如何使用STM32F103C8的GPS模块获取位置坐标

科技观察员 2022-09-08 8444

描述

　　GPS代表全球定位系统，用于检测地球上任何位置的纬度和经度，具有精确的UTC时间（协调世界时）。该设备每秒接收来自卫星的坐标，包括时间和日期。GPS 提供了很高的准确性，并且除了位置坐标之外还提供其他数据。

　　我们都知道 GPS 是一个非常有用的设备，在手机和其他便携式设备中非常常用来跟踪位置。它在各个领域都有非常广泛的应用，从在家中叫出租车到跟踪飞机的高度。

　　在本教程中，我们将GPS 模块与 STM32F103C8 微控制器连接，以查找位置坐标并将其显示在16x2 LCD 显示屏上。

　　所需组件

　　STM32F103C8微控制器

　　GPS模块

　　16x2 液晶显示器

　　面包板

　　连接电线

　　GPS模块

　　这是一个 GY-NEO6MV2 XM37-1612 GPS 模块。该 GPS 模块有四个引脚 +5V、GND、TXD 和 RXD。它使用串行引脚进行通信，并且可以轻松地与 STM32F103C8 的串行端口连接。

GPS模块

　　GPS 模块以 NMEA 格式发送数据（参见下面的屏幕截图）。NMEA 格式由几个句子组成，其中我们只需要一个句子。这句话从 $GPGGA开始，包含坐标、时间和其他有用的信息。此 GPGGA 称为全球定位系统修复数据。

　　下面是一个示例 $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，FQ，NOS，HDP，altitude，M，height，M，，校验和数据

　　但是在本教程中，我们使用了一个TinyGPSPlus GPS 库，它从 NMEA 语句中提取所有需要的信息，我们只需要编写一行简单的代码来获取纬度和经度，我们将在本教程后面看到。

　　STM32F103C8 的引脚输出

　　STM32F103C8 （BLUE PILL） USART 串行通信端口如下图所示。这些是蓝色的（PA9-TX1、PA10-RX1、PA2-TX2、PA3-RX2、PB10-TX3、PB11-RX3）。它有三个这样的沟通渠道。

GPS模块

　　电路图和连接

GPS模块

　　GPS模块和STM32F103C8之间的电路连接

GPS模块

　　16x2 LCD 和 STM32F103C8 之间的连接

GPS模块

　　整个设置如下所示：

GPS模块

　　为 GPS 模块接口编程 STM32F103C8

　　本项目末尾给出了使用 STM32 使用 GPS 模块查找位置的完整程序。STM32F103C8 可以使用 Arduino IDE 进行编程，只需通过 USB 端口将其连接到 PC。确保在上传代码时移除引脚 TX 和 RX，并在上传后连接。

　　要将 GPS 与 STM32 连接，首先我们必须从 GitHub 链接TinyGPSPlus下载一个库。下载库后，可以通过Sketch -》 Include Library -》 Add .zip Library 将其包含在 Arduino IDE 中。相同的库可用于将GPS 与 Arduino 接口。

　　所以首先包含必要的库文件并为 16x2 LCD 定义引脚：

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

然后创建一个名为TinyGPSPlus 类的gps对象。

TinyGPSPlus 全球定位系统；

接下来在void setup中，使用Serial1.begin(9600)开始与 GPS 模块的串行通信。Serial1 用作 STM32F103C8 的 Serial 1 端口（Pins-PA9、PA10）。

Serial1.开始（9600）；

然后显示一段时间的欢迎信息。

  lcd.开始（16,2）；
  lcd.print("电路文摘"); 
  lcd.setCursor(0,1); 
  lcd.print("STM32 带 GPS"); 
  延迟（4000）；
  lcd.clear();

接下来在void loop() 中，我们从 GPS 接收经纬度，并检查接收到的数据是否有效，并在串行监视器和 LCD 中显示信息。

检查可用的位置数据是否有效

  loc_valid = gps.location.isValid();

接收纬度数据

lat_val = gps.location.lat();

接收经度数据

  lng_val = gps.location.lng();

如果接收到无效数据，则串行监视器显示“*****”，LCD 显示“等待”。

  if (!loc_valid) 
  { 
    lcd.print("Waiting"); 
    Serial.print("纬度："); 
    Serial.println("*****"); 
    Serial.print("经度："); 
    Serial.println("*****"); 
    延迟（4000）；
    lcd.clear(); 
  }

如果接收到有效数据，则纬度和经度将显示在串行监视器以及 LCD 显示屏上。

   lcd.clear(); 
    Serial.println("GPS 读数："); 
    Serial.print("纬度："); 
    Serial.println(lat_val, 6); 
    lcd.setCursor(0,0); 
    lcd.print("纬度："); 
    lcd.print(lat_val,6); 
    Serial.print("经度："); 
     Serial.println(lng_val, 6); 
     lcd.setCursor(0,1); 
     lcd.print("长："); 
     lcd.print(lng_val,6); 
     延迟（4000）；

以下函数提供读取数据的延迟。它一直在寻找串行端口上的数据。

静态无效 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 查找纬度和经度

　　建立设置并上传代码后，请确保将 GPS 模块放置在空旷区域以快速接收信号。有时需要几分钟才能收到信号，所以请等待一段时间。当 GPS 模块开始接收信号时，LED 将开始闪烁，并且 LCD 显示屏上会显示位置坐标。

GPS模块

　　您可以使用谷歌地图验证位置的纬度和经度。只需打开 GPS 转到 Google 地图，然后单击蓝点。它将显示带有纬度和经度的地址，如下图所示

GPS模块
#include //LCD显示函数库

#include //GPS函数库

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

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

TinyGPSPlus 全球定位系统；//类TinyGPSPlus的对象gps

无效设置（）

{

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

lcd.begin(16,2); //设置显示为 16x2 模式

lcd.print("Circuit Digest");

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print("STM32 带 GPS");

延迟（4000）；

lcd.clear();

}

无效循环（）

{

GPSDelay（1000）；

无符号长开始；

双纬度，lng_val；

布尔 loc_valid;

lat_val = gps.location.lat(); //获取纬度

loc_valid = gps.location.isValid();

lng_val = gps.location.lng(); //获取经度

if (!loc_valid) //从 GPS 接收到无效数据时执行

{

lcd.print("Waiting");

Serial.print("纬度：");

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

Serial.print("经度：");

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

延迟（4000）；

lcd.clear();

}

else //从 GPS 接收到有效数据时执行

{

lcd.clear();

Serial.println("GPS 读数：");

Serial.print("纬度：");

Serial.println(lat_val, 6); //在串行监视器打印纬度

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print("纬度：");

lcd.print(lat_val,6); //在LCD显示屏上打印纬度

Serial.print("经度：");

Serial.println(lng_val, 6); //在串口监视器上打印经度

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print("长：");

lcd.print(lng_val,6); //在液晶显示屏上打印经度

延迟（4000）；

}

}

static void GPSDelay(unsigned long ms) //从 GPS 接收数据的延迟

{

unsigned long start = millis();

do

{

while (Serial1.available())

gps.encode(Serial1.read());

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

}

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