STM32設(shè)計(jì)的兒童老人GPS防丟定位手環(huán)

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一、環(huán)境介紹

MCU:STM32F103C8T6

GSM模塊:GA6--果云

開發(fā)軟件:Keil5

二、GA6-GSM模塊介紹與調(diào)試

說明: GA6-B模塊供電必須5V，采用電腦USB供電可能不穩(wěn)定(沒有5V,只有4.8V左右)，導(dǎo)致模塊使用不穩(wěn)定，發(fā)送AT指令沒有反應(yīng)，調(diào)試階段，可將開發(fā)板的USB線連接充電寶或者手機(jī)充電插頭取電。

2.1 GA6-B模塊概述

GA6-B 模組：
1. GA6 尺寸 22.8mm x 16.8mm x 2.2 mm；
2. 正常工作溫度：-30°C ~ +80°C，
3. 受限工作溫度：-40°C ~ -30°C 及+80°C ~+85°C*
4. 工作電壓 3.5V-4.2V;
5. 開機(jī)電壓>3.5V；
6. SLEEP 模式下的耗流為 0.9mA；
7. 四頻：GSM850, EGSM 900 和 DCS 1800，PCS1900 可以自動(dòng)的搜尋 四個(gè)頻段。 l 符合 GSM Phase 2 / 2+ l GPRS Class 10;
8. 靈敏度<-107;
9. 支持語音通話；
10. 支持 SMS 短信；
11. 支持移動(dòng)和聯(lián)通2G，以及全球的GSM網(wǎng)絡(luò)
12. GPRS 數(shù)據(jù)特性，最大數(shù)據(jù)速率，下載 85.6Kbps,上傳 42.8Kbps；
13. 支持符合 GSM 07.10 協(xié)議的串口復(fù)用功能
14. 支持 2 個(gè)串口，一個(gè)下載串口，一個(gè) AT 命令口；
15. AT 命令支持標(biāo)準(zhǔn) AT 和 TCP/IP 命令接口；
16. 支持?jǐn)?shù)字音頻和模擬音頻，支持 HR，F(xiàn)R，EFR，AMR 語音編碼；
17. 支持FCC，CE認(rèn)證；
18. SMT 42PIN 封裝；

GA6模塊的優(yōu)勢
廣域覆蓋：GPRS在全國34個(gè)省均有良好覆蓋，更是全球通行的2G通訊標(biāo)準(zhǔn)?；旧显谑謾C(jī)可以打電話的地方都可以通過GPRS無線上網(wǎng)；
永遠(yuǎn)在線：只要激活GPRS應(yīng)用后，將一直保持在線，類似于無線專線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。
按量計(jì)費(fèi)：GPRS服務(wù)雖然保持一直在線，但您不必?fù)?dān)心費(fèi)用問題；因?yàn)橹挥挟a(chǎn)生通信流量時(shí)才計(jì)費(fèi)。
高速傳輸：目前GPRS可支持85.6Kbps的峰值傳輸速率，理論峰值傳輸可達(dá)100余Kbps。
價(jià)格便宜 ：相對(duì)于 SIM 系列的模塊 價(jià)格只有其的一半。大大降低了物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的入門門檻憑借超小的尺寸，超低功耗和寬工作溫度范圍，GA6是M2M應(yīng)用的理想解決方案，適用于車載、工業(yè)及PDA、個(gè)人跟蹤、電力環(huán)境檢測、無線POS、智能計(jì)量以及其它M2M的應(yīng)用，為其提供完善的GSM/GPRS短信、數(shù)據(jù)傳輸及語音服務(wù)。

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物聯(lián)網(wǎng)卡:

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2.2 GA6模塊調(diào)試

模塊默認(rèn)波特率: 115200
電壓: 5V
TX---URX(GA6模塊)
RX---UTX(GA6模塊)

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1. 模塊上電串口助手收到的消息:

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注意: 電壓必須5V否則，給模塊發(fā)送AT指令沒有用。

1. 正常情況下，模塊插上SIM電話卡，供電達(dá)到5V時(shí)，模塊上電會(huì)返回以下提示信息。

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當(dāng)模塊出現(xiàn) “SMS Ready”字符串提示時(shí)，說明模塊已經(jīng)可以正常的接收“AT”指令了。

2.3 基礎(chǔ)常用的指令介紹使用

(指令結(jié)尾發(fā)送都需要加\r\n)

1. 檢測模塊是否正常

2. 查詢SIM卡是否在卡槽內(nèi)

3. 查詢模塊是否注冊到網(wǎng)絡(luò)

4. 關(guān)閉指令回顯

2.4GPRS網(wǎng)絡(luò)通信相關(guān)指令介紹

1. 查詢網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)

2. 附著GPRS網(wǎng)絡(luò) (進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信前，需要先附著GPRS網(wǎng)絡(luò)才可進(jìn)行正常通信)

3. 激活GPRS網(wǎng)絡(luò)

4. 建立TCP連接: 連接TCP服務(wù)器

說明: 上面的指令是采用TCP協(xié)議連接，183.230.40.33服務(wù)器，端口號(hào)是80。

5. 發(fā)送數(shù)據(jù)

發(fā)送數(shù)據(jù)示例:

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三、STM32代碼調(diào)試GA6模塊

3.1 通過STM32串口代碼測試GA6模塊

直接接在STM32F103C8T6最小系統(tǒng)板上面:

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注意: 如果是使用USB給開發(fā)板供電，為了防止電壓不夠，USB線不要接分線器，直接接電腦的USB口。

因?yàn)镚A6模塊的電壓必須5V才可驅(qū)動(dòng)，4.8V都不行。

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STM32F103C8T6最小系統(tǒng)板使用串口3與GA6-B模塊連接:

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出現(xiàn)以上提示之后，發(fā)送AT能返回OK就說明模塊已經(jīng)正常工作了。

?

模塊上電會(huì)返回以下信息: (注意: 電壓一定要保證是5V)

3.2 通過STM32封裝標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)(使用HTTP協(xié)議連接OneNet服務(wù)器)

GA6_GPRS.c文件代碼:

#include "ga6_gprs.h"

#define GS6_GSM_CHECK_CNT 10

/*
函數(shù)功能:向GA6_GPRS發(fā)送指令
函數(shù)參數(shù):
        char *cmd     :發(fā)送的指令
        char *check   :檢查返回的字符串
        u32 wait_time :等待的時(shí)間(100ms)為單位
        
說明:該函數(shù)只是適用于成功后返回OK的指令
返回值: 0表示成功 1表示失敗
*/
u8 GA6_GSM_SendCmd(char *cmd,char *check,u32 wait_time)
{
   u32 i,j;
   for(i=0;i",50))return 1;

		/*2.2 發(fā)送實(shí)際要發(fā)送的數(shù)據(jù)*/
		USART_X_SendData(USART3,data,len);

		/*2.3 結(jié)束數(shù)據(jù)發(fā)送*/
	  if(GA6_GSM_SendCmd(end_char,"SEND OK",100))return 2;
	  
		return 0;
}
;i++)>

GA6_GPRS.h文件代碼:

#ifndef GA6_GPRS
#define GA6_GPRS
#include "stm32f10x.h"
#include "usart.h"
#include "delay.h"
u8 GA6_GSM_StateCheck(void);
u8 GA6_GSM_SendDataToServer(u8 *data,u32 len);
u8 GA6_GSM_ConnectServer(char *server_ip,u32 port);
u8 GA6_GSM_SendCmd(char *cmd,char *check,u32 wait_time);
#endif

Main.c代碼

#include "stm32f10x.h"
#include 
#include 
#include "ga6_gprs.h"
#include "usart.h"
#include "timer.h"
#include "led.h"
#include "key.h"

//u8 onenet_http_cmd[]=
//{
//	"POST /devices/517704007/datapoints HTTP/1.1\r\n"\
//	"api-key:vvQAUiBG=HwKzqGicH=RxBvFCDw=\r\n"\
//	"Host:api.heclouds.com\r\n"\
//	"Connection:close\r\n"\
//	"Content-Length:65\r\n"\
//	"\r\n"\
//	"{"datastreams":[{"id":"ds18b20","datapoints":[{"value":88.88}]}]}"
//};

u8 onenet_http_cmd[]=
{
	"POST /devices/517620924/datapoints HTTP/1.1\r\n"\
	"api-key:OCZ6ghYPdky3=FJQCOEVZbByHRM=\r\n"\
	"Host:api.heclouds.com\r\n"\
	"Connection:close\r\n"\
	"Content-Length:62\r\n"\
	"\r\n"\
	"{"datastreams":[{"id":"temp","datapoints":[{"value":88.88}]}]}"
};
//應(yīng)用發(fā)布地址: https://open.iot.10086.cn/iotbox/appsquare/appview?openid=905ef1b56ba526fdeee0c69a0787f176

/*
以下程序正確運(yùn)行返回的數(shù)據(jù):

+NITZ:19/03/20,14:45:27,32

Call Ready

+CREG: 1

SMS Ready
發(fā)送一次數(shù)據(jù)!
GA6_GSM_StateCheck=0
GA6_GSM_ConnectServer=0
GA6_GSM_SendDataToServer=0

SEND OK

HTTP/1.1 200 OK
Date: Wed, 20 Mar 2019 14:45:40 GMT
Content-Type: application/json
Content-Length: 26
Connection: close
Server: Apache-Coyote/1.1
Pragma: no-cache

{"errno":0,"error":"succ"}

CLOSED
*/


int main()
{   
  u8 key,state;
  LED_Init();
  KEY_Init();
  BEEP_Init();
  TIM1_Init(72,20000); //輔助串口1接收，超時(shí)時(shí)間為20ms
  USART_X_Init(USART1,72,115200);
  TIM2_Init(72,20000);//輔助串口2接收，超時(shí)時(shí)間為20ms
  USART_X_Init(USART2,36,9600);
  TIM3_Init(72,20000);//輔助串口3接收，超時(shí)時(shí)間為20ms
  USART_X_Init(USART3,36,115200);
  printf("UART1 OK.....\n");
  
  while(1)
  {     
     if(USART3_RX_FLAG)
     {
         USART3_RX_BUFF[USART3_RX_CNT]='\0';
         //printf("buff=%s,cnt=%d\n\n",USART3_RX_BUFF,USART3_RX_CNT);
         printf("%s",USART3_RX_BUFF);
         USART3_RX_CNT=0;
         USART3_RX_FLAG=0;
         memset(USART3_RX_BUFF,0,sizeof(USART3_RX_BUFF));
     }
     
     key=KEY_Scanf();
     if(key)
     {
		  LED0=!LED0;
		  LED1=!LED1;
		  printf("發(fā)送一次數(shù)據(jù)!\n");
		  /*1. 檢查GSM工作狀態(tài)*/
		  state=GA6_GSM_StateCheck();
		  printf("GA6_GSM_StateCheck=%d\n",state);
		  if(!state)
		  {
			/*2. 連接服務(wù)器*/
			state=GA6_GSM_ConnectServer("183.230.40.33",80);
			printf("GA6_GSM_ConnectServer=%d\n",state);
			if(!state)
			{
				/*3. 向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)*/
				state=GA6_GSM_SendDataToServer(onenet_http_cmd,strlen((char*)onenet_http_cmd));
				printf("GA6_GSM_SendDataToServer=%d\n",state);
			}
			else
			{
				//手動(dòng)斷開服務(wù)器連接
				printf("斷開服務(wù)器連接:%d\r\n",GA6_GSM_SendCmd("AT+CIPCLOSE\r\n","OK",5000));
			}
		 }
     }
  }
}

3.3 GA6-B模塊使用HTTP協(xié)議連接OneNet服務(wù)器上傳GPS經(jīng)緯度

為了提高效率，通過GPS配置軟件，可以將GPS模塊配置成功以下選項(xiàng)：

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主要修改的地方：

1. GPS模塊默認(rèn)波特率為9600，配置成115200
2. 輸出的語句，只是輸出RMC(推薦定位信息)，因?yàn)楝F(xiàn)在只需要經(jīng)緯度信息即可。
3. 系統(tǒng)設(shè)置熱啟動(dòng)狀態(tài)，提高定位速度

GPS.c文件代碼示例:

#include "gps.h"
/*
函數(shù)功能：從buf里面得到第cnt個(gè)逗號(hào)所在的位置
返 回 值：0~254,代表逗號(hào)所在位置的偏移.
255,代表不存在第cnt個(gè)逗號(hào)
*/
u8 GPS_GetCommaOffset(char *buf,u8 cnt)
{
	char *p=buf;
	while(cnt)
	{
		if(*buf=='*'||*buf<' '||*buf>'z')return 255;//遇到'*'或者非法字符,則不存在第cx個(gè)逗號(hào)
		if(*buf==',')cnt--;
		buf++;
	}
	return buf-p; //計(jì)算偏移量
}


/*
函數(shù)功能: 獲取GPS經(jīng)緯度數(shù)據(jù)值
函數(shù)參數(shù):
        double *Longitude  :經(jīng)度
        double *latitude   :緯度
返回值: 0表示定位成功,1表示定位失敗

說明: 解析$GNRMC命令，得到經(jīng)緯度
$GNRMC,023705.000,A,2842.4164,N,11549.5713,E,1.73,91.65,150319,,,A*41

轉(zhuǎn)換公式示例:
經(jīng)度： dddmm.mmmm 東經(jīng) 11408.4790 114+(08.4790/60)=114.141317
緯度： ddmm.mmmm 北緯 2236.9453 22+(36.9453/60)= 22.615755
*/
u8 GPS_GNRMC_Decoding(char *gps_buffer,double *Longitude,double *latitude)
{
    u8 Offset;
    u32 int_data;
    double s_Longitude,s_latitude;
    char *p;

    /*1. 確定下定位是否成功*/
    p=strstr(gps_buffer,"$GNRMC");
    if(!p)return 1;
    
    Offset=GPS_GetCommaOffset(p,2);
    if(Offset==255)return 2;
    if(*(p+Offset)!='A')return 3; //定位不準(zhǔn)確
    
    /*2. 得到緯度*/
    Offset=GPS_GetCommaOffset(p,3);
    if(Offset==255)return 4;
    sscanf(p+Offset,"%lf",&s_latitude);
   // printf("轉(zhuǎn)換前的緯度:%lf\r\n",s_latitude);
  
    s_latitude=s_latitude/100;
    int_data=s_latitude;//得到緯度整數(shù)部分
    s_latitude=s_latitude-int_data;//得到緯度小數(shù)部分
    s_latitude=(s_latitude)*100;
    *latitude=int_data+(s_latitude/60.0); //得到轉(zhuǎn)換后的值
   // printf("轉(zhuǎn)換后的緯度: %lf\r\n",*latitude);
 
    /*3. 得到經(jīng)度*/
    Offset=GPS_GetCommaOffset(p,5);
    if(Offset==255)return 5;
    sscanf(p+Offset,"%lf",&s_Longitude);
   // printf("轉(zhuǎn)換前的經(jīng)度:%lf\r\n",s_Longitude);
    
    s_Longitude=s_Longitude/100;
    int_data=s_Longitude;//得到經(jīng)度整數(shù)部分
    s_Longitude=s_Longitude-int_data; //得到經(jīng)度小數(shù)部分
    s_Longitude=s_Longitude*100;
    *Longitude=int_data+(s_Longitude/60.0);
   // printf("轉(zhuǎn)換后的經(jīng)度:%lf\r\n",*Longitude);
    
    return 0;
}

GPS.h代碼示例

#ifndef GPS_H
#define GPS_H
#include "stm32f10x.h"
#include 
#include "usart.h"
u8 GPS_GNRMC_Decoding(char *gps_buffer,double *Longitude,double *latitude);
#endif

Main.c代碼示例

#include "stm32f10x.h"
#include 
#include 
#include "ga6_gprs.h"
#include "usart.h"
#include "timer.h"
#include "led.h"
#include "key.h"
#include "gps.h"

char onenet_http_cmd[1024];
//應(yīng)用發(fā)布地址: https://open.iot.10086.cn/iotbox/appsquare/appview?openid=fd1307a02210acbef4b34de89d6cfe21

/*
GPS 接線方式： 將 GPS 模塊的 TX 腳與 PA3 相連接。 (串口 2 的接收腳)
GPS 模塊波特率默認(rèn)為 9600  （為了提高速度，可以將GPS的波特率設(shè)置成115200---可直接通過上位機(jī)軟件設(shè)置）
GPS 模塊型號(hào)： ATGM336H-5N
電 源： 3V
*/


/*
GA6-GSM 接線方式： 將 GA6-GSM  模塊的 UTX 腳與 PB11 相連接，URX 腳與 PB10 相連接。 (串口 3 的接收腳)
GA6-GSM  模塊波特率默認(rèn)為 115200
GA6-GSM  模塊型號(hào)： 果云GA6-B
電 源： 5V
*/

int main()
{   
  double Longitude,latitude;
  u8 state;
  u32 time_cnt=0;
  u16 data_tx_len=0;
  char temp_buff[50];
  
  LED_Init();
  KEY_Init();
  BEEP_Init();
  TIM1_Init(72,20000); //輔助串口1接收，超時(shí)時(shí)間為20ms
	USART_X_Init(USART1,72,115200);
  TIM2_Init(72,20000);//輔助串口2接收，超時(shí)時(shí)間為20ms
  USART_X_Init(USART2,36,115200);   //接GPS模塊
  TIM3_Init(72,20000);//輔助串口3接收，超時(shí)時(shí)間為20ms
  USART_X_Init(USART3,36,115200); //接GSM模塊
  printf("UART1 OK.....\n");
  
  while(1)
  {     
      //接收GPRS模塊的返回值
     if(USART3_RX_FLAG)
     {
         USART3_RX_BUFF[USART3_RX_CNT]='\0';
         //printf("buff=%s,cnt=%d\n\n",USART3_RX_BUFF,USART3_RX_CNT);
         printf("%s",USART3_RX_BUFF);
         USART3_RX_CNT=0;
         USART3_RX_FLAG=0;
         memset(USART3_RX_BUFF,0,sizeof(USART3_RX_BUFF));
     }
     
     //接收GPS模塊的返回值
     if(USART2_RX_FLAG)
     {
         USART2_RX_BUFF[USART2_RX_CNT]='\0';
         //printf("USART2_RX_BUFF=%s",USART2_RX_BUFF);
       
         //解析GPS數(shù)據(jù)，得到經(jīng)緯度
         if(GPS_GNRMC_Decoding((char*)USART2_RX_BUFF,&Longitude,&latitude))
         {
            printf("GPS定位失敗! 請到空曠地方定位\r\n");
         }
         else //定位成功
         {
             if(time_cnt>=8000) //8秒一次
             {
                data_tx_len=71;
                sprintf(temp_buff,"%lf",Longitude);
                data_tx_len+=strlen(temp_buff);
               
                sprintf(temp_buff,"%lf",latitude);
                data_tx_len+=strlen(temp_buff); //得到發(fā)送的數(shù)據(jù)長度
               
                snprintf(onenet_http_cmd,sizeof(onenet_http_cmd),
                  "POST /devices/517704007/datapoints HTTP/1.1\r\n"\
                  "api-key:vvQAUiBG=HwKzqGicH=RxBvFCDw=\r\n"\
                  "Host:api.heclouds.com\r\n"\
                  "Connection:close\r\n"\
                  "Content-Length:%d\r\n"\
                  "\r\n"\
                  "{"datastreams":[{"id":"gps","datapoints":[{"value":{"lon":%lf,"lat":%lf}}]}]}",
                   data_tx_len,Longitude,latitude
                  );
                printf("data_tx_len=%d\r\n",data_tx_len);
                printf("經(jīng)度:%lf,緯度:%lf\r\n",Longitude,latitude);
 
                time_cnt=0;
                LED0=!LED0;
                LED1=!LED1;
                /*1. 檢查GSM工作狀態(tài)*/
                state=GA6_GSM_StateCheck();
                printf("GA6_GSM_StateCheck=%d\n",state);
                if(!state)
                {
                    /*2. 連接服務(wù)器*/
                    state=GA6_GSM_ConnectServer("183.230.40.33",80);          
                    printf("GA6_GSM_ConnectServer=%d\n",state);
                    if(!state)
                    {
                      /*3. 向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)*/
                    state=GA6_GSM_SendDataToServer((u8*)onenet_http_cmd,strlen((char*)onenet_http_cmd));
                      printf("GA6_GSM_SendDataToServer=%d\n",state);
                    }
                    else
                    {
                        //手動(dòng)斷開服務(wù)器連接
                     printf("斷開服務(wù)器連接:%d\r\n",GA6_GSM_SendCmd("AT+CIPCLOSE\r\n","OK",5000));
                    }
                }
             }
         }
         USART2_RX_CNT=0;
         USART2_RX_FLAG=0;
         memset(USART2_RX_BUFF,0,sizeof(USART2_RX_BUFF));
     }
     
    time_cnt++;
    delay_ms(1);
  }
}

1. 網(wǎng)頁上顯示的效果:

?

?

完整源碼下載: https://download.csdn.net/download/xiaolong1126626497/18245590

審核編輯：符乾江