NavSpark - O GPSuino

NavSpark

Hoje em dia muito se fala na chamada Internet das Coisas, em que temos tudo e todos conectados. Mas outro parâmetro também muito importante é a localização! E graças a projetos como GPS e GLONASS, e um receptor de sinal apropriado a cada tecnologia, somos então capazes de obter a localização precisa de um ponto na superfície do planeta. Salvo, é claro, a margem de erro do sinal trabalhado, mas isso é detalhe para um outro post específico sobre GPS! 😉

 

Com o objetivo de fazer uma placa com microcontrolador e receptor de sinal GPS embutido, foi então que surgiu o projeto NavSpark, inicialmente proposto como crowdfunding na plataforma IndieGogo. Com um pedido de investimento inicial de $27.000 USD, o projeto arrecadou $63.735 USD, quase o triplo pedido.

 

O NavSpark surgiu como uma versão aprimorada do processador Venus838FLPx, que possui receptor de sinal GPS embutido, contando agora com uma biblioteca de GPS e um SDK integrado a um Arduino IDE modificado para o projeto.

 

Para se ter noção do tamanho do processador utilizado, segue a Figura 1, em que é mostrada uma comparação do chip com uma moeda.

 

Figura 1 - Processador Venus em comparação com uma moeda

 

O processador utilizado no NavSpark é da família Venus 822, com núcleo LEON3 de 32 bits. Por curiosidade, o LEON3 é uma versão sintetizável em VHDL compatível com a arquitetura Sparc-V8. Para mais detalhes a respeito do núcleo LEON3, veja o link [4].

 

 A título de comparação com os microcontroladores ATmega, usado na família Arduino, segue a tabela mostrada na Figura 2. Nela, é possível ver que o NavSpark se destaca por operar em frequência de 100MHz, com 212 Kbytes de RAM e 1024 Kbytes de Flash, além de contar com unidade de ponto flutuante (FPU) compatível com as especificações IEEE-754 e possuir GPS integrado.

 

Figura 2 - Comparativo do microcontrolador NavSpark e microcontroladores ATmega

 

Sobre as especificações de Hardware mais detalhadas do NavSpark, temos a seguinte listagem:

  • Processador de 100 MHz com arquitetura 32 bits LEON3 Sparc-V8 e Unidade FPU compatível com IEEE-754;
  • Consumo de aproximadamente 80 uA/MHz a tensão de 3,3V;
  • Memória Flash de 1024 KB e 212 KB de RAM;
  • Programável e energizável pelo conector miniUSB;
  • 1 módulo full duplex UART;
  • 1 módulo UART;
  • 2 canais SPI com modos mestre/escravo configuráveis;
  • 1 canal I2C;
  • 1 sinal PWM com resolução de 24 bits;
  • 17 sinais de I/O compartilhados com demais funções;
  • Relógio atômico sincronizado com referência de tempo de P1PPS e margem de erro de +/- 10 nanosegundos.

 

Para visualizar em detalhes a placa, posicionamento do chip e dos pinos, segue a Figura 3. Nela é possível observar um conector de antena externa, na lateral esquerda da placa mostrada. Por meio deste conector o usuário pode plugar uma antena externa e obter um sinal de GPS melhor para sua dada aplicação.

 

Figura 3 - Placa NavSpark

 

Programação e Desenvolvimento

 

  • Possui suporte ao Arduino IDE, que permite integração de bibliotecas Wiring, e está disponível para versões Windows e Linux;
  • Compatível com pinagem de protoboard;
  • Tamanho de  38 mm x 18 mm;
  • GPS integrado.

 

Ou seja, você pode programar e desenvolver soluções para a NavSpark com a mesma facilidade e praticidade com que desenvolve para Arduino, usando a mesma abordagem de programação. E além disso, também não terá problemas com pinagens e conectores tradicionais, podendo "brincar" usando uma protoboard convencional, e sem ter que arcar com a compra de um módulo GPS adicional.

 

Para ter acesso ao Guia de Usuário, Guia de Programação, download da versão modificada do Arduino IDE, dentre outros, basta acessar a parte de Recursos da NavSpark aqui.

 

Um ponto a ser observado é que é necessário o uso de uma antena de sinal GPS, juntamente com a NavSpark. No site é vendida uma antena tal como a mostrada na Figura 4 por $9,00 USD. Ou seja, o NavSpark possui receptor de GPS, mas não possui uma antena embutida.

 

Figura 4 - Antena GPS para NavSpark

 

Variantes

 

Assim como a família Arduino possui suas variantes como Nano, Uno, Mega, etc, a família NavSpark também possui suas variantes. Em suma, o que se altera de uma placa para outra é somente o chipset receptor de sinal de geolocalização. O microcontrolador LEON3 usado é o mesmo. A princípio, estão disponíveis três variantes:

  • NavSpark - $22,00 USD
    • Variante que faz uso de um chipset que decodifica somente sinais de GPS.
  • NavSpark-BD - $25,00 USD
    • Variante que decodifica sinais de GPS e da rede de satélites chinesa Beidou.
  • NavSpark-GL - $25,00 USD
    • Variante que decodifica sinais de GPS e da rede russa GLONASS.

 

Como exemplo, segue na Figura 5 uma imagem do NavSpark funcionando em conjunto com um computador.

 

Figura 5 - NavSpark operando com computador

 

Referências

 

GLONASS - http://www.oficinadanet.com.br/post/10569-voce-sabe-o-que-e-o-glonass

GPS - http://www8.garmin.com/aboutGPS/

IndieGogo - NavSpark - https://www.indiegogo.com/projects/navspark-arduino-compatible-with-gps-gnss-receiver

LEON3 - http://wiki.ztex.de/doku.php?id=en:projects:leon3

NavSpark - http://navspark.mybigcommerce.com/navspark-arduino-compatible-development-board-with-gps/

NavSpark - Antena GPS - http://navspark.mybigcommerce.com/internal-gps-glonass-active-antenna/

NavSpark Resources -  http://navspark.mybigcommerce.com/resources/

NavSpark BD - http://navspark.mybigcommerce.com/navspark-bd-arduino-compatible-development-board-with-gps-beidou/

NavSpark GL - http://navspark.mybigcommerce.com/navspark-gl-arduino-compatible-development-board-with-gps-glonass/

https://www.kickstarter.com/

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André Curvello
Graduado em Engenharia de Computação com ênfase em Sistemas Embarcados pela USP, campus São Carlos, possui MBA em gestão de TI pela UNIFRAN e Mestrado em Ciências pela EESC-USP. Atua como Team Leader na PST Electronics - Pósitron, sendo também professor de pós-graduação e instrutor de cursos na área de sistemas embarcados. Como hobby, gosta de programar tudo que pode ser programado, escovando bits sempre ao lado de um bom café. Gosta de compartilhar seu conhecimento por meio de palestras, e publicando artigos como colaborador dos sites Embarcados e FilipeFlop. Em 2018 foi premiado como Microsoft Most Valuable Professional em Azure IoT pela Microsoft.

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