement Z 15 bit Zweierkomplement Ausgangsdatenrate ODR 2 30 Messungen pro Sekunde Betriebsmodi Digitaleing nge Power off Suspend Sleep Active Anzahl 2 Klemmen 6 und 10 Schalttyp High aktiv interner Pull Down invertierend Max Eingangsfrequenz 3 kHz Schaltschwellen High Unz 3V Low Un lt 2 2V Innenwiderstand 133 kQ 29 PCAN GPS Benutzerhandbuch PEAK Digitalausgang System Anzahl 1 Klemme 5 Art Low Side Treiber Max Spannung 30 V Max Strom 0 5A Kurzschlussstrom 1 5A Mikrocontroller Typ NXP LPC4074 Taktfrequenz Quarz 12 MHz Taktfrequenz intern max 120 MHz programmierbar per PLL Ma
11. Entladung ESD k nnen Kom ponenten auf der PCAN GPS Platine besch digt oder zerst rt werden Treffen Sie beim Hantieren mit der Platine Vorkehrun gen zur Vermeidung von ESD 13 PCAN GPS Benutzerhandbuch u System 3 1 Kodierl tbr cken Die drei L tfelder f r Kodierl tbr cken IDO ID1 ID2 sind jeweils einem Port des Mikrocontrollers LPC4074 uC zugeordnet L tfelder f r Kodierl tbr cken auf der Platine L tfeld ist Zustand am Port berbr ckt Low offen High Der Zustand der Ports ist in folgenden F llen relevant Die geladene Firmware ist so programmiert dass sie die Zust n de an den entsprechenden Ports des Mikrocontrollers ausliest Hier ist z B die Aktivierung bestimmter Funktionen der Firm ware oder die Kodierung einer ID denkbar Bei einem Firmware Update per CAN wird das PCAN GPS Modul durch eine 3 Bit ID identifiziert die durch die L tbr cken festgelegt ist Ein Bit ist gesetzt 1 wenn das entsprechende L tfeld offen ist Standardeinstellung ID 7 alle L tfelder offen 14 PCAN GPS Benutzerhandbuch u System L tfeld IDO ID1 ID2 Bin rstelle 001 010 100 Dezimal quivalent 1 2 4 Siehe auch Kapitel 7 Firmware Update Seite 22 3 2 Pufferbatterie f r GNSS Der Empf nger f r Navigationssatelliten GNSS ben tigt nach dem Einschalten des PCAN GPS Moduls ungef hr eine halbe Minute bis zur ersten Positionsbestimmung Um diese Zeit zu verk rzen kann die Knopfze
12. Flash auf die lokale Festplatte Die enthaltene Windows Software zum bertragen der Firmware per CAN PcanFlash exe kann nur von Daten tr gern gestartet werden die auch beschreibbar sind Firmware bertragen Der Ablauf f r die bertragung einer neuen Firmware zum PCAN GPS Modul ist wie folgt 1 Stellen Sie sicher dass zwischen den Anschl ssen U und Boot CAN des Moduls eine Verbindung besteht Details siehe oben PCAN GPS Benutzerhandbuch PEAK System 2 Schalten Sie das Modul ein indem Sie eine Versor gungsspannung anlegen Bedingt durch den High Pegel am Anschluss Boot CAN startet das Modul den CAN Bootloader Dies ist erkennbar an den beiden LEDs orange schnell blinkend und orange leuchtend 3 F hren Sie unter Windows das Programm PcanFlash exe von der lokalen Festplatte aus 4 Klicken Sie auf die Schaltfl che A Options um das entsprechende Dialogfenster aufzurufen 5 W hlen Sie in der Dropdown Liste Hardware Profile den Eintrag PCAN GPS u E Hardware Profile PCAN GPS Filename L Block size bytes 512 Erase all Status timeout ms 3000 F Auto reset Process retry 0 Converter Reserved area Upload adress Start adress End adress Start adress E ress 000200 OO1FFF 000000 OLFFFF I from Bin File Flash offset address 000000 CRC mode CRC array CRC typ depends on CRC array v CRC array address 000100
13. Modul im CAN Bootloader Modus der f r ein Firmware Update verwendet wird siehe Kapitel 7 Seite 22 haben die beiden LEDs den folgenden Zustand Status 1 links orange schnell blinkend Status 2 rechts orange leuchtend 18 PCAN GPS Benutzerhandbuch u System 6 Software Das Kapitel behandelt die Installation der GNU ARM Toolchain Yagarto und gibt Hinweise zur Software Library und zu den Firmware Beispielen Software Quellcode und Zusatzinformation befinden sich auf der mitgelieferten DVD im folgenden Verzeichniszweig Develop Microcontroller hardware PCAN GPS 6 1 GNU ARM Toolchain installieren Um die Code Beispiele und selbst erstellten Firmwarecode unter Windows zu kompilieren installieren Sie Yagarto auf ihrem Compu ter Yagarto ist eine Zusammenstellung von Werkzeugen zur Ent wicklung von Anwendungen f r ARM Prozessoren und Mikrocon troller unter Windows Die Zusammenstellung enth lt den GNU GCC Compiler f r C und C Make sowie weitere Tools Weitere Information zu Yagarto englisch www yagarto de Systemvoraussetzung Windows 8 1 7 Vista 32 64 Bit So installieren Sie Yagarto 1 Wechseln Sie aus dem oben genannten Verzeichniszweig der mitgelieferten DVD in das Unterverzeichnis Compiler In dem Verzeichnis befinden sich die beiden Installations programme yagarto exe und yagarto tools exe 2 F hren Sie das erste Installationsprogramm aus und befolgen Sie die Anweisungen des Assi
14. Programmierbares Positionssensormodu mit CAN Anschluss Benutzerhandbuch PEAK Dokumentversion 1 1 0 2014 11 13 System PCAN GPS Benutzerhandbuch u System Ber cksichtigte Produkte Produktbezeichnung Ausf hrung Artikelnummer PCAN GPS IPEH 002110 microSD ist eine Marke oder eingetragene Marke der SD 3C LLC in den Vereinigten Staaten von Amerika anderen L ndern oder beidem Andere in diesem Dokument erw hnte Produktnamen k nnen Marken oder eingetragene Marken der jeweiligen Eigent mer sein Diese sind nicht ausdr cklich durch und gekennzeichnet 2014 PEAK System Technik GmbH PEAK System Technik GmbH Otto R hm Stra e 69 64293 Darmstadt Deutschland Telefon 49 0 6151 8173 20 Telefax 49 0 6151 8173 29 www peak system com info peak system com Dokumentversion 1 1 0 2014 11 13 PCAN GPS Benutzerhandbuch m System Inhalt 1 Einleitung 5 1 1 Eigenschaften im berblick 5 1 2 Lieferumfang 6 1 3 Voraussetzungen f r den Betrieb 7 2 Beschreibung der Sensoren 8 2 1 Empf nger f r Navigationssatelliten GNSS 8 2 2 Gyroskop 9 2 3 Beschleunigungs und Magnetfeldsensor 10 3 Hardwarekonfiguration 13 3 1 Kodierl tbr cken 14 3 2 Pufferbatterie f r GNSS 15 4 Anschl sse 16 4 1 Schraubklemmenleiste 16 4 2 SMA Antennenanschluss 17 4 3 microSD Steckplatz intern 17 5 Betrieb 18 5 1 PCAN GPS starten 18 5 2 Status LEDS 18 6 Software 19 6 1 GNU ARM Toolchain instal
15. XmtFull 0 10 Wahlen Sie den Eintrag f r das PCAN GPS Modul aus 11 Bet tigen Sie die Schaltfl che gt Program um die ber tragung der neuen Firmware zum Modul zu starten Beachten Sie die Statusanzeige im unteren Fensterbereich Der Vorgang war erfolgreich wenn als letzte Meldung Flashing of module s finished erscheint 12 Trennen Sie die Spannungsversorgung vom Modul 13 Trennen Sie am Modul die Verbindung zwischen U und Boot CAN Sie k nnen das PCAN GPS Modul nun mit der neuen Firmware verwenden PCAN GPS Benutzerhandbuch u System 8 Technische Daten Versorgung Versorgungsspannung Stromaufnahme Normalbetrieb Stromaufnahme Sleep Knopfzelle f r RTC und GNSS bei Bedarf Anschl sse Schraubklemmenleiste Antenne Speicherkarte CAN Spezifikation bertragungsraten Transceiver Terminierung 8 30 V DC 8 V 100 mA 12 V 60 mA 24 V 30 mA 30 V 25 mA 60 uA 3 V Typ CR2032 Hinweis Betriebstemperaturbereich f r eingesetzte Knopfzelle beachten 10 polig Rasterma 3 5 mm Phoenix Contact MC 1 5 10 ST 3 5 1840447 Sub Miniature A SMA Versorgung f r aktive Antenne 3 3 V max 50 mA micoSD Steckplatz intern f r Karten bis max 32 GByte Typen SD und SDHC ISO 11898 2 High Speed CAN 2 0A Standard Format und 2 0B Extended Format 40 kbit s 1 Mbit s NXP TJA1041T wake up f hig nicht vorhanden 27 PCAN GPS Benutzerhand
16. buch m System Empf nger f r Navigationssatelliten GNSS Typ u blox MAX 7W Empfangbare GPS GLONASS Galileo QZSS SBAS Navigationssysteme Anbindung an Mikrocontroller Serieller Anschluss UART 2 mit 9600 Baud 8N1 Standard Eingang f r Synchronisationsimpulse Extlnt Ausgabe von Zeitimpulsen Standard 1 s Arbeitsmodi Continuous Mode Power save Mode Antennentyp aktiv oder passiv Schutzbeschaltung Antenne berwachung des Antennenstroms auf Kurzschluss mit Fehlermeldung Maximale Aktualisierungsrate 10 Hz der Navigationsdaten Maximal gleichzeitig 56 empfangbare Satelliten Empfindlichkeit max 161 dbm Tracking und Navigation Zeit bis zur ersten Positionsbe ca 30 s stimmung bei Kaltstart TTFF Genauigkeit der Positionswerte GPS 2 5 m GPS mit SBAS 2 m GLONASS 4 m Versorgung f r aktive Antenne 3 3 V max 50 mA schaltbar Antenne f r Satellitenempfang im Lieferumfang Typ taoglas Ulysses AA 162 Mittenfrequenzbereich 1574 1610 MHz Betriebstemperaturbereich 40 85 C Gr e 40 x 38 x 10 mm Kabell nge ca 3 m Gewicht 59g Besonderheit Integrierter Magnet f r Befestigung 1 In der Demo Firmware wird GPS verwendet 28 PCAN GPS Benutzerhandbuch PEAK Gyroskop System Typ STMicroelectronics L3GD20 Anbindung an Mikrocontroller SPI Achsen Rollrate X Nickrate Y Gierrate Z Messbereiche 250 500 2000 dps Grad pro Sekunde
17. en Betrieb Spannungsquelle im Bereich von 8 bis 30 V DC Fur das Update der Firmware per CAN e CAN Interface der PCAN Reihe f r den Computer z B PCAN USB e Betriebssystem Windows 8 1 7 Vista 32 64 Bit PCAN GPS Benutzerhandbuch u System 2 Beschreibung der Sensoren Dieses Kapitel beschreibt in Kurzform die Eigenschaften der Sen soren die im PCAN GPS eingesetzt sind und gibt Hinweise zur Verwendung Zus tzliche Information zu den Sensoren finden Sie in den tech nischen Daten Seite 27 und in den Datenbl ttern der jeweiligen Hersteller Anhang D Seite 38 2 1 Empf nger f r Navigationssatelliten GNSS Der Empf nger u blox MAX 7W ist f r folgende globale Naviga tionssatellitensysteme GNSS ausgelegt GPS USA GLONASS Russland Galileo Europa OZSS Japan SBAS erg nzend F r den Empfang eines Satellitensignals muss eine externe Antenne an der SMA Buchse T angeschlossen sein Sowohl passive als auch aktive Antennen sind verwendbar Eine aktive Antenne ist im Lieferumfang enthalten Die Nutzung von GPS und GLONASS kann nicht gleichzeitig geschehen Zum einen muss die externe Antenne dem jeweiligen System angepasst sein die mitgelieferte kann beide empfangen zum anderen muss der GNSS Empfanger umgeschaltet werden PCAN GPS Benutzerhandbuch u System F r einen schnellere Positionsbestimmung nach dem Einschalten des PCAN GPS kann die interne RTC und das interne Backup RAM mi
18. lieren 19 6 2 Library 20 6 3 Firmware Beispiele Kompilierung 20 PCAN GPS Benutzerhandbuch 7 Firmware Update 7 1 Systemvoraussetzungen 7 2 Hard und Software vorbereiten 7 3 Firmware bertragen 8 Technische Daten Anhang A CE Zertifikat Anhang B Makzeichnung Anhang C CAN Nachrichten der Demo Firmware C 1 CAN Nachrichten vom PCAN GPS C 2 CAN Nachrichten an das PCAN GPS Anhang D Datenbl tter System 22 22 22 23 27 31 32 33 33 36 38 PCAN GPS Benutzerhandbuch u System 1 Einleitung Das PCAN GPS ist ein frei programmierbares Sensormodul zur Positions und Lagebestimmung Es verf gt ber einen Satelliten empf nger einen Magnetfeldsensor einen Beschleunigungssensor und ein Gyroskop Die erfassten Daten k nnen auf einem CAN Bus bertragen und auf einer Speicherkarte protokolliert werden Anfallende Daten werden durch einen Mikrocontroller der NXP LPC4000 Serie verarbeitet Mit Hilfe der mitgelieferten Library und der GNU ARM Toolchain Yagarto enth lt die GNU Compiler Collection GCC f r C und C kann eine eigene Firmware erstellt und anschlie end ber CAN an das Modul bertragen werden Damit stehen vielf ltige M glich keiten zum Verarbeiten und Weiterleiten der anfallenden Sensor daten zur Verf gung Bei der Auslieferung ist das PCAN GPS mit einer Demo Firmware versehen die Rohdaten der Sensoren regelm ig auf dem CAN Bus sendet Der Quellcode der Demo Firmware sowie wei
19. lle als Pufferbatterie f r einen Schnellstart des GNSS Empf ngers verwendet werden Dadurch verk rzt sich jedoch die Lebensdauer der Knopfzelle Auf L tfeld JP6 muss eine L tbr cke gesetzt werden die die Knopfzelle mit dem GNSS Empf nger verbindet L tfeld JP6 auf der Platine 15 PCAN GPS Benutzerhandbuch PEAK System 4 Anschl sse 4 1 Schraubklemmenleiste Schraubklemmenleiste mit Rasterma 3 5 mm Phoenix Contact MC 1 5 10 ST 3 5 1840447 Klemme Bezeichner Funktion 1 U Versorgung 8 30 V DC z B Kfz Klemme 30 Verpolschutz 2 GND Masse AN_L 2 CAN_ Differenzielles CAN Signal 4 CAN_H 5 DOut Digitaler Ausgang Low Side Schalter 6 Din1 Digitaler Eingang High aktiv interner Pull Down invertierend 7 Boot CAN CAN Bootloader Aktivierung High aktiv 8 GND Masse 9 Wake up Externes Wake Up Signal High aktiv z B Kfz Klemme 15 10 DIn2 Digitaler Eingang High aktiv interner Pull Down invertierend 16 PCAN GPS Benutzerhandbuch u System 4 2 SMA Antennenanschluss An der SMA Buchse T muss f r den Empfang von Satellitensignalen eine externe Antenne angeschlossen werden Sowohl passive als auch aktive Antennen sind verwendbar F r eine aktive Antenne kann eine Versorgung von 3 3 V mit maximal 50 mA ber den GNSS Empf nger geschaltet werden Im Lieferumfang des PCAN GPS befindet sich eine aktive Antenne die f r die Navigationssatelli
20. stenten Falls Sie nicht die Vorgabe f r den Zielordner Destination Folder verwenden m chten achten Sie darauf dass Ihre 19 PCAN GPS Benutzerhandbuch u System angepasste Pfadangabe keine Leerzeichen enth lt Ansonsten funktionieren sp ter Kompiliervorg nge nicht 3 F hren Sie im Anschluss das zweite Installationsprogramm aus und befolgen Sie die Anweisungen des Assistenten Von den Installationsprogrammen werden Suchpfade f r die aus f hrbaren Dateien in der Systemumgebung angelegt Diese neuen Suchpfade sind erst f r anschlie end ge ffnete Programme und Eingabeaufforderungen wirksam 6 2 Library Zur Unterst tzung der Entwicklung von Anwendungen f r das PCAN GPS Modul steht die Library LibPCAN GPS GNU a als Bin rdatei zur Verf gung steht f r die Versionsnummer Mit Hilfe der Library k nnen Sie auf die Ressourcen des Moduls zugreifen Die Library ist in den Header Dateien h dokumentiert Die Dateien finden Sie im jeweiligen Beispielverzeichnis 6 3 Firmware Beispiele Kompilierung Auf der DVD enth lt das Unterverzeichnis Examples Quellcode f r mehrere Firmware Beispiele die Sie direkt verwenden und testen sowie als Grundlage f r eigene Firmware verwenden k nnen Bei der Auslieferung ist das PCAN GPS Modul mit der Delivery Firmware versehen Sie sendet die durch die Sensoren ermittelten Rohwerte periodisch bei einer CAN bertragungsrate von 500 kbit s Im Anhang C Seite 33 befindet
21. t authorities at the address below PEAK System Technik GmbH Mr Wilhelm Otto Roehm Strasse 69 64293 Darmstadt Germany Phone 49 0 6151 8173 20 Fax 49 0 6151 8173 29 E mail info peak system com Vode Signed this 12 day of November 2014 PCAN GPS Benutzerhandbuch System Anhang B Ma zeichnung 68 0 mm 60 0 mm zZ PCAN GPS Benutzerhandbuch u System Anhang C CAN Nachrichten der Demo Firmware Die zwei Tabellen beziehen sich auf die Demo Firmware mit der das PCAN GPS bei der Auslieferung versehen ist Sie geben die CAN Nachrichten an die zum einen vom PCAN GPS zyklisch gesendet werden 600h bis 640h und die zum anderen zur Steuerung des PCAN GPS verwendet werden k nnen 650h bis 657h i c Tipp Fur Anwender des PCAN Explorer 5 befindet sich auf der mitgelieferten DVD im folgenden Verzeichniszweig ein zur Demo Firmware passendes Beispielprojekt Develop Microcontroller hardware PCAN GPS c 1 CAN Nachrichten vom PCAN GPS CAN ID Start Bit Bezeichner Werte bit anzahl 600h BMC_Acceleration 0 16 Acceleration_X T i G F mrechnung in mG 16 16 Acceleration _Y Rohwert 3 91 32 16 Acceleration_Z 48 8 Temperature Umrechnung in C Rohwert 0 5 24 56 2 VerticalAxis 0 undefined 1 X Axis 2 Y Axis 3 Z Axis 58 3 Orientation 0 flat 1 flat upside down 2 landscape left 3 landscape right 4 portrait 5 portrait upside down
22. t der Knopfzelle versorgt werden Dazu ist eine Hardware Modifikation notwendig siehe Abschnitt 3 2 Seite 15 2 2 Gyroskop Beim Gyroskop STMicroelectronics L3GD20 handelt es sich um einen dreiachsigen Drehratensensor Dieser gibt die Rotations geschwindigkeit um die X Y und Z Achse aus Z Qs X Roll Wankrate roll Y Nickrate pitch Z Gierrate yaw Gyroskopachsen im Verh ltnis zum PCAN GPS Geh use Der zur ckgelegte Drehwinkel l sst sich durch Integration ber die Zeit ermitteln Es gibt zwei sensorinterne Filter zur Begrenzung und D mpfung der Ausgangswerte Umgeseizt ist die Filterung mit einem konfigurier baren Hochpass und einem Tiefpassfilter Der Hochpassfilter beschreibt mit seiner Cut Off Frequenz Schwelle 3 dB die zur Ubertragung minimal notwendige Winkelgeschwin digkeit Im Gegensatz dazu kann mit dem Tiefpassfilter Einfluss auf PCAN GPS Benutzerhandbuch u System die bertragung schneller Rotationswinkel genommen werden Es lassen sich typische Ausgangswerte von sporadisch auftretenden schnellen Bewegungen abgrenzen Die gew hlte Filtercharakteristik ist dabei immer im Zusammenhang mit der Ausgangsdatenrate ODR zu betrachten i Magnitude OO N 3db fin Hz HP LP Filterkurve des Hochpass und Tiefpassfilters 2 3 Beschleunigungs und Magnetfeldsensor Der Beschleunigungs und Magnetfeldsensor Bosch Sensortec BMC050 dient zur Ermittlung der Lage in einem Magnetfeld
23. tensysteme GPS und GLONASS geeignet ist 4 3 microSD Steckplatz intern Fur die Aufzeichnung von zum Beispiel Status und Positions informationen kann eine microSD Speicherkarte der Typen SD und SDHC verwendet werden nicht im Lieferumfang enthalten Die maximale Kapazitat betragt 32 GByte Fur die Implementierung des Dateisystems FAT32 in eigene Firm ware ist frei verwendbarer Quellcode vorhanden Hinweis Die microSD Anbindung im PCAN GPS Modul ist nicht f r die Aufzeichnung gro er Datenfl sse wie zum Beispiel dem CAN Verkehr geeignet Um eine Speicherkarte einzulegen ffnen Sie das Geh use des PCAN GPS Moduls durch L sen der beiden Fixierschrauben 17 PCAN GPS Benutzerhandbuch u System 5 Betrieb 5 1 PCAN GPS starten Das PCAN GPS wird durch Anlegen einer Versorgungsspannung an die entsprechenden Klemmen eingeschaltet siehe Kapitel 4 1 Schraubklemmenleiste Seite 16 Die im Flash Speicher enthaltene Firmware wird daraufhin ausgef hrt Bei der Auslieferung ist das PCAN GPS mit einer Demo Firmware versehen Sie sendet die durch die Sensoren ermittelten Rohwerte periodisch bei einer CAN Ubertragungsrate von 500 kbit s Im Anhang C Seite 33 befindet sich eine Liste der verwendeten CAN Nachrichten 5 2 Status LEDS Das PCAN GPS hat zwei Status LEDs die jeweils gr n rot und orange leuchten k nnen Die Status LEDs werden durch die laufende Firmware gesteuert Befindet sich das PCAN GPS
24. tere Program mierbeispiele die verschiedene Aufgaben abdecken sind im Lieferumfang enthalten 1 1 Eigenschaften im berblick Mikrocontroller der NXP LPC4000 Serie ARM Cortex M4 Empf nger f r Navigationssatelliten u blox MAX 7W GPS Galileo GLONASS OZSS und SBAS Bosch BMC050 elektronischer 3 Achsen Magnetfeldsensor und 3 Achsen Beschleunigungssensor Gyroskop STMicroelectronics L3GD20 PCAN GPS Benutzerhandbuch u System High Speed CAN Kanal ISO 11898 2 mit bertragungsraten von 40 kbit s bis zu 1 Mbit s 2 kByte EEPROM im Mikrocontroller Interner Steckplatz f r microSD Speicherkarte z B f r die Protokollierung von Positionsdaten microSD Speicherkarte nicht im Lieferumfang Wake up ber CAN Bus oder separaten Eingang 2 digitale Eing nge High aktiv 1 digitaler Ausgang Low Side Schalter LEDs zur Zustandssignalisierung Anschluss ber eine 10 polige Schraubklemmenleiste Phoenix Spannungsversorgung von 8 bis 30 V Erweiterter Betriebstemperaturbereich von 40 bis 85 C mit Ausnahme der Knopfzelle Einspielen einer neuen Firmware per CAN Schnittstelle 1 2 Lieferumfang PCAN GPS im Kunststoffgeh use 10 polige Schraubklemmenleiste Externe Antenne f r Satellitenempfang Windows Entwicklungssoftware GNU ARM Toolchain Yagarto Flashprogramm DVD mit Library Programmierbeispielen und Handbuch im PDF Format PCAN GPS Benutzerhandbuch u System 1 3 Voraussetzungen f r d
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