SparkFun DAN-F10N

Curiosity

Breakout SparkFun open hardware per il chip u-blox DAN-F10N dual-band L1+L5. Reference design completo in KiCad (non Eagle!) — schematic, PCB layout, Gerber, BOM su GitHub CC BY-SA. Antenna patch stacked 20×20mm integrata sul chip, RF switch per antenna esterna opzionale. Per Visla è il path per evaluation dual-band meter-level senza dover progettare RF stack-up complesso.

Specs tecniche

⚠️ CORREZIONE 2026-06-08: il chip u-blox DAN-F10N NON ha interfaccia I2C/DDC (solo 1× UART nativo). SparkFun non ha messo Qwiic sul breakout perché il chip non lo supporta. Per integrarlo con ESP32 servono 2 pin UART dedicati (TX/RX).

🧪 Note dal bench Visla

• ✅ KiCad files open-source: scaricati in Downloads/SparkFun_GNSS_DAN-F10N_KiCad_Files/ — riferimento layout per design Visla v2 dual-band
• ✅ Dual-band L1+L5 in <$100: il path più economico per evaluation accuracy meter-level in urban canyon
• ✅ Antenna stacked integrata + RF switch: zero antenna design lato Visla, ma flessibilità per esterna ad alto guadagno quando serve
• ⚠️ NO GLONASS, NO L1-only mode: il chip è L1+L5 only, niente fallback a L1-single per low-power
• ⚠️ Prezzo single-qty ~$70: caro per breakout — paghi il chip professional grade + KiCad design + dual-band

🧪 Bench-test Visla 2026-06-08 (Orvieto, indoor)

Setup

• Connessione USB-C → MacBook Pro
• Driver: WCH CH340 (USB-UART bridge integrato sul breakout)
• Baudrate: 38400 (u-blox F10 default)
• Antenna: patch dualband 20×20mm integrata sotto la PCB
• Posizione: ambiente indoor Orvieto centro, vicino finestra

Risultati cold start

Confronto con MAX-M10S testato lo stesso giorno

Conclusioni operative

1. ✅ Modulo funzionante — plug-and-play USB-C su Mac, NMEA stream a 38400 baud
2. ⚠️ Indoor severo limita il vero potenziale dual-band: L5 + Galileo + BeiDou richiedono cielo aperto per agganciare
3. ⚠️ Per Visla Tag battery-powered: consumo 63mW continuous tracking vs ~25mW del MAX-M10S → 2.5× più → autonomia dimezzata
4. ✅ Per Visla Auto premium: dual-band L1+L5 + multi-costellazione → vero sub-metro outdoor, anti-jamming NIC integrato, anti-spoofing → vale i $35 extra
5. 📝 Verdetto SKU split:
   • Visla Tag: → MAX-M10S (low-power, Qwiic chain semplice)
   • Visla Auto premium: → DAN-F10N o NEO-F10N (accuracy + anti-interferenza LTE)

Log NMEA raw 2026-06-08

sparkfun-dan-f10n-2026-06-08-indoor.nmea — 30s di stream NMEA grezzo (420 frame), include $GPGSV, $GAGSV, $GBGSV, $GNGGA, $GNRMC. Riferimento per debug protocolli e replay analysis.

🌅 Bench-test #2 2026-06-08 — outdoor-ish (vicino finestra/balcone)

Spostando la breakout in posizione con cielo migliore (finestra/balcone), il DAN-F10N dimostra il suo vero potenziale dual-band/multi-costellazione.

Risultati outdoor-ish vs indoor severo

Posizione bench-test outdoor

• NMEA: 4243.04543 N, 01206.46134 E
• Decimal: 42.71742° N, 12.10769° E (Orvieto centro)
• 🗺️ Google Maps link

🎯 Cosa significa per il prodotto Visla

L’aggiunta delle costellazioni Galileo dimezza HDOP (2.13 → 1.11) → riduce drift in canyon urbani (Milano, Roma, ecc.) dove GPS-only soffre di multipath.

Verdetto confermato:

• Visla Tag (low-power, suburban): → MAX-M10S (Qwiic, 25mW, GPS L1 sufficiente)
• Visla Auto premium (urban, accuracy critica): → DAN-F10N (dual-band, multi-costellazione, anti-jamming)

Il salto $25 → $60 vale i ~$35 extra solo se il prodotto opera in canyon urbano o accuracy < 3m è feature.

🔋 Power profiling bench-test 2026-06-08

Setup dual-monitor: FNB58 inline (Bluetooth realtime → Mac) + GPS NMEA (USB-C → Mac), entrambi letti contemporaneamente dal nuovo tool visla-power-monitor per 60s.

⭐ Tool nuovo Visla bench: tools/visla-power-monitor/visla_power_monitor.py — riusabile per QUALSIASI DUT (GPS, modem, IMU, MCU). Salva CSV power+GPS + JSON summary. Vedi tools/visla-power-monitor/README.md per uso.

Misure live (sistema breakout COMPLETO)

⚠️ Decomposizione consumo (overhead breakout)

Il consumo del sistema breakout è ~2× quello del chip puro u-blox DAN-F10N a causa degli accessori SparkFun:

Implicazione per Visla v2 PCB custom: su design ottimizzato (no CH340, no LEDs, LDO ottimo) il consumo del chip GPS solo è ~13 mA → autonomia 2× rispetto al breakout.

🔋 Autonomia calcolata (sistema breakout completo, continuous tracking)

⚠️ Per Visla Tag battery-powered questi numeri sono inaccettabili (1.5 giorni vs target 6+ mesi).

• Servirebbe u-blox power save mode (PSMOO) con on/off duty cycling
• O chip puro su PCB Visla custom + PSM (target ~5 mA avg → 200h+ con 1000 mAh)
• O modulo single-band L1 only (MAX-M10S) che consuma 3× meno

📊 Confronto con datasheet

TODO follow-up

• Test full outdoor sul balcone aperto: aggancio BeiDou + L5, target HDOP <0.8
• Misurare consumo in u-blox Power Save Mode (PSMOO) con on/off duty cycling
• Confronto consumi diretto MAX-M10S vs DAN-F10N (stesso FNB58, stesso setup)
• u-center 2 setup su Mac: configurare AssistNow per TTFF <2s
• Integrazione UART2 su sketch visla-v2-prototype (IO47/IO48 LilyGO)
• Test in movimento (passeggiata Orvieto centro) per drift/jitter realistico
• Caratterizzazione consumo PCB Visla v2 custom (no CH340, no LEDs)

🧪 Bench-test #3 2026-06-24 — config “Visla tracker” via pyubx2 + dual-band L5 confermato

Sessione di configurazione e verifica via PyGPSClient + pyubx2 su Mac (no u-center). Modulo collegato all’FTDI FT232R (/dev/cu.usbserial-BG00W8YJ) per i dati e alimentato dal DPS-150 (3.3 V, 17.6 mA misurati).

⚠️ Gotcha scoperti al bench (importanti per il F10)

1. Baud 38400, non 9600 — il F10 default è 38400. A 9600 si leggono solo byte-spazzatura (baud mismatch).
2. GND comune obbligatorio — alimentando dal DPS-150 e leggendo dall’FTDI, le due masse vanno unite: senza GND comune l’UART legge 0 byte anche col GPS acceso e funzionante (verificato: corrente regolare ma silenzio totale finché GND non condiviso).
3. VALGET fa NAK dell’intero batch se anche una sola chiave è sconosciuta (a differenza dell’M10 che è tollerante) → su F10 leggere/scrivere le chiavi una alla volta, o solo chiavi sicuramente valide.
4. Il F10 emette anche frame RTCM3 (0xD3…) sull’UART1 di default.
5. Identità reale via MON-VER: MOD=DAN-F10N · FW=SPGL1L5 6.00 (confermato F10 dual-band, non M10).

Config di fabbrica letta (RAM)

Config “tracker” applicata (RAM+BBR, ACK-ACK, riletta OK)

Risultato (indoor, antenna vicino finestra)

NAV-PVT: fix 3D · 8 sat · 42.71751 N, 12.10772 E · 312–335 m · HDOP 1.31
Segnali agganciati: GPS L1 + GPS L5 (sigId 7) + Galileo E1  → dual-band confermato ✅
MON-RF:  jammingState=1 (OK) · agcCnt 6510 · noise 87

Log NMEA raw: sparkfun-dan-f10n-2026-06-24-config-tracker.nmea — 30s / 450 frame, post-config (NAV-PVT in UBX + NMEA misti).

Script riproducibile: stessa logica dello script tracker dell’ublox-max-m10s ma a 38400 baud e chiavi F10.

🔋 Test sleep RXM-PMREQ (backup software, wake via UART) — 2026-06-24

Misurato col DPS-150 (chip alimentato a 3.3 V diretto, no CH340/LED → quasi chip puro):

Come si fa: UBX-RXM-PMREQ con backup=1, duration=0 (infinita), uartrx=1 → il chip va in µA tenendo ora+effemeridi in BBR; si sveglia mandando un byte qualsiasi sull’UART (o pin EXTINT). In sleep l’output NMEA si ferma (verifica: 34→2 frame/2s).

Implicazione Visla Auto (pattern MCU-driven, il F10 non ha PSM cyclic):

veicolo in moto → tracking 19 mA
veicolo fermo   → RXM-PMREQ → µA (≈0)        ← risparmio ~100% sul GPS
movimento (IMU) → byte UART → sveglio ~1s → fix in pochi s (outdoor)

📶 A-GNSS / AssistNow — stato sul device (2026-06-24)

CFG_ANA_USE_ANA = 0 di default → AssistNow Autonomous DISABILITATO. Attivato al bench con CFG_ANA_USE_ANA=1 (RAM+BBR, ACK-ACK) → NAV-AOPSTATUS aopCfg=1. Gratis, on-chip, niente rete: non migliora l’accuratezza del fix corrente ma il TTFF al prossimo avvio (predice ~3 giorni di orbite → no ri-download effemeridi). ⚠️ Per calcolare l’AOP (status>0) serve scaricare le effemeridi con buon segnale: indoor resta status=0 (idle). Beneficio misurabile solo con cold-start outdoor a confronto. Per A-GNSS Online/Offline a flotta (10k+ device) → self-host dalle effemeridi pubbliche (RINEX BRDC), non il token u-blox. ⚠️ Sul F10 l’A-GNSS lavora solo su L1C/A + E1 (non sulle bande L5).

📊 Consumi — ufficiali (chip) vs misurati Visla (modulo)

📄 Ufficiali u-blox (chip DAN-F10N, datasheet R04, VCC 3.0V) — dal più al meno consumo

⚠️ Il F10 dual-band non ha PSM cyclic (no CFG-PM): per risparmiare o tracking continuo (~21 mA) o sleep/backup (µA). Niente modalità intermedia low-power come l’M10.

🧪 Misurati Visla (modulo SparkFun, FNB58 @5V, 08/06/2026)

La differenza (28.5 mA sistema vs ~13 mA chip) è l’overhead del breakout: CH340 USB-UART + regolatore 5V→3.3V + LED. Il dual-band F10 consuma ~2× l’M10 (21 vs 10 mA chip) per via delle 2 catene RF L1+L5. Dettaglio test →

📡 Set comandi completo (u-blox F10 dual-band)

Il DAN-F10N (F10 dual-band L1+L5) parla UBX (binario) + NMEA 2.1→4.11. ✅ Set verificato e completo dalla u-blox F10 SPG 6.00 Interface Description (UBX-23002975, 181 pag.): 67 messaggi UBX + 26 NMEA = 93 totali, + 28 gruppi config (centinaia di chiavi). Tutti elencati sotto con descrizione.

🆚 Differenze F10 vs M10 (dual-band, verificate dallo spec)

🛰️ UBX-NAV (0x01) — navigazione · 26 messaggi

⚙️ UBX-CFG (0x06) — configurazione · 5 messaggi

(Niente messaggi CFG legacy: tutto via chiavi VALSET/VALGET.)

📶 UBX-MGA (0x13) — A-GNSS / AssistNow · 9 messaggi

⚠️ Niente MGA-GLO (il F10 non supporta GLONASS). A-GNSS solo L1C/A + E1.

🔋 UBX-RXM (0x02) · 🩺 UBX-MON (0x0a) · 🔐 UBX-SEC (0x27)

📋 UBX-ACK (0x05) · UBX-INF (0x04) · UBX-TIM (0x0d) · UBX-UPD (0x09)

📜 NMEA standard (21) + PUBX proprietari (5)

🗂️ Gruppi config (CFG-* via VALSET, dallo spec F10)

CFG-SIGNAL (L1/L5 per costellazione), CFG-BDS (BeiDou), CFG-NAVMASK (satellite mask), CFG-NAVSPG, CFG-RATE, CFG-MSGOUT, CFG-ANA (AssistNow), CFG-MOT, CFG-ITFM, CFG-SBAS (EGNOS/WAAS/MSAS/GAGAN/BDSBAS/KASS/SouthPAN), CFG-QZSS, CFG-TP, CFG-SEC (lockdown, secure boot), CFG-HW (antenna switch), CFG-INFMSG, CFG-RINV, CFG-UART1/I2C/SPI (+INPROT/OUTPROT). ⚠️ niente CFG-PM (no PSM config) né CFG-BATCH.

🔗 Risorse

• 🛒 SparkFun DAN-F10N Breakout ~$70
• 📖 SparkFun Hookup Guide
• ⚡ KiCad project + Gerber (GitHub)
• 🌐 3D PCB Viewer + BOM educativa ↗ — viewer interattivo del breakout SparkFun
• 🧠 Vai alla chip card u-blox DAN-F10N — specs + bench note del chip