GPS模块开发详解(转)

一、了解硬件
我使用的GPS模块型号为UBX-M8030

参看：UBX-M8030 系列
参看：UBX-M8030 datasheet

1、查看一下它的特性：
多用途 GNSS 芯片，提供三种产品等级
最多可并发接收 3 个 GNSS（GPS、伽利略、GLONASS、北斗）
行业领先的 -167 dBm 导航灵敏度
业界最低电流消耗
在城市峡谷中具有绝佳的定位精度
安全性和完整性保护
支持所有的卫星增强系统
车载级芯片的工作温度为 -40°至 +105°C
##2、原理图

可以看出与MCU相连的只有RXD、TXD、GPS_POW三个引脚

其中GPS_POW 模块主电源使能引脚：
用来使能BL9198稳压芯片输入5v输出3.3v

同4G模块一样，GPS_POW 引脚，高电平GPS工作，低电平GPS不工作。

#define    GPS_POWER_ON()            (GPIO_SetBits    (BSP_GPIOA_PORTS, BSP_GPIOA_GPS_POWEN_PINS))
#define    GPS_POWER_OFF()            (GPIO_ResetBits    (BSP_GPIOA_PORTS, BSP_GPIOA_GPS_POWEN_PINS))
1
2
这里不做过多讲解了。

二、软件部分
1、初始化
首先明确一下，我们一共使用了4个串口：

4G模块 – USART1
GPS – USART2
BLE – USART3
DEBUG – UART4

###串口初始化
其中串口初始化部分我就不讲了，参看：STM32开发 – 串口详解

需要注意的两点：
1、串口时钟使能
USART2是挂载在 APB1 下面的外设，所以使能函数为：

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2, ENABLE);  
1
2、GPIO端口模式设置
TX的GPIO工作模式为：GPIO_Mode_AF_PP;//复用推挽输出
RX的GPIO工作模式为：GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空输入或者上拉输入
###DMA配置
通过DMA方式接收GPS过来的数据。

void GpsRxDMACfg( uint8_t buf[],uint16_t BufferSize)
{
    DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;

    RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);  //开启DMA1时钟
      USART_DMACmd(USART2, USART_DMAReq_Rx, ENABLE);   //打开串口2 DMA接收使能  开启串口DMA接收
      
    DMA_DeInit(GPS_RxDMA_Ch);  //恢复缺省值
      DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (uint32_t)&(USART2->DR); //设置USART2发送数据寄存器
      DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (uint32_t)buf; //设置发送缓冲区首地址
      DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC; //设置外设位目标，内存缓冲区->外设寄存器
      DMA_InitStructure.DMA_BufferSize = BufferSize; //需要发送的字节数
      DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable; //外设地址不做增加调整，调整不调整都是DMA自动实现的
      DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable; //内存缓冲区地址增加调整
      DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte; //外设数据宽度8位，1个字节
      DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte; //内存数据宽度8位，1个字节
      DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Circular; //单次传输模式
      DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_High; //优先级设置
      DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable; //关闭内存到内存的DMA模式
      DMA_Init(GPS_RxDMA_Ch, &DMA_InitStructure); //写入配置
      DMA_Cmd(GPS_RxDMA_Ch, ENABLE); //开启DMA通信，等待接收数据
}

这里留下一个小疑问，DMA是什么作用？
参看：STM32开发 – DMA详解

三、GNSS卫星协议
参看：GNSS卫星协议

NMEA(National Marine Electronics Association) 0183协议简介
NMEA 0183 是美国国家海洋电子协会为海用电子设备制定的标准格式，是一种航海、海运方面有关于数字信号传递的标准，此标准定义了电子信号所需要的传输协议，传输数据时间。这个协议是文本格式的。大致格式如下：

NMEA0183消息输出格式 ： $–sss,df1,df2,…[CR][LF]
数据标识是表示某种卫星发射。 --标识如下：

各主要 GNNS 消息内容识别码的含义如下：
GGA：时间、位置、定位数据
GLL：经纬度,UTC时间和定位状态
GSA：接收机模式和卫星工作数据,包括位置和水平/竖直稀释精度等。稀释精度（Dilution of Precision）是个地理定位
术语.一个接收器可以在同一时间得到许多颗卫星定位信息，但在精密定位上，只要四颗卫星讯号即已足够了
GSV：接收机能接收到的卫星信息，包括卫星 ID，海拔，仰角，方位角，信噪比（SNR）等
RMC：日期，时间，位置，方向，速度数据。是最常用的一个消息
VTG：方位角与对地速度
MSS：信噪比(SNR),信号强度，频率，比特率
ZDA：时间和日期数据
注： GNSS系统还含有一些未在此列出的其它信号，特定软硬件平台只能处理的特定的信号

与地理信息密切相关的消息及其所含主要内容如下，各消息之间的信息字段有出入也有重复，在一轮消息循环里，各消息相同的字段中包含相同的地理数据，可综合多个消息来获取完整的数据。

各信息内容识别码下的信号分析如下：
1. GGA(时间、位置、定位数据)
例样数据：
$–GGA,1661229.478,3723.2475,N,12158.3416,W,1,07,1.0,9.0,M,7.3,M, ,0000*18

2. GLL(经纬度,UTC时间和定位状态)
例样数据：
$–GLL,3723.2475,N,12158.3416,W,161229.487,A,0*2C

3. GSA(接收机模式和卫星工作数据,包括位置和水平/竖直稀释精度等)
例样数据：
$–GSA,A,3,07,02,26,27,09,04,15, , , , , ,1.8,1.0,1.5*33

4． GSV(接收机能接收到的卫星信息，包括卫星ID，仰角，方位角，信噪比（SNR）等)
例样数据：
$–GSV,2,1,07,07,79,048,42,02,51,062,43,26,36,256,42,27,27,138,42*71

$–GSV,2,2,07,09,23,313,42,04,19,159,41,15,12,041,42*41
这两条语句描述一个完整的卫星信息（这里共描述7颗卫星，每颗卫星的描述部分已用不同颜色标出），每颗卫星用4个段来描述：卫星ID（又称随机伪代码， PRC）、卫星高程（仰角，卫星和接收点连线与水平面的夹角）、方位角（连线在水平面上的投影与正北方向的顺时针旋转夹角）、信噪比。

5. MSS(信噪比(SNR),信号强度，频率，比特率)
例样数据：
$–MSS,55,27,318.0,100,*66

6. RMC(日期，时间，位置，方向，速度数据。是最常用的一个消息)
例样数据：
$–RMC,161229.487,A,3723.2475,N,12158.3416,W,0.13,309.62,120598, , ,A*10
这条语句基本上包含了GPS应用程序所需的全部数据：纬度、经度、速度、方向、卫星时间、状态以及磁场变量

7. VTG(方位角与对地速度)
例样数据：
$–VTG,309.62,T, ,M,0.13,N,0.2,K,A*6E

8. TXT(短文本信息传送)
例样数据：
$–TXT,01,01,01,ANTENNA OK*2B

四、数据接收
我们知道了GPS使用的是USART2，DMA接收使能
参看：STM32开发 – DMA详解

一个比较重要的函数，获取当前剩余数据量大小：

uint16_t DMA_GetCurrDataCounter(DMA_Channel_TypeDef* DMAy_Channelx)
1
则：
先配置DMA

GpsRxDMACfg( GpsTransferBuffer,DEF_GPS_RBUFSIZE );   
//GpsTransferBuffer为接收buffer，DEF_GPS_RBUFSIZE 为设置的接收buffer大小（512）
1
2
根据设置的接收buff大小减去当前剩余数据量，得到当前接收数据大小。

curcount = DEF_GPS_RBUFSIZE - DMA_GetCurrDataCounter( GPS_RxDMA_Ch );    
1
五、GNNS 消息解析
最重要的是将接收到的GNNS 消息解析，提取出自己想要的数据。

这部分根据GNNS 消息格式来看。

举个栗子：
$GPGSV,2,1,07,07,79,048,42,02,51,062,43,26,36,256,42,27,27,138,42*71

$GPGSV,2,2,07,09,23,313,42,04,19,159,41,15,12,041,42*41

循环到接收buffer里 '$'位置，然后为信息内容识别码 GPGSV，然后就是数逗号。
最后提取想要的数据。

gps.c 代码如下：

#include "gps.h" 
#include "led.h" 
#include "delay.h"                                    
#include "usart3.h"                                    
#include "stdio.h"     
#include "stdarg.h"     
#include "string.h"     
#include "math.h"
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////     
//本程序只供学习使用，未经作者许可，不得用于其它任何用途
//ALIENTEK STM32F103开发板
//ATK-S1216F8 GPS模块驱动代码       
//正点原子@ALIENTEK
//技术论坛:www.openedv.com
//修改日期:2015/04/11
//版本：V1.0
//版权所有，盗版必究。
//Copyright(C) 广州市星翼电子科技有限公司 2014-2024
//All rights reserved                              
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////        

const u32 BAUD_id[9]={4800,9600,19200,38400,57600,115200,230400,460800,921600};//模块支持波特率数组
//从buf里面得到第cx个逗号所在的位置
//返回值:0~0XFE,代表逗号所在位置的偏移.
//       0XFF,代表不存在第cx个逗号                              
u8 NMEA_Comma_Pos(u8 *buf,u8 cx)
{                 
    u8 *p=buf;
    while(cx)
    {         
        if(*buf=='*'||*buf<' '||*buf>'z')return 0XFF;//遇到'*'或者非法字符,则不存在第cx个逗号
        if(*buf==',')cx--;
        buf++;
    }
    return buf-p;     
}
//m^n函数
//返回值:m^n次方.
u32 NMEA_Pow(u8 m,u8 n)
{
    u32 result=1;     
    while(n--)result*=m;    
    return result;
}
//str转换为数字,以','或者'*'结束
//buf:数字存储区
//dx:小数点位数,返回给调用函数
//返回值:转换后的数值
int NMEA_Str2num(u8 *buf,u8*dx)
{
    u8 *p=buf;
    u32 ires=0,fres=0;
    u8 ilen=0,flen=0,i;
    u8 mask=0;
    int res;
    while(1) //得到整数和小数的长度
    {
        if(*p=='-'){mask|=0X02;p++;}//是负数
        if(*p==','||(*p=='*'))break;//遇到结束了
        if(*p=='.'){mask|=0X01;p++;}//遇到小数点了
        else if(*p>'9'||(*p<'0'))    //有非法字符
        {    
            ilen=0;
            flen=0;
            break;
        }    
        if(mask&0X01)flen++;
        else ilen++;
        p++;
    }
    if(mask&0X02)buf++;    //去掉负号
    for(i=0;i     {  
        ires+=NMEA_Pow(10,ilen-1-i)*(buf[i]-'0');
    }
    if(flen>5)flen=5;    //最多取5位小数
    *dx=flen;             //小数点位数
    for(i=0;i     {  
        fres+=NMEA_Pow(10,flen-1-i)*(buf[ilen+1+i]-'0');
    } 
    res=ires*NMEA_Pow(10,flen)+fres;
    if(mask&0X02)res=-res;           
    return res;
}                                   
//分析GPGSV信息
//gpsx:nmea信息结构体
//buf:接收到的GPS数据缓冲区首地址
void NMEA_GPGSV_Analysis(nmea_msg *gpsx,u8 *buf)
{
    u8 *p,*p1,dx;
    u8 len,i,j,slx=0;
    u8 posx;        
    p=buf;
    p1=(u8*)strstr((const char *)p,"$GPGSV");
    len=p1[7]-'0';                                //得到GPGSV的条数
    posx=NMEA_Comma_Pos(p1,3);                     //得到可见卫星总数
    if(posx!=0XFF)gpsx->svnum=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx);
    for(i=0;i     {     
        p1=(u8*)strstr((const char *)p,"$GPGSV");  
        for(j=0;j<4;j++)
        {      
            posx=NMEA_Comma_Pos(p1,4+j*4);
            if(posx!=0XFF)gpsx->slmsg[slx].num=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx);    //得到卫星编号
            else break; 
            posx=NMEA_Comma_Pos(p1,5+j*4);
            if(posx!=0XFF)gpsx->slmsg[slx].eledeg=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx);//得到卫星仰角 
            else break;
            posx=NMEA_Comma_Pos(p1,6+j*4);
            if(posx!=0XFF)gpsx->slmsg[slx].azideg=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx);//得到卫星方位角
            else break; 
            posx=NMEA_Comma_Pos(p1,7+j*4);
            if(posx!=0XFF)gpsx->slmsg[slx].sn=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx);    //得到卫星信噪比
            else break;
            slx++;       
        }   
         p=p1+1;//切换到下一个GPGSV信息
    }   
}
//分析BDGSV信息
//gpsx:nmea信息结构体
//buf:接收到的GPS数据缓冲区首地址
void NMEA_BDGSV_Analysis(nmea_msg *gpsx,u8 *buf)
{
    u8 *p,*p1,dx;
    u8 len,i,j,slx=0;
    u8 posx;        
    p=buf;
    p1=(u8*)strstr((const char *)p,"$BDGSV");
    len=p1[7]-'0';                                //得到BDGSV的条数
    posx=NMEA_Comma_Pos(p1,3);                     //得到可见北斗卫星总数
    if(posx!=0XFF)gpsx->beidou_svnum=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx);
    for(i=0;i     {     
        p1=(u8*)strstr((const char *)p,"$BDGSV");  
        for(j=0;j<4;j++)
        {      
            posx=NMEA_Comma_Pos(p1,4+j*4);
            if(posx!=0XFF)gpsx->beidou_slmsg[slx].beidou_num=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx);    //得到卫星编号
            else break; 
            posx=NMEA_Comma_Pos(p1,5+j*4);
            if(posx!=0XFF)gpsx->beidou_slmsg[slx].beidou_eledeg=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx);//得到卫星仰角 
            else break;
            posx=NMEA_Comma_Pos(p1,6+j*4);
            if(posx!=0XFF)gpsx->beidou_slmsg[slx].beidou_azideg=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx);//得到卫星方位角
            else break; 
            posx=NMEA_Comma_Pos(p1,7+j*4);
            if(posx!=0XFF)gpsx->beidou_slmsg[slx].beidou_sn=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx);    //得到卫星信噪比
            else break;
            slx++;       
        }   
         p=p1+1;//切换到下一个BDGSV信息
    }   
}
//分析GNGGA信息
//gpsx:nmea信息结构体
//buf:接收到的GPS数据缓冲区首地址
void NMEA_GNGGA_Analysis(nmea_msg *gpsx,u8 *buf)
{
    u8 *p1,dx;             
    u8 posx;    
    p1=(u8*)strstr((const char *)buf,"$GNGGA");
    posx=NMEA_Comma_Pos(p1,6);                                //得到GPS状态
    if(posx!=0XFF)gpsx->gpssta=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx);    
    posx=NMEA_Comma_Pos(p1,7);                                //得到用于定位的卫星数
    if(posx!=0XFF)gpsx->posslnum=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx); 
    posx=NMEA_Comma_Pos(p1,9);                                //得到海拔高度
    if(posx!=0XFF)gpsx->altitude=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx);  
}
//分析GNGSA信息
//gpsx:nmea信息结构体
//buf:接收到的GPS数据缓冲区首地址
void NMEA_GNGSA_Analysis(nmea_msg *gpsx,u8 *buf)
{
    u8 *p1,dx;             
    u8 posx; 
    u8 i;   
    p1=(u8*)strstr((const char *)buf,"$GNGSA");
    posx=NMEA_Comma_Pos(p1,2);                                //得到定位类型
    if(posx!=0XFF)gpsx->fixmode=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx);    
    for(i=0;i<12;i++)                                        //得到定位卫星编号
    {
        posx=NMEA_Comma_Pos(p1,3+i);                     
        if(posx!=0XFF)gpsx->possl[i]=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx);
        else break; 
    }                  
    posx=NMEA_Comma_Pos(p1,15);                                //得到PDOP位置精度因子
    if(posx!=0XFF)gpsx->pdop=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx);  
    posx=NMEA_Comma_Pos(p1,16);                                //得到HDOP位置精度因子
    if(posx!=0XFF)gpsx->hdop=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx);  
    posx=NMEA_Comma_Pos(p1,17);                                //得到VDOP位置精度因子
    if(posx!=0XFF)gpsx->vdop=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx);  
}
//分析GNRMC信息
//gpsx:nmea信息结构体
//buf:接收到的GPS数据缓冲区首地址
void NMEA_GNRMC_Analysis(nmea_msg *gpsx,u8 *buf)
{
    u8 *p1,dx;             
    u8 posx;     
    u32 temp;       
    float rs;  
    p1=(u8*)strstr((const char *)buf,"$GNRMC");//"$GNRMC",经常有&和GNRMC分开的情况,故只判断GPRMC.
    posx=NMEA_Comma_Pos(p1,1);                                //得到UTC时间
    if(posx!=0XFF)
    {
        temp=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx)/NMEA_Pow(10,dx);         //得到UTC时间,去掉ms
        gpsx->utc.hour=temp/10000;
        gpsx->utc.min=(temp/100)%100;
        gpsx->utc.sec=temp%100;          
    }    
    posx=NMEA_Comma_Pos(p1,3);                                //得到纬度
    if(posx!=0XFF)
    {
        temp=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx);              
        gpsx->latitude=temp/NMEA_Pow(10,dx+2);    //得到°
        rs=temp%NMEA_Pow(10,dx+2);                //得到'         
        gpsx->latitude=gpsx->latitude*NMEA_Pow(10,5)+(rs*NMEA_Pow(10,5-dx))/60;//转换为° 
    }
    posx=NMEA_Comma_Pos(p1,4);                                //南纬还是北纬 
    if(posx!=0XFF)gpsx->nshemi=*(p1+posx);                     
     posx=NMEA_Comma_Pos(p1,5);                                //得到经度
    if(posx!=0XFF)
    {                                                  
        temp=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx);              
        gpsx->longitude=temp/NMEA_Pow(10,dx+2);    //得到°
        rs=temp%NMEA_Pow(10,dx+2);                //得到'         
        gpsx->longitude=gpsx->longitude*NMEA_Pow(10,5)+(rs*NMEA_Pow(10,5-dx))/60;//转换为° 
    }
    posx=NMEA_Comma_Pos(p1,6);                                //东经还是西经
    if(posx!=0XFF)gpsx->ewhemi=*(p1+posx);         
    posx=NMEA_Comma_Pos(p1,9);                                //得到UTC日期
    if(posx!=0XFF)
    {
        temp=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx);                         //得到UTC日期
        gpsx->utc.date=temp/10000;
        gpsx->utc.month=(temp/100)%100;
        gpsx->utc.year=2000+temp%100;          
    } 
}
//分析GNVTG信息
//gpsx:nmea信息结构体
//buf:接收到的GPS数据缓冲区首地址
void NMEA_GNVTG_Analysis(nmea_msg *gpsx,u8 *buf)
{
    u8 *p1,dx;             
    u8 posx;    
    p1=(u8*)strstr((const char *)buf,"$GNVTG");                             
    posx=NMEA_Comma_Pos(p1,7);                                //得到地面速率
    if(posx!=0XFF)
    {
        gpsx->speed=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx);
        if(dx<3)gpsx->speed*=NMEA_Pow(10,3-dx);                  //确保扩大1000倍
    }
}  
//提取NMEA-0183信息
//gpsx:nmea信息结构体
//buf:接收到的GPS数据缓冲区首地址
void GPS_Analysis(nmea_msg *gpsx,u8 *buf)
{
    NMEA_GPGSV_Analysis(gpsx,buf);    //GPGSV解析
    NMEA_BDGSV_Analysis(gpsx,buf);    //BDGSV解析
    NMEA_GNGGA_Analysis(gpsx,buf);    //GNGGA解析     
    NMEA_GNGSA_Analysis(gpsx,buf);    //GPNSA解析
    NMEA_GNRMC_Analysis(gpsx,buf);    //GPNMC解析
    NMEA_GNVTG_Analysis(gpsx,buf);    //GPNTG解析
}
///////////////////////////////////////////UBLOX 配置代码/////////////////////////////////////
////检查CFG配置执行情况
////返回值:0,ACK成功
////       1,接收超时错误
////       2,没有找到同步字符
////       3,接收到NACK应答
u8 SkyTra_Cfg_Ack_Check(void)
{             
    u16 len=0,i;
    u8 rval=0;
    while((USART3_RX_STA&0X8000)==0 && len<100)//等待接收到应答   
    {
        len++;
        delay_ms(5);
    }         
    if(len<100)       //超时错误.
    {
        len=USART3_RX_STA&0X7FFF;    //此次接收到的数据长度 
        for(i=0;i         {
            if(USART3_RX_BUF[i]==0X83)break;
            else if(USART3_RX_BUF[i]==0X84)
            {
                rval=3;
                break;
            }
        }
        if(i==len)rval=2;                        //没有找到同步字符
    }else rval=1;                                //接收超时错误
    USART3_RX_STA=0;                            //清除接收
    return rval;  
}
//配置SkyTra_GPS/北斗模块波特率
//baud_id:0~8，对应波特率,4800/9600/19200/38400/57600/115200/230400/460800/921600      
//返回值:0,执行成功;其他,执行失败(这里不会返回0了)
u8 SkyTra_Cfg_Prt(u8 baud_id)
{
    SkyTra_baudrate *cfg_prt=(SkyTra_baudrate *)USART3_TX_BUF;
    cfg_prt->sos=0XA1A0;        //引导序列(小端模式)
    cfg_prt->PL=0X0400;            //有效数据长度(小端模式)
    cfg_prt->id=0X05;            //配置波特率的ID 
    cfg_prt->com_port=0X00;            //操作串口1
    cfg_prt->Baud_id=baud_id;         ////波特率对应编号
    cfg_prt->Attributes=1;           //保存到SRAM&FLASH
    cfg_prt->CS=cfg_prt->id^cfg_prt->com_port^cfg_prt->Baud_id^cfg_prt->Attributes;
    cfg_prt->end=0X0A0D;        //发送结束符(小端模式)
    SkyTra_Send_Date((u8*)cfg_prt,sizeof(SkyTra_baudrate));//发送数据给SkyTra   
    delay_ms(200);                //等待发送完成 
    usart3_init(BAUD_id[baud_id]);    //重新初始化串口3  
    return SkyTra_Cfg_Ack_Check();//这里不会反回0,因为UBLOX发回来的应答在串口重新初始化的时候已经被丢弃了.
} 
//配置SkyTra_GPS模块的时钟脉冲宽度
//width:脉冲宽度1~100000(us)
//返回值:0,发送成功;其他,发送失败.
u8 SkyTra_Cfg_Tp(u32 width)
{
    u32 temp=width;
    SkyTra_pps_width *cfg_tp=(SkyTra_pps_width *)USART3_TX_BUF;
    temp=(width>>24)|((width>>8)&0X0000FF00)|((width<<8)&0X00FF0000)|((width<<24)&0XFF000000);//小端模式
    cfg_tp->sos=0XA1A0;            //cfg header(小端模式)
    cfg_tp->PL=0X0700;        //有效数据长度(小端模式)
    cfg_tp->id=0X65    ;                //cfg tp id
    cfg_tp->Sub_ID=0X01;            //数据区长度为20个字节.
    cfg_tp->width=temp;          //脉冲宽度,us
    cfg_tp->Attributes=0X01;  //保存到SRAM&FLASH    
    cfg_tp->CS=cfg_tp->id^cfg_tp->Sub_ID^(cfg_tp->width>>24)^(cfg_tp->width>>16)&0XFF^(cfg_tp->width>>8)&0XFF^cfg_tp->width&0XFF^cfg_tp->Attributes;        //用户延时为0ns
    cfg_tp->end=0X0A0D;       //发送结束符(小端模式)
    SkyTra_Send_Date((u8*)cfg_tp,sizeof(SkyTra_pps_width));//发送数据给NEO-6M  
    return SkyTra_Cfg_Ack_Check();
}
//配置SkyTraF8-BD的更新速率       
//Frep:（取值范围:1,2,4,5,8,10,20,25,40,50）测量时间间隔，单位为Hz，最大不能大于50Hz
//返回值:0,发送成功;其他,发送失败.
u8 SkyTra_Cfg_Rate(u8 Frep)
{
    SkyTra_PosRate *cfg_rate=(SkyTra_PosRate *)USART3_TX_BUF;
     cfg_rate->sos=0XA1A0;        //cfg header(小端模式)
    cfg_rate->PL=0X0300;            //有效数据长度(小端模式)
    cfg_rate->id=0X0E;          //cfg rate id
    cfg_rate->rate=Frep;           //更新速率
    cfg_rate->Attributes=0X01;           //保存到SRAM&FLASH    .
    cfg_rate->CS=cfg_rate->id^cfg_rate->rate^cfg_rate->Attributes;//脉冲间隔,us
    cfg_rate->end=0X0A0D;       //发送结束符(小端模式)
    SkyTra_Send_Date((u8*)cfg_rate,sizeof(SkyTra_PosRate));//发送数据给NEO-6M 
    return SkyTra_Cfg_Ack_Check();
}
//发送一批数据给SkyTraF8-BD，这里通过串口3发送
//dbuf：数据缓存首地址
//len：要发送的字节数
void SkyTra_Send_Date(u8* dbuf,u16 len)
{
    u16 j;
    for(j=0;j     {
        while((USART3->SR&0X40)==0);//循环发送,直到发送完毕   
        USART3->DR=dbuf[j];  
    }    
}

其中字符串函数，和进制间转换、进制和字符串间转换有点难度。
参看：STM32开发 – 进制与字符串间的转换

六、GPS位置拾取
举个栗子：
gpsifo=092128.00,2948.63490,12127.56768,191218,12,0.57,0.015
对应：
时间分秒时,纬度,经度, RMC 时间日期,GGA卫星数,精度因子,VTG 方向,速度

其中，GPS精度因子大于7的GPS信息是不上报的

通过 GGA(时间、位置、定位数据)我们可以知道经纬度这些信息。
如得到的纬度和经度为：
2312.49700,11314.65422

具体参看方法：GPS经纬度的表示方法及换算

2312.49700,11314.65422
ddmm.mmmmm,dddmm.mmmmm

23°12′
0.49700′ * 60 = 29.82″

113°14′
0.65422′ * 60 = 39.25″
即：北纬N23°12′29.82″ 东经E113°14′39.25″

也可以这么算：
2312.49700,11314.65422
ddmm.mmmmm,dddmm.mmmmm

23°
12.49700′ / 60 = 0.2082833333°

113°
14.65422′ / 60 = 0.2442370000°
即：23.2082833333,113.2442370000

因此转换为应该为：
23.2082833333,113.2442370000
打开：GPS经纬度坐标拾取

就可以定位当前的位置。
当然你也可以反向查询当前位置的坐标地址。
参看：日常生活小技巧 – 百度地图坐标拾取

七、UBX-CFG
需要ublox-m8030设置成GPS+北斗模式，使用SBAS卫星增强系统。

查看相关手册
查看相关手册：u-blox 8 / u-blox M8 Receiver Description Including Protocol Specification

查看UBX-CFG：

我们重点关注的就是两个部分，UBX-CFG-GNSS(0x06 0x3E)和UBX-CFG-SBAS(0x06 0x16)

UBX-CFG-GNSS(0x06 0x3E)

UBX-CFG-SBAS(0x06 0x16)

UBX-CFG-NMEA(0x06 0x17)

u-center软件使用
上面的手册看完了，你以为这样我就会配置了吗？哈哈，太天真了。
我真的不会配置。。。
但是呢，u-center软件可以配置，并得到我要的报文。

1、在菜单栏选择Receiver->Port，选择对应的COM口和Baudrate

2、在菜单栏选择View->Text Console,查看相关输出信息

输出信息：

2、在菜单栏选择View->Messages View，进行配置

在Messages View中找到 UBX－>CFG－>GNSS(GNSS Config)，点击后会出现卫星模式设置对话框，我们可以设置成GPS+BeiDou

里面的16进制码就是我们要的报文咯，通过串口发送即可配置为GPS+北斗模式。

八、ublox-m8030设置成GPS+北斗模式和使用SBAS卫星增强系统
配置 UBX->CFG->CFG

配置 UBX->CFG->PRT
设置波特率

配置UBX->CFG->NMEA
在NMEA中选择NMEA的版本号为V4.1，查看GBGSV信息，同时还可以显示出北斗的SNR值

配置UBX->CFG->GNSS
设置成GPS+北斗模式和使用SBAS卫星增强系统的报文

通过查看u-center软件可以查看定位卫星：包含GPS/BD/SBAS

串口发送代码实现：

// UBX Protocol sync chars
#define UBX_SYNC_CHAR_1             (0xB5)     // First synchronization character of UBX Protocol
#define UBX_SYNC_CHAR_2             (0x62)     // Second synchronization character of UBX Protocol
#define UBX_MIN_SIZE                (8)    // sync-2, class-1, ID-1, size-2, crc-2
#define UBX_MAX_INCOMING_SIZE        (500)
#define UBX_INVALID_INCOMING_SIZE    (0xFFFF)

typedef enum /*__attribute__((__packed__)) UBX_CLASS_ID_t*/
{
    UBX_CLASS_NAV    = 0x01,
    UBX_CLASS_RXM    = 0x02,
    UBX_CLASS_INF    = 0x04,
    UBX_CLASS_ACK    = 0x05,
    UBX_CLASS_CFG    = 0x06,
    UBX_CLASS_MON    = 0x0A,
    UBX_CLASS_AID    = 0x0B,
    UBX_CLASS_TIM    = 0x0D,
} UBX_CLASS_ID;

typedef enum /*__attribute__((__packed__)) UBX_MSG_ID_t*/
{
    // NAV Class
    UBX_MSG_NAV_POSECEF    = 0x01,
    UBX_MSG_NAV_POSLLH    = 0x02,
    UBX_MSG_NAV_STATUS    = 0x03,
    UBX_MSG_NAV_DOP        = 0x04,
    UBX_MSG_NAV_SOL        = 0x06,
    UBX_MSG_NAV_VELECEF    = 0x11,
    UBX_MSG_NAV_VELNED    = 0x12,
    UBX_MSG_NAV_TIMEGPS    = 0x20,
    UBX_MSG_NAV_TIMEUTC    = 0x21,
    UBX_MSG_NAV_CLOCK    = 0x22,
    UBX_MSG_NAV_SVINFO    = 0x30,
    UBX_MSG_NAV_SBAS    = 0x32,
    
    // RXM Class
    UBX_MSG_RXM_SVSI    = 0x20,        // SV Status Info
    
    // ACK Class
    UBX_MSG_ACK_NAK        = 0x00,        // Not Acknowledged
    UBX_MSG_ACK_ACK        = 0x01,        // Acknowledged
    
    // class CFG
    UBX_CFG_PRT        = 0x00,        // Configure port
    UBX_CFG_MSG     = 0x01,        // Configure Message Rate
    UBX_CFG_INF     = 0x02,        // Configure Protocol
    UBX_CFG_RST     = 0x04,        // Perform Reset
    UBX_CFG_DAT     = 0x06,        // Set Standard Datum
    UBX_CFG_TP         = 0x07,        // Configure Time Pulse
    UBX_CFG_RATE     = 0x08,        // Configure Nav Rates
    UBX_CFG_CFG     = 0x09,        // Save/load configuration
    UBX_CFG_RXM     = 0x11,        // Configure Low Power Mode
    UBX_CFG_ANT     = 0x13,        // Configure Antenna
    UBX_CFG_SBAS     = 0x16,        // Configure SBAS
    UBX_CFG_NMEA    = 0x17,        // Configure NMEA Protocol
    UBX_CFG_USB        = 0x1B,        // Configure USB
    UBX_CFG_TMODE    = 0x1D,        // Save/load configuration
    UBX_CFG_NAVX5    = 0x23,        // Save/load configuration
    UBX_CFG_NAV5     = 0x24,        // Save/load configuration
    UBX_CFG_GNSS     = 0x3E,        // Save/load configuration

    // class MON
    UBX_CFG_MON_IO        = 0x02,        // I/O Status
    UBX_CFG_MON_VER        = 0x04,        // HW/SW Version
    UBX_CFG_MON_MSGPP    = 0x06,        // Message Parse/Process Status
    UBX_CFG_MON_RXBUF    = 0x07,        // RX Buffer Status
    UBX_CFG_MON_TXBUF    = 0x08,        // TX Buffer Status
    UBX_CFG_MON_HW        = 0x09,        // HW Status
} UBX_MSG_ID;

/*F************************************************************************
*
*   UINT16 gps_CalcChecksum()
*
*  Calculate the 16 Bit checksum as defined in the UBX protocol spec.
*/
static uint16_t gps_CalcChecksum(const uint8_t *Payload, uint16_t Length)
{
    uint16_t i;
    uint8_t  Ck_A        = 0;        // First Byte of Checksum
    uint8_t  Ck_B        = 0;        // Second Byte of Checksum
    uint16_t Checksum    = 0;        // Final result
    if (NULL != Payload){
        for (i = 0; i < Length; i++) {
            Ck_A = Ck_A + Payload[i];
            Ck_B = Ck_B + Ck_A;
        }
        Checksum = (Ck_A<<8) | Ck_B;
    }
    return (Checksum);
}

static uint8_t sendUbxMessage(uint8_t ClassId, uint8_t MsgId, uint8_t *Payload, uint16_t PayloadLength)
{
    static uint8_t ubxMessage[100];
    uint16_t Checksum = 0xFFFF, i = 0;

    if((Payload != NULL) && /*(PayloadLength > 0) && */(PayloadLength < sizeof(ubxMessage))){
        // Fill in the PacketArray to be sent to I2C
        //  UBX_SYNC_CHAR_1 will be passed to the i2c_Write in the RegAddr field.
        //  The Data structure starts with CHAR2
        ubxMessage[i++] = UBX_SYNC_CHAR_1;
        ubxMessage[i++] = UBX_SYNC_CHAR_2;
        ubxMessage[i++] = ClassId;
        ubxMessage[i++] = MsgId;
        ubxMessage[i++] = (uint8_t)(PayloadLength & 0xff);
        ubxMessage[i++] = (uint8_t)((PayloadLength >> 8) & 0xff);
        // Now the Payload
        memcpy(&ubxMessage[i], Payload, PayloadLength);
        i += PayloadLength;
        // Finally the Checksum
        {
            Checksum = gps_CalcChecksum(&ubxMessage[2], PayloadLength+4);   // Do not include Sync Char2.  Do include Class,ID,Length,Payload
            ubxMessage[i++] = (Checksum >> 8) & 0xff;
            ubxMessage[i++] = Checksum & 0xff;
        }
        ComSendByteFra(USART2, ubxMessage, i);
        return 0;
    }else
        return 2;
}

static uint8_t configPortGPS(uint8_t EnableNMEA)
{
    Uart portID 0x1, default disable out Protocl NMEA
    uint8_t PortCfgPayload[]={0x01, 0x00, 0x00, 0x00, 0xC0, 0x08,   \
    0x00, 0x00, 0x80, 0x25, 0x00, 0x00, 0x07, 0x00, 0x01, 0x00, \
    0x00, 0x00, 0x00, 0x00};

    if ( EnableNMEA )
    {
        PortCfgPayload[14] = 0x03;
    }

    return sendUbxMessage(UBX_CLASS_CFG,UBX_CFG_PRT, PortCfgPayload,sizeof(PortCfgPayload));
}

九、NMEA版本4.1介绍

文档里有这样一段话，建议希望使用NMEA协议的Beidou和/或Galieo客户，建议使用NMEA版本4.1，因为早期版本不支持这两个GNSS。

接下来我们需要了解一下NMEA版本4.1，如下图所示NMEA协议消息的结构：

标识符：
NMEA标准区分GNSS的方法之一是使用双字母消息标识符，‘Talker ID’。 u-blox接收器使用的特定Talker ID取决于设备型号和系统组态。
下表显示了将用于各种GNSS配置的Talker ID。

NMEA 4.1及以上版本的额外字段

消息概述
使用UBX协议消息UBX-CFG-MSG配置NMEA消息时，显示的类/ ID
应使用该表

对应的 UBX-CFG-MSG

十、卫星定位几个重要概念
参看：卫星定位几个重要概念

概念
1、GNSS的全称是全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System），它是泛指所有的卫星导航系统，包括全球的、区域的和增强的，如美国的GPS、俄罗斯的Glonass、欧洲的Galileo、中国的北斗卫星导航系统，以及相关的增强系统，如美国的WAAS（广域增强系统）、欧洲的EGNOS（欧洲静地导航重叠系统）和日本的MSAS（多功能运输卫星增强系统）等，还涵盖在建和以后要建设的其他卫星导航系统。
2、NMEA是美国国家海洋电子协会的简称，是GPS导航设备统一的RTCM标准协议。北斗协议和NMEA协议的数据格式一模一样，这两种协议的唯一区别是协议头不一样，如：NMEA协议：”GPGGA“，对应的北斗协议为”BDGGA“
另外，GNGGA表示GPS与北斗混合定位，比如定位的卫星共7颗，其中5颗是GPS定位，2颗是北斗定位
3、AGPS，辅助全球卫星定位系统，是一种GPS的运行方式。它可以利用手机基地站的资讯，配合传统GPS卫星，让定位的速度更快。
4、GPGSA(BDGSA)、GPGSV(BDGSV);GNGGA、GNGLL、GNRMC、GNVTG

经验分享
其中上面这段GNGGA表示GPS与北斗混合定位
困扰了我好久，我要做GPS+北斗模式定位，一开始以为可以同时获得GPS（GPGGA）和北斗（BDGGA）的定位信息。其实是不对的，GPS与北斗混合定位其定位信息为GNGGA。

比如之前获取的GPS信息：
（可用卫星数范围0~12）

这里的可用卫星数范围0~12由来：

十一、GPS飘移
什么是GPS的漂移？
用过GPS的人大概都有这种体会：当GPS终端静止的时候，其定位坐标（经纬度）经常在变，偶尔变化还比较大，甚至还会显示有速度。业内人士把这种现象称为“漂移”。

其实，GPS漂移不仅在静止的时候会产生，动态的时候也会产生，只不过漂移的程度没那么明显，产生的几率小些罢了，这是GPS的一个基本特性。（至于GPS为什么会产生漂移，了解GPS的定位原理就不难解释，在此不再详述。）

GPS的神奇就在于不论你走到哪里，它都知道你的位置坐标。然而在实际应用中，它也会让你感到难堪或委屈。

假如你是某单位司机，单位领导为了加强对车辆的管理，都装了GPS监控设备，限定车辆在某段时间内只能在某个指定的区域行驶，对违反该规定的司机作出处罚。也许某天你就会收到处罚通知：某时某刻，你违反了此项规定。而你却莫名其妙，深感委屈。如果你真的委屈了，请别怪管理人员，因为是“GPS出错了”，GPS当时发生了漂移，漂到其他一个地方而导致了“越区行驶”！

GPS漂移现象还会导致其他更多问题，如里程统计偏差较大。车辆停在单位门口一天，却显示其行驶里程为十几公里，甚至上百公里。由此可见，很多GPS应用中的问题都和“漂移现象”有关。

如果GPS漂移问题不能较好的解决，将会使越来越多的用户对GPS产生误解甚至怀疑，在一定程度上制约着GPS应用的推广。

导致GPS飘移的原因
参看：GPS定位不准及产生漂移的原因详解
参看：【GPS】导致GPS定位飘移的几种原因

1、天气情况
下雨天，空气中水分多，影响了信号的传输。这也是为什么夏季手机信号稍弱的原因，夏季雨多潮湿，再加之高温蒸发，使得空气中的水分变多，从而影响GPS信号的传输。

2.高楼因素影响GPS接受信号
在一些高层建筑物的低层或者地下建筑，如地下停车场、地下商场、地铁、隧道等，由于受到墙体的遮挡，室内信号衰减非常大，就形成了信号覆盖弱点，所以造成定位不精准，误差大等情况。

3.卫星数量
农村及偏僻地区上空安置卫星数量少，造成位置偏差大等情况。
当定位器搜索不到GPS信号而自动启用基站定位的话，则误差更大，范围几十到几百米都有可能。

4.信号传播过程
GPS信号从卫星向地面传输的过程中，会受到大气电离层、地面建筑物、森林、水面等因素 的影响，导致GPS接受器计算出现偏差，所以会出现漂移。尤其是车辆静止时，更容易出现飘移。博实结车载GPS的漂移一般是几十米范围内。

解决GPS漂移
参看：关于解决GPS定位设备：GPS静态漂移的方法
GPS漂移是GPS应用时需要处理的问题之一，漂移主要有两个方面，
第一， 速度过快，以至于GPS的响应时间短于当前运行速度，出现漂移；
第二， 在高大建筑密集或天气情况不好的地方，因为GPS信号经过多次的折、反射，造成信号误差，出现漂移。

GPS漂移的两种表现：静态位置漂移、速度（位置）漂移
静态速度漂移可以解决，不动时候为零。位置漂移是属于正常的，这是精度的问题，现在民用一般在10米以下，好的时候5米。另外测量型的精度很高，如果再用差分技术可以达到更高，不过这种产品很贵，用的少。

解决GPS漂移主要从两方面入手：

一、 主系统的设计主要减少在近距离内对GPS信号的干扰。
二、 软件处理。软件处理主要集中在导航软件处完成，导航软件会将坐标定位在道路之内，如果GPS接收到的信号超出道路的半径范围将自动过滤这个数据，并根据上次的速度及方向推算出当前点的位置。

对于GPS静态飘移，也有建议做软件判断：
1、检测到的状态为静止时，强制速度为0
2、速度为0时，强制方向为0
3、数据中的速度值为0时，就不去更新地图上的经纬度
4、通过比较上次定位数据的经纬度差的绝对值（同时包括时间）再来判断是否有慢速移动
5、对于车载终端，只能通过辅助手段来解决GPS静态飘移的问题，如通过检查ACC钥匙电的方法来检测是否为静态飘移，因为钥匙电是关闭时，车一定是不动的，另外有些GPS模块（UBLOX）可设置静止模式、行走模式、汽车模式、海上模式、飞行模式，通过设置这些参数来解决漂移问题。
6、通过判断PDOP（定位精度因子）来判断，是否要传当前这个定位经纬度数据，当PDOP值≥3.0时，定位精度会比较差，建议不要传这个经纬度数据，可以再GPGSA语句获得。
7、2D数据定位精度比较差，并且容易出现叠加飘移，所以也不建议上传数据，也可以再GPGSA里面获得。
8、在定位设备采用电子围栏方式处理，连续判断5-10次。如果该点连续判断5-10次在设置的围栏以外，可以确定该点确实处于移动状态，并出电子围栏以外，如果该点只有1次或者2次在电子围栏以外，可以判断该点是飘移出去的点，进行数据过滤，丢掉此点数据。

扩展：
参看：GPS漂移过滤算法
参看：计算两个GPS坐标的距离
参看：【GPS】GPS定位原理
参看：GPS坐标转化工具类
参看：GPS定位基本原理浅析
参看：10分钟开发 GPS 应用,了解一下
参看：GPS精度因子
参看：NMEA data

GPS定位要求要接收至少4颗卫星的位置才能完成定位，这是因为接收机的时钟和卫星的时钟存在差异，所以三颗卫星计算位置，另一颗卫星用来修正误差。

WGS84坐标系    地球坐标系，国际通用坐标系
GCJ02坐标系    火星坐标系，WGS84坐标系加密后的坐标系；Google国内地图、高德、QQ地图 使用
BD09坐标系    百度坐标系，GCJ02坐标系加密后的坐标系

HDOP（horizontal dilution of precision ）水平分量精度因子：为纬度和经度等误差平方和的开根号值。
DOP值的大小与GPS定位的误差成正比，DOP值越大，定位误差越大，定位的精度就低

获取信号强度??
查看相关手册，里面没有信号强度（GPMSS），只有信噪比（GPGSV）
NMEA标准中称为SNR（信噪比）的字段通常被称为信号强度。 SNR是原始信号强度的间接但更有用的值。 它的范围从0到99，并且根据NMEA标准具有dB单位，但是各个制造商发送具有不同起始编号的不同数字范围，因此这些值本身不一定用于评估不同的单位。 给定gps中的工作值范围通常在最低值和最高值之间显示大约25到35的差异，但是0是特殊情况，并且可以显示在视图中但未被跟踪的卫星上。
信噪比越大越好！！

原文：https://juyou.blog.csdn.net/article/details/82110535