【嵌入式实战分享】模块篇 UBLOX-6M GPS

项目背景

主机通过GPS模块获取当地卫星信息——经纬度和时间信息甚至海拔，通过无线通讯将这些信息发送到从机。

• 在这里我用的标准版*

模块介绍

1， 模块采用U-BLOX NEO-6M模组，体积小巧，性能优异。
2， 模块增加放大电路，有利于无源陶瓷天线快速搜星。（MINI版本没有板载天线）
3， 模块可通过串口进行各种参数设置，并可保存在EEPROM，使用方便。
4， 模块自带SMA接口，可以连接各种有源天线，适应能力强。另外Mini版本带有IPEX接口，可以接本店小尺寸的有源陶瓷天线。
5， 模块兼容3.3V/5V电平，方便连接各种单片机系统。
6， 模块自带可充电后备电池，可以掉电保持星历数据。
7.本模块默认波特率为 9600。

使用说明

本模块为室外GPS模块，需要在室外进行测试 ！

第一次测试的时候，由于是第一次初始化，建议加上外置的天线，这样连接速率更快，在以后的连接中，因为GPS有备用电池可以掉电保存，有了第一次的数据，第二次的初始化会相对较快一些。

当然在室内也是可以的，只不过需要一根较长的天线，连接好GPS模块后，将天线至于窗户外面空旷的位置

看我的巨型天线——路灯！哈哈哈

引脚说明

序号	名称	说明
1	VCC	电源（3.3V~5.0V）
2	GND	地
3	TXD	模块串口发送脚（TTL电平，不能直接接RS232电平!），可接单片机的RXD
4	RXD	模块串口接收脚（TTL电平，不能直接接RS232电平!），可接单片机的TXD
5	PPS	时钟脉冲输出脚

其中，PPS引脚同时连接到了模块自带了的状态指示灯：PPS，该引脚连接在UBLOX NEO-6M
模组的TIMEPULSE端口，该端口的输出特性可以通过程序设置。PPS指示灯（即PPS引脚），
在默认条件下（没经过程序设置），有2个状态：
1， 常亮，表示模块已开始工作，但还未实现定位。
2， 闪烁（100ms灭，900ms亮），表示模块已经定位成功。
这样，通过 PPS 指示灯，我们就可以很方便的判断模块的当前状态，方便大家使用。

我们只需要学会怎么用即可，具体内部原理，美国佬也进行了封装，我们无从知晓

使用介绍

1.调试过程

调试方式有两种USB调试法，和UART调试法，

其中，如果要使用USB调试，需要先下载驱动
下载好驱动后打开官方驱动工具

在上方工具栏的接收器中的端口处选择我们GPS模块的端口，其中 右侧的小窗口可以在边界调整。
当然也可以在receiver中调节波特率，在这里我设置的是9600
然后等待启动初始化结束，主界面小窗口会显示获取到的卫星数据

然后从VIEW选项卡中，通过xxxxx_Console选项卡调用控制平台和配置其他参数（在这里我们没有用到），通过xxxxxx_View观察数据

不过，一般我们不用调节它的一些参数，最多也就是用它调节一下GPS发送速率，（在这里我们没有调节）

1.驱动代码

其实我们就是通过MCU读取GPS模块获取到的已经打包好的数据，根据我们的需求对其进行拆分。

GPS发送的数据为字符型，所以我们采用字符型数组存储接收到的数据，在这里为了方便后期调用，我们把这些数据根据信息的种类进行拆分，借用结构体进行调用（这段code可以放到H文件里）

#include 
#include 
#include 
//定义数组长度
#define GPS_Buffer_Length 80
#define UTCTime_Length 11
#define latitude_Length 11
#define N_S_Length 2
#define longitude_Length 12
#define E_W_Length 2 
#define gpsRxBufferLength  76

typedef struct SaveData 
{
	char GPS_Buffer[GPS_Buffer_Length];
	char isGetData;		//是否获取到GPS数据
	char isParseData;	//是否解析完成
	char UTCTime[UTCTime_Length];		//UTC时间
	char latitude[latitude_Length];		//纬度
	char N_S[N_S_Length];		//N/S
	char longitude[longitude_Length];		//经度
	char E_W[E_W_Length];		//E/W
	char isUsefull;		//定位信息是否有效
} xdata _SaveData;

由于这些数据内存对于52单片机的存储空间较大，我们将这些从串口接收到的数据存储到RAM中，

//uart.c
#include "uart.h"

char idata gpsRxBuffer[gpsRxBufferLength];
unsigned char RX_Count = 0;
_SaveData Save_Data;

void Uart_Init()					  			   
{
	SCON = 0X50;  //UART方式1；8位UART
	REN  = 1;     //允许串行口接收数据
	PCON = 0x00;  //SMOD=0;波特率不加倍
	TMOD = 0x20;  //T1方式2，用于产生波特率
	TH1  = 0xFD;  //装初值
	TL1  = 0xFD;
	TR1  = 1;     //启动定时器1
	EA   = 1;     //打开全局中断控制
	ES   = 1;     //打开串行口中断	
}

void UartPrintf(unsigned char *p)				//发送字符串
{	
 	while(*p)
 	{
	 	SBUF=*(p++);
		while(TI==0);
		TI=0;
	}   
}

void UartPrintASCII(unsigned char c)				//发送一个字符
{ 
    TI=0;   
    SBUF=c;   
    while(TI==0);   
    TI=0;   
}


void RECEIVE_DATA(void) interrupt 4 using 3	  		
{ 
	unsigned char temp = 0;
	char i = 0;
	ES=0;
	temp = SBUF;
	RI = 0;
	
	if(temp == '$')
	{
		RX_Count = 0;	
	}
		
	if(RX_Count <= 5)
	{
	   gpsRxBuffer[RX_Count++] = temp;
	}
	else if(gpsRxBuffer[0] == '$' &gpsRxBuffer[4] == 'M' && gpsRxBuffer[5] == 'C')			//确定是否收到"GPRMC/GNRMC"这一帧数据
	{
		gpsRxBuffer[RX_Count++] = temp;
		if(temp == '\n')									   
		{
			memset(Save_Data.GPS_Buffer, 0, GPS_Buffer_Length);      //清空
			memcpy(Save_Data.GPS_Buffer, gpsRxBuffer, RX_Count); 	//保存数据
			Save_Data.isGetData = true;
			RX_Count = 0;
			memset(gpsRxBuffer, 0, gpsRxBufferLength);      //清空				
		}
		
		if(RX_Count >= 75)
		{
			RX_Count = 75;
			gpsRxBuffer[RX_Count] = '\0';//添加结束符
		}			
	}
	ES=1; 
}

void clrStruct()
{
	Save_Data.isGetData = false;
	Save_Data.isParseData = false;
	Save_Data.isUsefull = false;
	memset(Save_Data.GPS_Buffer, 0, GPS_Buffer_Length);      //清空
	memset(Save_Data.UTCTime, 0, UTCTime_Length);
	memset(Save_Data.latitude, 0, latitude_Length);
	memset(Save_Data.N_S, 0, N_S_Length);
	memset(Save_Data.longitude, 0, longitude_Length);
	memset(Save_Data.E_W, 0, E_W_Length);
	
}

然后我们可能在主函数中可能会调用接收到的这些数据，所以再进行外部声明

//uart.h
#ifndef __GPS_H__
#define __GPS_H__

#include 
#include "main.h"

#define false 0
#define true 1

//函数或者变量声明
extern void Uart_Init();
extern void UartPrintf(unsigned char *p);
extern void UartPrintASCII(unsigned char c);
extern void clrStruct();

extern char idata gpsRxBuffer[gpsRxBufferLength];
extern unsigned char RX_Count;
extern _SaveData Save_Data;

根据在串口调试助手或者官方调试助手中获取到的GPS读取到的数据我们可以得知有效数据（对于我们而言）

）
在本项目中，对于经纬度的经度没有较高的要求，在这里我是直接提取的字符进而进行显示，代码如下：

void Print_to_OLED()
{
	Hour = (Save_Data.GPS_Buffer[7]-0x30)*10+(Save_Data.GPS_Buffer[8]-0x30)+8;			
	Minute=(Save_Data.GPS_Buffer[9]-0x30)*10+(Save_Data.GPS_Buffer[10]-0x30);
	Second=(Save_Data.GPS_Buffer[11]-0x30)*10+(Save_Data.GPS_Buffer[12]-0x30);
	//UTC时间转换到北京时间		UTC+8		//0x30为ASCII转换为数字
	Latitude=(Save_Data.GPS_Buffer[19]-0x30)*10+(Save_Data.GPS_Buffer[20]-0x30);
	Longitude=(Save_Data.GPS_Buffer[32]-0x30)*100+(Save_Data.GPS_Buffer[33]-0x30)*10+(Save_Data.GPS_Buffer[34]-0x30);
}

2.应用编程

main.c部分代码如下（示例）：

void errorLog(int num)
{
	while (1)
	{
        UartPrintf("ERROR");
		UartPrintASCII(num+0x30);
		UartPrintf("\r\n");
        //测试用
//		OLED_Clear();
//		OLED_ShowString(0,0,"ERROR",12);	 
//		OLED_ShowNum(50,2,num,1,12);
	}
}

errorLog函数就是打印数据错误的函数，就是一个循环，相当于我们平时访问网页时偶尔显示的“错误代码：404”。

void parseGpsBuffer()
{
	char *subString;
	char *subStringNext;
	char i = 0;
	if (Save_Data.isGetData)
	{	
		LED_GPS=LED_ON;// 得到数据，指示灯亮；闪烁代表正常
		Save_Data.isGetData = false;
        OLED_ShowString(60,1,"GPSok",8);	//测试用
		
		for (i = 0 ; i <= 6 ; i++)
		{
			if (i == 0)
			{
				if ((subString = strstr(Save_Data.GPS_Buffer, ",")) == NULL)
					errorLog(1);	//解析错误
			}
			else
			{
				subString++;
				if ((subStringNext = strstr(subString, ",")) != NULL)
				{
					char usefullBuffer[2]; 
					switch(i)
					{
						case 1:memcpy(Save_Data.UTCTime, subString, subStringNext - subString);break;	//获取UTC时间
						case 2:memcpy(usefullBuffer, subString, subStringNext - subString);break;	//获取UTC时间
						case 3:memcpy(Save_Data.latitude, subString, subStringNext - subString);break;	//获取纬度信息
						case 4:memcpy(Save_Data.N_S, subString, subStringNext - subString);break;	//获取N/S
						case 5:memcpy(Save_Data.longitude, subString, subStringNext - subString);break;	//获取经度信息
						case 6:memcpy(Save_Data.E_W, subString, subStringNext - subString);break;	//获取E/W

						default:break;
					}

					subString = subStringNext;
					Save_Data.isParseData = true;
					if(usefullBuffer[0] == 'A')
						Save_Data.isUsefull = true;
					else if(usefullBuffer[0] == 'V')
						Save_Data.isUsefull = false;

				}
				else
				{
					errorLog(2);	//解析错误
				}
			}
		}
	}
	else    //长灭，没有数据
    {
        LED_GPS=LED_OFF;
        OLED_ShowString(60,1,"noGPS",8);	//测试用
    }
}

parseGpsBuffer()函数时解析函数用来判断GPS是否获取到数据，在这里我引入了LED_GPS端口作为指示灯驱动端口和OLED函数用来调试，方便我根据现象进行开发。

同时这里面有一个函数memcpy（），需要引用stdio.h和string.h。memcpy()是一个在C语言中常用的内存拷贝函数，用于将一块内存区域的内容复制到另一块内存区域，在这里我们通过它将我们读取到的数据存放到RAM区中，用于存储GPS数据。

然后就是提取其中有用的信息，并进行格式转换，判断标准是根据它发送的packet数据来进行筛选
【packet图】

void printGpsBuffer()
{
	if (Save_Data.isParseData)
	{
		Save_Data.isParseData = false;
		UartPrintf(Save_Data.GPS_Buffer);
		Print_to_OLED();//格式转换
		OLED_ShowString(0,2,"Time=",8);	
		OLED_ShowNum(40,2,Hour,2,8);OLED_ShowString(56,2,":",8);
		OLED_ShowNum(64,2,Minute,2,8);OLED_ShowString(80,2,":",8);OLED_ShowNum(88,2,Second,2,8);
        
		if(Save_Data.isUsefull)
		{
			Save_Data.isUsefull = false;
			
			OLED_ShowString(0,3,"latitude=",8);	OLED_ShowNum(72,3,Latitude,2,8);//纬度
			OLED_ShowString(88,3,"'",8);OLED_ShowString(96,3,Save_Data.N_S,8);
			OLED_ShowString(0,4,"longitude=",8);	OLED_ShowNum(80,4,Longitude,3,8);	//经度
			OLED_ShowString(104,4,"'",8);OLED_ShowString(112,4,Save_Data.E_W,8);
		}
		else
		{
            UartPrintf("GPS DATA is not useful!\r\n");
			OLED_Clear();
            OLED_ShowString(0,0,"GPS not useful!",8);	 
		}
	}
}

打印数据的话，就因人而异了，上面是我用到的数据，在Oled上进行了打印，仅供参考。

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使用总结

1.常见问题

在室内有时候连不上，即使连接了天线，最好还是到室外进行测试（但是很不方便，不过也没办法）

2.使用心得

• 先从商家那里要一套例程，看看有没有问题，没有问题的话再进行开发
• 一定要阅读官方手册（如果英文的话，请斟酌）
• GPS有时候会读取不到数据，可能是信号问题，请再室外空旷位置进行调试