如何使用STM32F103C8的GPS模塊獲取位置坐標(biāo)

GPS代表全球定位系統(tǒng)，用于檢測(cè)地球上任何位置的緯度和經(jīng)度，具有精確的UTC時(shí)間（協(xié)調(diào)世界時(shí)）。該設(shè)備每秒接收來(lái)自衛(wèi)星的坐標(biāo)，包括時(shí)間和日期。GPS 提供了很高的準(zhǔn)確性，并且除了位置坐標(biāo)之外還提供其他數(shù)據(jù)。

我們都知道 GPS 是一個(gè)非常有用的設(shè)備，在手機(jī)和其他便攜式設(shè)備中非常常用來(lái)跟蹤位置。它在各個(gè)領(lǐng)域都有非常廣泛的應(yīng)用，從在家中叫出租車到跟蹤飛機(jī)的高度。

在本教程中，我們將GPS 模塊與 STM32F103C8 微控制器連接，以查找位置坐標(biāo)并將其顯示在16x2 LCD 顯示屏上。

所需組件

STM32F103C8微控制器

GPS模塊

16x2 液晶顯示器

面包板

連接電線

GPS模塊

這是一個(gè) GY-NEO6MV2 XM37-1612 GPS 模塊。該 GPS 模塊有四個(gè)引腳 +5V、GND、TXD 和 RXD。它使用串行引腳進(jìn)行通信，并且可以輕松地與 STM32F103C8 的串行端口連接。

GPS 模塊 以 NMEA 格式發(fā)送數(shù)據(jù)（參見(jiàn)下面的屏幕截圖）。NMEA 格式由幾個(gè)句子組成，其中我們只需要一個(gè)句子。這句話從 $GPGGA開(kāi)始 ，包含坐標(biāo)、時(shí)間和其他有用的信息。此 GPGGA 稱為 全球定位系統(tǒng)修復(fù)數(shù)據(jù)。

下面是一個(gè)示例 $GPGGA 字符串及其描述：

$GPGGA，104534.000，7791.0381，N，06727.4434，E，1，08，0.9，510.4，M，43.9，M，，*47

$GPGGA，HHMMSS.SSS，latitude，N，longitude，E，F(xiàn)Q，NOS，HDP，altitude，M，height，M，，校驗(yàn)和數(shù)據(jù)

但是在本教程中，我們使用了一個(gè)TinyGPSPlus GPS 庫(kù)，它從 NMEA 語(yǔ)句中提取所有需要的信息，我們只需要編寫一行簡(jiǎn)單的代碼來(lái)獲取緯度和經(jīng)度，我們將在本教程后面看到。

STM32F103C8 的引腳輸出

STM32F103C8 （BLUE PILL） USART 串??行通信端口如下圖所示。這些是藍(lán)色的（PA9-TX1、PA10-RX1、PA2-TX2、PA3-RX2、PB10-TX3、PB11-RX3）。它有三個(gè)這樣的溝通渠道。

電路圖和連接

GPS模塊和STM32F103C8之間的電路連接

16x2 LCD 和 STM32F103C8 之間的連接

整個(gè)設(shè)置如下所示：

為 GPS 模塊接口編程 STM32F103C8

本項(xiàng)目末尾給出了使用 STM32 使用 GPS 模塊查找位置的完整程序。STM32F103C8 可以使用 Arduino IDE 進(jìn)行編程，只需通過(guò) USB 端口將其連接到 PC。確保在上傳代碼時(shí)移除引腳 TX 和 RX，并在上傳后連接。

要將 GPS 與 STM32 連接，首先我們必須從 GitHub 鏈接TinyGPSPlus下載一個(gè)庫(kù)。下載庫(kù)后，可以通過(guò)Sketch -》 Include Library -》 Add .zip Library 將其包含在 Arduino IDE 中。相同的庫(kù)可用于將GPS 與 Arduino 接口。

所以首先包含必要的庫(kù)文件并為 16x2 LCD 定義引腳：

#include                                               
#include  
const int rs = PB11, en = PB10, d4 = PB0, d5 = PB1, d6 = PC13, d7 = PC14; 
LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7);

然后創(chuàng)建一個(gè)名為TinyGPSPlus 類的gps對(duì)象。

TinyGPSPlus 全球定位系統(tǒng)；

接下來(lái)在void setup中，使用Serial1.begin(9600)開(kāi)始與 GPS 模塊的串行通信。Serial1 用作 STM32F103C8 的 Serial 1 端口（Pins-PA9、PA10）。

Serial1.開(kāi)始（9600）；

然后顯示一段時(shí)間的歡迎信息。

  lcd.開(kāi)始（16,2）；
  lcd.print("電路文摘"); 
  lcd.setCursor(0,1); 
  lcd.print("STM32 帶 GPS"); 
  延遲（4000）；
  lcd.clear();     

接下來(lái)在void loop() 中，我們從 GPS 接收經(jīng)緯度，并檢查接收到的數(shù)據(jù)是否有效，并在串行監(jiān)視器和 LCD 中顯示信息。

檢查可用的位置數(shù)據(jù)是否有效

  loc_valid = gps.location.isValid();

接收緯度數(shù)據(jù)

lat_val = gps.location.lat();

接收經(jīng)度數(shù)據(jù)

  lng_val = gps.location.lng();

如果接收到無(wú)效數(shù)據(jù)，則串行監(jiān)視器顯示“*****”，LCD 顯示“等待”。

  if (!loc_valid) 
  { 
    lcd.print("Waiting"); 
    Serial.print("緯度："); 
    Serial.println("*****"); 
    Serial.print("經(jīng)度："); 
    Serial.println("*****"); 
    延遲（4000）；
    lcd.clear(); 
  }

如果接收到有效數(shù)據(jù)，則緯度和經(jīng)度將顯示在串行監(jiān)視器以及 LCD 顯示屏上。

   lcd.clear(); 
    Serial.println("GPS 讀數(shù)："); 
    Serial.print("緯度："); 
    Serial.println(lat_val, 6); 
    lcd.setCursor(0,0); 
    lcd.print("緯度："); 
    lcd.print(lat_val,6); 
    Serial.print("經(jīng)度："); 
     Serial.println(lng_val, 6); 
     lcd.setCursor(0,1); 
     lcd.print("長(zhǎng)："); 
     lcd.print(lng_val,6); 
     延遲（4000）；

以下函數(shù)提供讀取數(shù)據(jù)的延遲。它一直在尋找串行端口上的數(shù)據(jù)。

靜態(tài)無(wú)效 GPSDelay(unsigned long ms) 
{ 
  unsigned long start = millis(); 
  do 
  { 
    while (Serial1.available()) 
    gps.encode(Serial1.read()); 
  } while (millis() - start < ms); 
}

使用 GPS 和 STM32 查找緯度和經(jīng)度

建立設(shè)置并上傳代碼后，請(qǐng)確保將 GPS 模塊放置在空曠區(qū)域以快速接收信號(hào)。有時(shí)需要幾分鐘才能收到信號(hào)，所以請(qǐng)等待一段時(shí)間。當(dāng) GPS 模塊開(kāi)始接收信號(hào)時(shí)，LED 將開(kāi)始閃爍，并且 LCD 顯示屏上會(huì)顯示位置坐標(biāo)。

您可以使用谷歌地圖驗(yàn)證位置的緯度和經(jīng)度。只需打開(kāi) GPS 轉(zhuǎn)到 Google 地圖，然后單擊藍(lán)點(diǎn)。它將顯示帶有緯度和經(jīng)度的地址，如下圖所示

#include //LCD顯示函數(shù)庫(kù)

#include //GPS函數(shù)庫(kù)


const int rs = PB11, en = PB10, d4 = PB0, d5 = PB1, d6 = PC13, d7 = PC14; //LCD引腳與STM32

LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7);


TinyGPSPlus 全球定位系統(tǒng)；//類TinyGPSPlus的對(duì)象gps


無(wú)效設(shè)置（）

{

Serial1.begin（9600）；//在串行端口 1 以 9600 波特率開(kāi)始串行通信

lcd.begin(16,2); //設(shè)置顯示為 16x2 模式

lcd.print("Circuit Digest");

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print("STM32 帶 GPS");

延遲（4000）；

lcd.clear();

}


無(wú)效循環(huán)（）

{

GPSDelay（1000）；

無(wú)符號(hào)長(zhǎng)開(kāi)始；

雙緯度，lng_val；

布爾 loc_valid;

lat_val = gps.location.lat(); //獲取緯度

loc_valid = gps.location.isValid();

lng_val = gps.location.lng(); //獲取經(jīng)度



if (!loc_valid) //從 GPS 接收到無(wú)效數(shù)據(jù)時(shí)執(zhí)行

{

lcd.print("Waiting");

Serial.print("緯度：");

Serial.println("*****");

Serial.print("經(jīng)度：");

Serial.println("*****");

延遲（4000）；

lcd.clear();

}

else //從 GPS 接收到有效數(shù)據(jù)時(shí)執(zhí)行

{

lcd.clear();



Serial.println("GPS 讀數(shù)：");



Serial.print("緯度：");

Serial.println(lat_val, 6); //在串行監(jiān)視器打印緯度



lcd.setCursor(0,0);

lcd.print("緯度：");

lcd.print(lat_val,6); //在LCD顯示屏上打印緯度


Serial.print("經(jīng)度：");

Serial.println(lng_val, 6); //在串口監(jiān)視器上打印經(jīng)度


lcd.setCursor(0,1);

lcd.print("長(zhǎng)：");

lcd.print(lng_val,6); //在液晶顯示屏上打印經(jīng)度


延遲（4000）；

}

}


static void GPSDelay(unsigned long ms) //從 GPS 接收數(shù)據(jù)的延遲

{

unsigned long start = millis();

do

{

while (Serial1.available())

gps.encode(Serial1.read());

} while (millis() - start < ms);

}