ATK-NEO-6M GPS模块使用说明(战舰V2&Mini V3)

AN1409 ATK-NEO-6M GPS 模块使用本应用文档（AN1409，对应战舰 STM32 开发板扩展实验 3/MiniSTM32 开发板扩展实验 12）将教大家如何在 ALIENTEK STM32 开发板上使用 ATK-NEO-6M GPS 模块（注意，本文档同时适用 ALIENTEK 战舰和 MiniSTM32 两款开发板），并实现 GPS 定位。本文档分为如下几部分： 1， ATK-NEO-6M GPS 模块简介 2，硬件连接 3，软件实现 4，验证 1、ATK-NEO-6M GPS 模块简介 ATK-NEO-6M-V23 模块，是 ALIENTEK 生产的一款高性能 GPS 模块，模块核心采用 UBLOX 公司的 NEO-6M 模组，具有 50 个通道，追踪灵敏度高达-161dBm，测量输出频率最高可达 5Hz。ATK-NEO-6M-V23 模块具有以下特点： 1，模块采用 U-BLOX NEO-6M 模组，体积小巧，性能优异。 2，模块自带陶瓷天线及 MAXIM 公司 20.5dB 高增益 LNA 芯片，搜星能力强。 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 IPX 接口，可以连接各种有源天线，适应能力强。 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 1。注 1：在主电源断开后，后备电池可以维持半小时左右的 GPS 星历数据的保存，以支持温启动或热启动，从而实现快速定位。 ATK-NEO-6M 模块非常小巧（25.5mm*31mm），模块通过 5 个 2.54mm 间距的排针与外部连接，模块外观如图 1.1 所示：图 1.1 ATK-NEO-6M 模块外观图 www.alientek.comALIENTEK STM32开发板AN1409www.openedv.com开源电子网2014-03-30

图 1.1 中，从右到左，依次为模块引出的 PIN1~PIN5 脚，各引脚的详细描述如表 1.1 所示：序号 1 2 3 4 5 名称 PPS RXD TXD GND VCC 时钟脉冲输出脚说明模块串口接收脚（TTL 电平，不能直接接 RS232 电平!），可接单片机的 TXD 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 地电源（3.3V~5.0V）表 1.1 ATK-NEO-6M 模块各引脚功能描述其中，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。另外，图 1.1 中，左上角的 IPX 接口，可以用来外接一个有源天线，从而进一步提高模块的接收能力，通过外接有源天线，我们就可以把模块放到室内，天线放到室外，实现室内定位。 ATK-NEO-6M 模块默认采用 NMEA-0183 协议输出 GPS 定位数据，并可以通过 UBX 协议对模块进行配置，NMEA-0183 协议详细介绍请参考《ATK-NEO-6M 用户手册.pdf》,UBX 配置协议，请参考《u-blox6_ReceiverDescriptionProtocolSpec_GPS.G6-SW-10018-C.pdf》。通过 ATK-NEO-6M GPS 模块，任何单片机（3.3V/5V 电源）都可以很方便的实现 GPS 定位，当然他也可以连接电脑，利用电脑软件实现定位。ATK-NEO-6M-V12 GPS 模块的原理图如图 1.2 所示：图 1.2 ATK-NEO-6M GPS 模块原理图 2、硬件连接本实验功能简介：通过串口 2 连接 ATK-NEO-6M GPS 模块，然后通过液晶显示 GPS 信息， www.alientek.comALIENTEK STM32开发板AN1409www.openedv.com开源电子网2014-03-30

包括精度、纬度、高度、速度、用于定位的卫星数、可见卫星数、UTC 时间等信息。同时，可以通过 USMART 工具，设置 GPS 模块的刷新速率（最大支持 5Hz 刷新）和时钟脉冲的配置。另外，通过 KEY0 按键，可以开启或关闭 NMEA 数据的上传（即输出到串口 1，方便开发调试）。所要用到的硬件资源如下： 1，指示灯 DS0 2， KEY0 按键 3，串口 1、串口 2 4， TFTLCD 模块 5， ATK-NEO-6M GPS 模块接下来，我们看看 ATK-NEO-6M GPS 模块同 ALIENTEK STM32 开发板的连接，前面我们介绍了 ATK-NEO-6M 模块的接口，我们通过杜邦线连接模块和开发板的相应端口，连接关系如表 2.1 所示： ATK-NEO-6M GPS 模块与开发板连接关系 TXD GND 3.3V/5V GND PA3 ATK-NEO-6M GPS 模块 ALIENTEK STM32 开发板 VCC RXD PA2 表 2.1 ATK-NEO-6M 模块同 ALIENTEK STM32 开发板连接关系表表中 ATK-NEO-6M GPS 模块的 VCC，因为我们的模块是可以 3.3V 或 5V 供电的，所以可以接开发板的 3.3V 电源，也可以接开发板的 5V 电源，这个随便大家自己选择。另外，这里我们没有用到模块的 PPS 引脚，所以没有和单片机进行连接。模块与开发板的连接是很简单，不过这里特别提醒大家： 1，请把 GPS 模块放到窗户边/阳台，否则可能收不到 GPS 信号。 2，如果想在室内开发，可以自备有源天线，将天线放外面，模块放室内，亦可实现定位。也可以考虑使用 ALIENTEK 提供的蓝牙串口模块（ATK-HC05）一对，这样，我们可以将 GPS 放到户外/窗口，而仍然在室内进行程序的调试开发。 3，如果使用的是战舰板，请把战舰 STM32 开发板 P9 端口的 PA2、PA3 与 48T、48R 的跳线帽拔了！！否则开发板可能会检测不到 ATK-HC05 模块。 3、软件实现本实验（注：这里仅以战舰板代码为例进行介绍，MiniSTM32 开发板对应代码几乎一模一样，详见 MiniSTM32 开发板扩展实验 12），我们在扩展例程 1：ATK-HC05 蓝牙串口模块实验的基础上修改，本例程用不到蓝牙模块，所以先删掉 hc05.c。然后，在 HARDWARE 文件夹里面新建一个 GPS 文件夹，并新建 gps.c，gps.h 两个文件。然后在工程 HARDWARE 组里面添加 gps.c，并在工程添加 gps.h 的头文件包含路径。在 gps.c 里面，我们输入如下代码： #include "gps.h" #include "led.h" #include "delay.h" #include "usart2.h" #include "stdio.h" #include "stdarg.h" #include "string.h" #include "math.h" //从 buf 里面得到第 cx 个逗号所在的位置 www.alientek.comALIENTEK STM32开发板AN1409www.openedv.com开源电子网2014-03-30

//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')) {ilen=0; flen=0; break;}//有非法字符 if(mask&0X01)flen++; else ilen++; p++; if(mask&0X02)buf++; for(i=0;i

if(flen>5)flen=5; //最多取 5 位小数 //小数点位数 *dx=flen; for(i=0;isvnum=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx); for(i=0;islmsg[slx].num=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx); else break; posx=NMEA_Comma_Pos(p1,5+j*4); //得到卫星仰角 if(posx!=0XFF)gpsx->slmsg[slx].eledeg=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx); else break; posx=NMEA_Comma_Pos(p1,6+j*4); //得到卫星方位角 if(posx!=0XFF)gpsx->slmsg[slx].azideg=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx); else break; posx=NMEA_Comma_Pos(p1,7+j*4); //得到卫星信噪比 if(posx!=0XFF)gpsx->slmsg[slx].sn=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx); else break; slx++; } p=p1+1;//切换到下一个 GPGSV 信息 www.alientek.comALIENTEK STM32开发板AN1409www.openedv.com开源电子网2014-03-30

} } //分析 GPGGA 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_GPGGA_Analysis(nmea_msg *gpsx,u8 *buf) { u8 *p1,dx; u8 posx; p1=(u8*)strstr((const char *)buf,"$GPGGA"); posx=NMEA_Comma_Pos(p1,6); //得到 GPS 状态 if(posx!=0XFF)gpsx->gpssta=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx); posx=NMEA_Comma_Pos(p1,7); //得到用于定位的卫星数 if(posx!=0XFF)gpsx->posslnum=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx); posx=NMEA_Comma_Pos(p1,9); //得到海拔高度 if(posx!=0XFF)gpsx->altitude=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx); } //分析 GPGSA 信息 //gpsx:nmea 信息结构体 //buf:接收到的 GPS 数据缓冲区首地址 void NMEA_GPGSA_Analysis(nmea_msg *gpsx,u8 *buf) { u8 *p1,dx; u8 posx; u8 i; p1=(u8*)strstr((const char *)buf,"$GPGSA"); posx=NMEA_Comma_Pos(p1,2); //得到定位类型 if(posx!=0XFF)gpsx->fixmode=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx); //得到定位卫星编号 for(i=0;i<12;i++) { 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 GPRMC 信息 //gpsx:nmea 信息结构体 //buf:接收到的 GPS 数据缓冲区首地址 www.alientek.comALIENTEK STM32开发板AN1409www.openedv.com开源电子网2014-03-30

void NMEA_GPRMC_Analysis(nmea_msg *gpsx,u8 *buf) u8 *p1,dx; u8 posx; u32 temp; float rs; p1=(u8*)strstr((const char *)buf,"$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 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); rs=temp%NMEA_Pow(10,dx+2); //得到° //得到' gpsx->latitude=gpsx->latitude*NMEA_Pow(10,5)+(rs*NMEA_Pow(10,5-dx))/60; gpsx->longitude=gpsx->longitude*NMEA_Pow(10,5)+(rs*NMEA_Pow(10,5-dx))/60; } posx=NMEA_Comma_Pos(p1,6); if(posx!=0XFF)gpsx->ewhemi=*(p1+posx); posx=NMEA_Comma_Pos(p1,9); //东经还是西经 //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; { } posx=NMEA_Comma_Pos(p1,4); if(posx!=0XFF)gpsx->nshemi=*(p1+posx); posx=NMEA_Comma_Pos(p1,5); if(posx!=0XFF) { temp=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx); gpsx->longitude=temp/NMEA_Pow(10,dx+2); rs=temp%NMEA_Pow(10,dx+2); //南纬还是北纬 //得到经度 //得到° //得到' www.alientek.comALIENTEK STM32开发板AN1409www.openedv.com开源电子网2014-03-30

//分析 GPVTG 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_GPVTG_Analysis(nmea_msg *gpsx,u8 *buf) { u8 *p1,dx; u8 posx; p1=(u8*)strstr((const char *)buf,"$GPVTG"); posx=NMEA_Comma_Pos(p1,7); if(posx!=0XFF) //得到地面速率 { } 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); NMEA_GPGGA_Analysis(gpsx,buf); //GPGGA 解析 //GPGSV 解析 //GPGSA 解析 NMEA_GPGSA_Analysis(gpsx,buf); NMEA_GPRMC_Analysis(gpsx,buf); //GPRMC 解析 NMEA_GPVTG_Analysis(gpsx,buf); //GPVTG 解析 } //GPS 校验和计算 //buf:数据缓存区首地址 //len:数据长度 //cka,ckb:两个校验结果. void Ublox_CheckSum(u8 *buf,u16 len,u8* cka,u8*ckb) { u16 i; *cka=0;*ckb=0; for(i=0;i

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