Il ricevitore GPS Globaltop FGPMMOPA6H

Giovanni Bernardo | 6 maggio 2012
Categorie: chipKIT™ - GPS - Sensori

I PCB di questo progetto sono terminati

Con mia sorpresa ho finalmente trovato sul mercato un ricevitore GPS completo, molto piccolo e ricco di caratteristiche… Ad un prezzo davvero ristretto (meno di 19 euro, qui su Mirifica). Molti già sanno della mia fissa con i sistemi di posizionamento: avevo iniziato anni fa con un sistema basato sul buon vecchio PIC16F877A (qui, e qui alcune foto), in cui utilizzanvo un ricevitore GPS Bluetooth della Holux, il GPSlim236 opportunamente “hackerato” per funzionare sulla UART TTL del buon vecchio picmicrosauro, per poi passare a cose più adatte al mio scopo come l’ottimo EM-406, con il quale ci ho fatto belle cose.

PA6H_00Ed ecco che ora ho scoperto che esiste qualcosa di ancora più piccolo, a meno della metà del prezzo e con caratteristiche in più. Sia chiaro: esistono ricevitori ancora più piccoli di questo (quelli usati negli smartphone), ma in quel caso ritengo che abbiamo passato i limiti imposti dalle attrezzature in dotazione a un hobbysta di tipo “medio” quale mi ritengo.

Il Globaltop FGPMMOPA6H, semplicemente PA6H per gli amici, è un quadratino di soli 1.6 x 1.6cm, alto poco meno di mezzo centimetro. E’ un modulo SMD, quindi non potete utilizzarlo direttamente su una breadboard o su una millefori, per questo motivo ho preparato una libreria Eagle e una piccola scheda per poterlo utilizzare da subito (file di progetto scaricabili in fondo all’articolo). Anche se non avete pratica con gli SMD, penso che se sapete usare bene il saldatore, avete a disposizione una punta molto sottile, la possibilità di regolare la temperatura, dello stagno sottile e una treccia dissaldante (non si sa mai), difficoltà non ce ne sono: il modulo è abbastanza grande da poter essere maneggiato con le dita senza ausilio di pinzette: vi basta unicamente posizionarlo correttamente e saldare con una goccia di stagno solo i pin di cui avete bisogno.

Il PA6H ha un’antenna ceramica integrata e un pin per collegare un’eventuale antenna esterna: in quest’ultimo caso il modulo è in grado di rilevare il collegamento dell’antenna ed eseguire lo switch da un’antenna all’altra (passa anche all’antenna integrata se rileva un malfunzionamento di quella esterna).

Mediatek Vs SiRF Star

Il chipset a bordo del PA6H non è prodotto dalla CSR (che ha acquisito la SiRF): abbiamo un MT3339 della Mediatek. Inizio col dire che non posso assolutamente fare paragoni tra un chipset SiRFStar e un Mediatek dato che i datasheet non si trovano (la CSR li fornisce solo su richiesta, che deve pure avere un’approvazione, mentre sul sito Mediatek di datasheet non se ne parla affatto) e molto dipende anche dall’antenna che i vari ricevitori montano. Ricordo difatti ai “geniacci” di turno (quelli che fanno paragoni senza dati alla mano), che un ricevitore GPS è composto da varie parti tra cui le principali sono l’antenna e il chipset. Sia la CSR/SiRF che la Mediatek forniscono i loro chip ad altre ditte, le quali poi costruiscono un  ricevitore GPS: quindi se un produttore scarso prende il miglior chip del mondo e ci monta una fetenzia di antenna o realizza un circuito che attira tutte le onde elettromagnetiche di turno, capite che fare un paragone diventa piuttosto complicato.

Teniamo anche conto anche che queste ditte non realizzano un unico chipset: la CSR/SiRF è arrivata ad un chipset SirfPrima (pare proprio che pure il SirfStar V sia già sorpassato?!), mentre la maggioranza dei ricevitori in commercio monta ancora un SiRFStar III, così anche la Mediatek ha in catalogo svariati chipset, per cui senza carte alla mano è assolutamente impossibile poter comparare un tipo di processore con un altro.

L’unica cosa che posso dire è che sicuramente i ricevitori basati sui chipset Mediatek hanno un costo molto inferiore ai CSR/SiRF e consumi/sensibilità/accuratezza che non hanno assolutamente nulla da invidiare. Ci tengo inoltre a sottolineare una cosa che ho notato: tutti i nuovi prodotti della Holux, della quale sono sempre stato un fan/consumatore (ho avuto i primi ricevitori basati su SirfStarII/III: il GR-230, il GPSlim236 e il GPSlim240 : ve l’ho detto che sono fissato!) e che ritengo una delle migliori marche, sempre aggiornata e attenta alle nuove uscite senza mai trascurare design e consumi, ha abbandonato i chip SiRF ed è passata a produrre solo ricevitori basati su chip Mediatek (vedi qui ad esempio).

Ho potuto fare unicamente una semplice prova pratica comparando due ricevitori GPS “nudi” in mio possesso da collegare alla MCU di turno per leggere i dati in uscita dalla UART: l’EM-406 (chipset SiRFStar III) e il Globaltop PA6H (chipset Mediatek MT3339). Nel cortile di casa ho posto entrambi i ricevitori, accesi a freddo (cold start), nella stessa posizione: L’EM-406 ci ha messo circa 3 minuti per eseguire il fix della posizione, il PA6H, con mia grande meraviglia, solo 30 secondi ! Senza aggiungere che dopo solo 8 secondi già mi riportava l’orario UTC preso dal satellite. L’EM-406 invece riporta tutti i dati corretti solo quando ha eseguito il fix. In movimento (in auto) invece il comportamento dei due ricevitori mi è parso uguale.

Teniamo anche conto che il Sirf StarIII ha comunque una sensibilità più bassa dell’ MT3339 (almeno dai dati trovati in giro: -159dBm contro i -165dBm del mediatek. Valori di sensibilità durante il tracking). In aggiunta il SirfStarIII è un 20 canali mentre l’MT3339 è un 60 canali (come dicevo in un vecchio articolo: i canali comunque per me non fanno differenza quanto invece altre caratteristiche. Ad ogni modo sicuramente un 60 canali ha una sensibilità superiore ad un 20). I consumi, sempre dai dati trovati in giro sono, in fase di tracking a 3.3V, di 20mA per il PA6H e 27mA per il SirfStarIII.

Le caratteristiche in più non finiscono qui: il SiRFStarIII supporta come sistemi SBAS il WAAS, MSAS e EGNOS, il Mediatek MT3339 in aggiunta a questi ha anche il QZSS e il GAGAN.

Ricordo che questi sono sistemi per aumentare l’accuratezza del posizionamento e per quello che riguarda noi, in Italia, ci interessa soltanto l’ EGNOS. Rimando a quest’altro nostro articolo per altre informazioni.

In aggiunta sul Mediatek MT3339 sono possibili tante altre funzioni: ha integrata una memoria di 64Kb con la quale è possibile eseguire un log degli spostamenti senza ricorrere ad apparecchiature esterne. La Globaltop difatti ha un servizio per i clienti che permette di caricare sul ricevitore un firmware custom. Qui ci sono maggiori dettagli.

Scheda di adattamento

PA6H_02

Come dicevo più su, per provare questo ricevitore ho fatto una libreria per Eagle e ho quindi realizzato un minuscolo PCB, compatibile con il sistema Pmod della Digilent.

Il modulo va alimentato a 3.3V e sulla scheda  ho collegato unicamente i pin TX/RX e il pin 3D-FIX. Su quest’ultimo pin va collegato un led: il led lampeggia quando non è stato eseguito il fix, non appena il fix viene eseguito, il led si spegne.

Il PA6H ha anche un ingresso per la batteria di backup (o eventualmente per un super condensatore in polyacene) che serve a fare in modo che il ricevitore mantenga l’orario e la mappa dei satelliti. Questo pin non l’ho collegato sulla breakout board:

La schedina misura 21×26.5cm e gli iscritti a settorezero possono scaricare i sorgenti per realizzare il circuito con la fotoincisione. Se non siete in grado di realizzarlo posso farvelo io al costo di €5 spedizione compresa (ovviamente modulo non incluso!). Per richiedere la schedina fate riferimento alle istruzioni riportate nella sezione servizi.

I componenti vanno montati tutti sul lato rame del PCB (che in questo caso è il lato TOP) ad eccezione dell’header che andrà montato dal basso altrimenti è impossibile saldarlo. Per riuscire a saldare correttamente il led e il condensatore dovete tenerli alzati il tanto che basta per poter far passare la punta del saldatore, quindi non attaccateli al PCB (a meno che non avete a disposizione i rivetti per fare i fori metallizzati). Per maggiori dettagli potete guardare le foto. Mi raccomando a non tenere troppo tempo il saldatore sul modulo e di saldare soltanto i piedini utilizzati in maniera da non surriscaldarlo troppo e da poterlo recuperare se necessario. E’ conveniente avere a portata di mano una treccia dissaldante, che facilita di molto il lavoro. Mi raccomando inoltre a non utilizzare solventi per pulire il circuito dopo aver saldato tutto: sul datasheet del PA6H è difatti chiaramente specificato che il modulo è sensibile a questo tipo di prodotti e si può danneggiare.

Links

Galleria

Downloads

Nota: Libreria e schema sono realizzati con la nuova versione di Eagle, la 6.xx. Le versioni precedenti di Eagle non sono in grado, purtroppo, di aprire questi files.

Globaltop PA6H Eagle Library (246 download)

Globaltop PA6H Breakout Board (Pmod compatible) (272 download)



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