基于ARM嵌入式的GPS定位设计.docx
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基于ARM嵌入式的GPS定位设计.docx
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基于ARM嵌入式的GPS定位设计
学院
电子信息工程专业
“专业课程设计”报告
题目名称:
基于ARM嵌入式的GPS定位设计
班级:
同组人:
指导教师:
1设计任务
本次设计主要是实现在GPS的定位信息提取,其中包括经度、纬度、时间、日期等,采用意法半导体的CORTEX-M3内核的STM32F103RBT6为核心板,液晶采用采用Nokia5510。
总体来说实现了耗电少,功能齐全,简单易用的特点。
2设计背景及方案
GPS全球定位系统最早是由美国军方建立用以进行军事活动的侦查的,能够在全球范围内,提供实时、连续、全天候的导航定位及授时服务,共分为三个部分,空间部分,地面部分,和接收终端部分。
GPS系统共由24颗卫星组成,分布在6个轨道上面,每个轨道上有4颗,轨道倾角为55度,不论在什么地方,只要能够收到4颗以上的卫星,就可以实现实时定位。
3系统硬件简述
(1)最小核心系统
最小系统是由STM32F103RBT6微处理器构成,核心是由32位的ARM-CORTEX-M3,最高时钟可以达到72MHZ,有单周期的乘法和除法运算,内部有128k的Flash,20k的SRAM,
2.0V/3.6V的IO供电,上电、断电复位,可编程电压监测,内嵌8M的RC振荡晶振,内部40K振荡器,内嵌PLL的CPU时钟,内嵌使用32K晶振的RTC振荡器。
具有低功耗的睡眠、待机、停机模式,VBT为后备寄存器提供电源。
具有串行SWD和JTAG调试模式。
7个DMA通道支持定时器、ADC、SPI、I^C、USART。
一个12位的模数转换器,(16通道)转换范围为0~.3.6V,温度传感器。
51个丰富的IO端口,兼容5V电平,所有的IO口可以映射到16个外部中断。
6个定时器,(3个16位的定时器,每个定时器具有4个输入输出捕捉/PWM脉冲调制/脉冲计数的通道,2个看门狗定时器,1个24位的系统定时器,自动递减功能)。
2个I^C,2个SPI,3个USART通信接口。
(2LCD液晶
Nokia5510是Philips产的单芯片LCD驱动控制低功耗的显示液晶,其显示为RAM48*84串行最高4Mbits/S,COMS电平兼容,逻辑电平为3.0~3.3V
低功耗适用于电池供电,使用温度范围为-25度到70度。
其中引脚如下:
Pin1;VCCPin2:
GND
Pin3:
ENPin4:
RES
Pin5:
GNDPin6:
SDIN
Pin7:
SCLKPin8:
LED背光
图6为水平写入的地址表,用以往RAM中写入字符。
(3)C3-370GPS终端接受模块
C3-370c是韩国产的全自动GPS接受模块,具有SIR第三代的结构组成,其内核是有ARM7TDIMCPU,4M的Flash内存,自带有微型天线,20通道,C\A码,L1的频率。
定位精度<10M3DRMS,;冷启动约为60s,热启动少于10s,协议时NMEA0813,9600的波特率。
NMEA的输出格式有六种GGA、GLL、GSA、GSV、RMC、VGT,其中我们解析的一种是RMC格式的。
一条$GPRMC包含13个字段,语句标识符,世间时间,定位状态,纬度,纬度方位,经度,经度方位,地面速度,地面航向,日期,磁偏角,校检,结束标记,具体格式如下:
$GPRMC,050458.000,A,2459.8991,N,10242.8698,E,0.37,130.03,190808,,,A*66
<1>UTC时间,hhmmss(时分秒)格式
<2>定位状态,A=有效定位,V=无效定位
<3>纬度ddmm.mmmm(度分)格式(前面的0也将被传输)
<4>纬度半球N(北半球)或S(南半球)
<5>经度dddmm.mmmm(度分)格式(前面的0也将被传输)
<6>经度半球E(东经)或W(西经)
<7>地面速率(000.0~999.9节,前面的0也将被传输)
<8>地面航向(000.0~359.9度,以真北为参考基准,前面的0也将被传输)
<9>UTC日期,ddmmyy(日月年)格式
<10>磁偏角(000.0~180.0度,前面的0也将被传输)
<11>磁偏角方向,E(东)或W(西)
上图为C3-370引脚图,具体我们只用到了VCC,TX,RX,GND,BOOT,
3硬件整体连接图
硬件流程图
由于GPS和MCU的电平兼容,所以在硬件连接中,GPS接受终端的TX接MCU的RX,RX接TX,另外通过RS232电平转换后可以直接进行上位机软件的接受工作,最后把解析的数据显示在Nokia5510上面。
4软件流程图及程序
(1)流程图
软件流程图
(2)程序
u8GPS_parse(char*buf)
{
intd,m,mm;
u8i;
char*word,*left=buf+1;
staticu8msgcount=0,msgid=0,satcount=0;//解析GSV用到的变量
//各通道采用的卫星编号
u8usedsatcount=0;
if(buf[0]!
='$')
return0;
//word=split(left,ASTERISK,&left);
//if(check(word,left)!
=1)
//return0;
//{
//};
//left=word;
word=split(left,SEMICOLON,&left);//开始解析
if(!
strcmp(word,"GPRMC"))//相等时,返回0值,进入函数解析GPRMC格式
{
//时间
word=split(left,SEMICOLON,&left);
if(word!
=NULL)
{
if(strncmp(lasttime,word,20))//比较不大于20个字符的两个字符串返回>0/<0/=0;
{
sscanf(word,"%2d%2d%2d.%4d",&gps.hh,&gps.mm,&gps.ss,&gps.ms);//取出指定格式的字符
strncpy(lasttime,word,20);//拷贝20个字符从word到lasttime中,返回lasttime;
}
}
//定位状态
word=split(left,SEMICOLON,&left);
if(word!
=NULL)
{
if(word[0]=='A')
gps.isvalid=1;
else
gps.isvalid=0;
}
//纬度
word=split(left,SEMICOLON,&left);
if(word!
=NULL)
{
sscanf(word,"%2d%2d.%4d",&d,&m,&mm);
gps.latitude=(float)d+(float)m/60.0+(float)mm/600000.0;
}
//南北半球标志
word=split(left,SEMICOLON,&left);
if(word!
=NULL)
{
if(word[0]=='S')
{//gps.latitude=-gps.latitude;
gps.latNS='S';
}else{
gps.latNS='N';
}
}
//经度
word=split(left,SEMICOLON,&left);
if(word!
=NULL)
{
intd,m,mm;
sscanf(word,"%3d%2d.%4d",&d,&m,&mm);
gps.longitude=(float)d+(float)m/60.0+(float)mm/600000.0;
}
//东西半球标志
word=split(left,SEMICOLON,&left);
if(word!
=NULL)
{
if(word[0]=='W')
{
gps.lgtEW='W';
//gps.longitude=-gps.longitude;
}else{
gps.lgtEW='E';
}
}
//对地运动速度
word=split(left,SEMICOLON,&left);
if(word!
=NULL)
{
gps.speed=my_atof(word)*1.852;
}
//对地运动方向
word=split(left,SEMICOLON,&left);
if(word!
=NULL)
{
gps.direction=my_atof(word);
}
//utc日期
word=split(left,SEMICOLON,&left);
if(word!
=NULL)
{
sscanf(word,"%2d%2d%2d",&gps.DD,&gps.MM,&gps.YY);
}
}
5调试过程
由于GPS的数据回收过程是一直有效,所以在配置串口中断的过程中要注意数据的回收处理,然后才能解析。
最先开始的时候必须到野外看看GPS模块的性能测试。
调试的时候,一定要先把串口配置好,这样在调试的过程中可以边从MCU中从串口读取GPS发回的数据,看看串口配置的是否正确。
几次试验,最后测的经纬度范围在goole地球上显示的效果精度<10m,十分的满意。
6总结
通过这次GPS接受的调试,认识的了GPS工作过程,理解了基本的原理,还需解决的问题包括GPS的阶段操作,MCU的分时工作,和电源的低功耗设计等等。
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- 基于 ARM 嵌入式 GPS 定位 设计
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