ublox NEO-7 SPI接口数据读取调试总结

        最近在调试ublox NEO-7 GPS，主控芯片为TMS320C6722，这款DSP外设没有UART，所以用SPI总线与GPS进行通讯。最初想在网上搜一些关于SPI接口的ublox数据读取经验，但网上都是清一色的UART接口读取ublox数据。通过这两天阅读手册和在硬件上的实践调试，总算有了一些结果，所以总结下来，希望能给看到本文的网友提供些调试经验，也欢迎众网友与博主进行讨论。

        对于ublox的官方手册，需要看的应该就三个：1.MAX7-NEO7_HardwareIntegrationManual_(UBX-13003704)；2.NEO-7P_DataSheet_(UBX-13003787)；3.u-blox7-V14_ReceiverDescriptionProtocolSpec_Public_(GPS.G7-SW-12001)。其中1和2跟硬件设计联系较密切，可以只看其关于SPI的部分，第三部分讲的是通讯协议，需要仔细看。

        一、首先我们需要再强调一下SPI总线的特点。SPI总线的传输是需要首先确定主机和从机的，ublox手册上指出当采用NEO-7上的SPI接口时GPS作为从机，与其连接的MCU作为主机；这里的SPI总线为四线连接：MISO、MOSI、CLK（时钟引脚）、CS（片选引脚）；SPI传输时时钟信号由主机提供，也就是传输频率由主机确定；传输总是由主机先发送数据触发传输开始，也就是说如果主机不发送数据的话，主从机之间是无法进行数据通信的，而且主从机的传输总是同步进行。 手册上说NMEA与UBX协议对于SPI接口来说都支持，然后问题来了：用UART进行与GPS通信时，NMEA协议的GGA、GLL、GSA、GSV、RMC、VTG信息是定周期向MCU发送的，对于异步通信的UART来说只要打开接收中断，当有数据来时只要进入中断接收数据就可以。而对于SPI总线来说，由于其是全双工同步通信，所以如果MCU没有首先发数据的话，即使GPS向MCU发数据，这些数据也不会被MCU接收。

        二、关于MCU与ublox通信的一些总结：

              1.在上面提到的手册2中有一点需要注意：

        截图中有个 tINTI，Initialization Time，在MCU程序中需要将片选引脚拉低然后500us后再使能SPI。可以在拉低片选引脚后简单的做一个for循环，估计大于500us后再去使能SPI，但是这样做有些不专业而且浪费CPU，可以用定时器去做。

        2.SPI的一些配置在手册3中可以查到，手册3的附录中，MCU方的SPI设置需要与其相对应

        上面没有提到数据长度，可以推测GPS的SPI只能传输8位数据长度，在写MCU方的SPI驱动时这一点要注意。

        3.因为SPI为同步传输，所以数据的传输开始必须由MCU触发。虽然NMEA协议周期向MCU发送数据，但是如果MCU不首先发送数据的话，MCU就会忽略GPS发过来的这些数据，即使打开SPI接收中断，也不会进入中断。

        

       注意看黄色部分，当主从机都空闲时互相发送0xFF。

       所以如果想收到NMEA的数据可以这样做：MCU需要打开SPI的接收中断，若想开始接收GPS发送过来的数据，在主程序中向GPS发送一个0xFF，这样就开始了MCU与GPS之间的同步传输。当有数据过来时，MCU就会进入SPI接收中断，在接收中断中需要做的事有两件：接收数据，存入数组；发送0xFF。如果不在中断中向GPS返回个0xFF，那么数据传输就会中断。经过在硬件中的试验，因为GPS的NMEA协议周期向MCU发送数据，所以在不发送NMEA协议时，GPS向MCU发送的全为0xFF。

                                          

        上面的截图是按上述步骤做时MCU从GPS接收到的数据。把接收到的数据放在的数组SPI_RX_BUF中。由于是在室内测的，所以发过来的信息基本就是空信息，也就是2C2C2C........2C为逗号的ASCII。将上面的协议翻译后，就是GGA、GLL、GSA、GSV、RMC、VTG各条信息。中间一堆一堆的FF是GPS不发送NMEA信息时向MCU返还的数据。

        4.还有就是ublox的SPI接口也支持UBX协议，用UBX协议可对GPS做些设置，当然也能获得UBX协议的经纬度信息，而不用NMEA协议的经纬度信息。

        假如我想通过UBX协议获取天线配置信息，我需要向GPS发送CFG_ANT信息，GPS在收到信息后会立即向MCU返还天线配置信息，天线配置信息后面还要跟随ACK信息，以表示GPS是否对信息做了正确处理。

                                          

        截图中除了FF部分，包含了GPS返回的UBX协议中CFG的天线配置信息，以及ACK信息。

        还有，UBX协议中的经纬度信息放在了NAV中，那么我们如何获得NAV中的信息中呢？

        

        上面是UBX部分的一点截图，上面说要想获得NAV中的信息，只需要把payload部分设为空（也就是不发送payload），这时数据帧的length = 0；比如说我想要获得NAV_PTV信息，只需要发送：

                                0xB5      0x62     0x01    0x07    0x00    0x00    0x08     0x19

        注意length为16位，不是8位。

        

                                                               

        上面为在室外测的信息，将上面数据解析之后确实是 NAV_PTV信息，但是后面跟了一堆别的信息，熟悉NMEA协议的人马上就能看出后面跟的是NMEA协议的数据帧。后来经过多次试验，得出结论：用UBX协议获取GPS的经纬度信息，在请求发送之后，数据并不会马上发回给MCU，而是与NMEA的周期信息一起发送给MCU，并且在NMEA协议信息之前发送给MCU，后面紧跟NMEA周期数据帧。

        5.在室外测得时候，我是在北航新主楼测的（北京），但是用UBX协议返回的经纬度信息与NMEA返回的经纬度信息稍有差别。把返回的数据解析后，UBX返回的经纬度信息为：lon=116.3453160,lat=39.9788831;NMEA返回的经纬度信息为：lon=116.2071869,lat=39.5873377.对于同一地点的经纬度数据来说，应该是一样的。但是从分析出来的数据看，差别还是相当大的，如果有网友有高见，欢迎讨论。