GPS卫星定位模块使用及感受-电子工程世界

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一直以来都以为GPS模块使用比较麻烦，觉得那是高科技的东东，接收卫星信号啊~~神秘。直到最近有朋友在项目中询问这方面的事，正好手头上没有其它事项要忙，就决心要把GPS模块搞搞，以前Cpeark论坛上有做过一款GPS接收板的，当时没有参加这个活动，后来东东把他手上的送给我（谢谢东东），于是找出板板，又在论坛上下载了一些软件，折腾了一外晚上未果，一点数据都没有，开始以为GPS模块需要初始化之类的，查找了资料发现，只要加电就可以工作，连续输出数据，无论是否有信号。果断判断模块已坏，郁闷~~

在淘宝上下手买了新的回来，严格来说应该是全新的旧货，三十多元，05年产的模块，采用的是台湾旺玖PROLIFIC公司的PL-6313芯片，这间公司比较陌生，但它的一款PL2303的芯片，相信多数搞电子的都知道吧。卖家说测试信号接收速度和灵敏度比SIRF3芯片稍弱，但是远强于使用SIRF2或是2E芯片，自带陶瓷天线和外接天线接口，自带锂电池存储数据，可惜我实测电池已经没电了，估计是存放太久的缘故。选择这款主要是看中它本身自带了天线，使用起来不用这么麻烦。下面看看我怎么折腾这块模块吧。

一、硬件结构

Cepark第一代的实验板，这块板用了好多年，比较简单好用，用得也顺手，LCD12864液晶屏做显示，因为考虑到要显示比较多的信息，比如经纬度、时间等等。模块串行输出直接接到MCU的RXD上，因为模块的工作电压是3.3V的，懒得搭板做稳压电路了，直接在实验板的5V上串三只二极管得到约 3.2V的电压。在用单片机解码前，先是接入到PC上用软件测试了模块是否能工作，通电后是每隔1秒输出一组数据，通信速率9600bps，以ASCII 格式传送，不需要任何初始指令，验证了之前的板板模块是坏的。

二、编程思路

一般GPS模块都支持NMEA0183协议，j这款也是，看厂家资料说是V3.01版本，不知道具体有什么不同，在网上找了一堆协议研究，NMEA0183协议的指令比较多，经过测试我手上这款是输出四种指令：$GPRMC、$GPGGA、$GPGSA、$GPGSV。通过单片机来读取指令数据，然后取出其中有用的数据，考虑到一些参数没什么用途，这次主要获取日期、时间、经度、纬度、可见卫星数、当前使用卫星数等较常用数据。这些信息分别包含在不同的指令中，$GPRMC是推荐使用定位信息语句，包了日期、时间、经纬度、定位成功标志，而可见卫星数则包含在$GPGSV中，当前定位使用卫星数包含在$GPGGA中，$GPGSA则包含有当前可见卫星的每一颗卫星的信息。、

语句的格式一般如下：

$GPRMC,060815.00,A,3956.64797,N,11618.02077,E,000.0,000.0,251006,05.9,W,A*1E

$GPGSV,2,1,06,19,75,039,38,03,43,052,37,27,60,290,38,08,35,313,38*77

$GPGGA,060815.00,3956.64797,N,11618.02077,E,1,06,1.26,00113,M,-006,M,,*42

$GPGSA,A,3,19,03,27,08,11,16,,,,,,,2.50,1.26,2.16*04

每一语句以“$”符号开头，然后跟着指令类型，如“GPRMC”，后面的数据以“,”号进行区分，每一数据长度固定，不足数在前面加0补足，没有数据时是连续的逗号分隔，每一语句数据总长度不固定，最长可达二百多字节，最短也有几十字节，由于51单片机的RAM一般只有一百多字节，去除系统使用留给用户仅有一百不到，而采用外部存储的话，程序通用性又大打折扣，而且也会增加硬件成本，所以在进行接收数据处理时，不能采用一次性全部接收再进行处理，而要边收边处理数据。主要编程思路如下：

1、程序以$判断数据列开始。

2、设定全局变量数组，记录开始的5个数据类型数据：GPRMC、GPGSV、GPGGA等。

3、设定全局变量数组，记录两个,号间的数据，以数据类型和,号个数来判断当前接收到的数据，然后进行处理。

用这个方法处理，接收数据只占用不到20个字节的RAM空间，算是较为节约的方法。剩下的就是程序上处理数据和显示了。需要注意的是GPS接收到的时间是 UTC时间（协调世界时，又称世界统一时间、世界标准时间、国际协调时间），北京是在+8时区，所以接收到的时间是要比北京时间慢8小时，如果在程序中需要用到GPS的时间，需要做数据处理。

三、总结和感受。

这个模块的信号还可以，在窗边一般能见到10颗星，有时能定位成功，伸出窗外能见12颗星，定位4-5颗左右，灵敏度基本上和手上几年前的手机相当，估计是和SIRF Ⅱ级别相当，不知道使用外接天线效果会如何，因为手上没有接口符合的天线，也就没有测试。灵敏度比现在手上的MOTO里程碑2手机要差多，里2在室内可以随时定位并且有四五颗星。模块使用相当方便，标准速率串行数据的输出也很方便与电脑或单片机连接，由于不需要任何控制指令，大大方便了程序编写，而且价格便宜，淘宝上单独的模块（SIRF Ⅲ级别）基本是在三十多元的价格但不带天线，配上转USB的线或转蓝牙模块的线，可以很方便的应用到各种设备。

这是使用的模块，自带的陶瓷天线，这个天线体积比较大，比我之前一款手上用的陶瓷天线要大些。

模块的性能参数：

衛星頻率通道數：12顆衛星訊號。

接收衛星頻率：1575.42 MHZ。

接收碼：L1，C/A 碼。

精確度位置誤差 : 5米( CEP )

感度 -152dBm

使用坐標系統 WGS84

定位時間冷開機：<45秒（平均時間）

暖開機：<35秒（平均時間）

熱開機：<5秒（平均時間）

重新抓取：1 秒

適用範圍海拔：極限18,000米

速度：極限515米/秒

加速度：極限4G(G為地心引力單位)

輸出格式：NMEA 0183 V3.01、ASCII輸出(default: GGA)。

波特率：9600BPS

適用環境操作溫度: -20℃ to + 60℃

儲存溫度: -30℃ to + 80℃

操作濕度: 5%R.H. to 95% R.H.

外接天線 MMCX接頭。

这是模块的元件一面，大的IC是PL-6313芯片，采用简化型32位CPU，内建韧体版本为LQFP64，面积仅7x7mm。小的一块是SiGE公司的 SE4100L芯片，面积4x4mm，这个芯片内集成了IF滤波器、带储备电路的电压控制振荡器 (VCO)，以及高性能低噪声放大器 (LNA)。

这是连接实验板解码成功的图片，图片是放在靠窗的电脑桌上拍的，显示的时间是UTC时间、经纬度数据都是直接显示，位置数据上图片处理了，不然要泄漏自己的位置了，呵呵，要知道这个可是只有几米的误差。右上角的A表示定位成功，V则表示未定位，下面的03/09表示当前可见卫星数9颗，当前使用定位卫星数 3颗。

关键字：GPS 卫星定位模块引用地址：GPS卫星定位模块使用及感受

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