Tìm hiểu về Module GPS

Liên kết website Minhhagroup.com & Banlinhkien.vn 1 Nguyễn Quý Nhật MODULE GPS MODULE GPS R & D Ver: 1.0.0 Date: 01/09/2013 Liên kết website Minhhagroup.com & Banlinhkien.vn 2 Nguyễn Quý Nhật MODULE GPS I. Chuẩn giao tiếp Ublox hỗ trợ 4 cổng giao tiếp. 1. Cổng UART: Mỗi Ublox hỗ trợ 1 hoặc 2 cổng UART. Các cổng UART có nhiệm vụ giám sát trạng thái thông tin và cấu hình cho bộ nhận GPS. UART chỉ hoạt động ở chế độ bất đồng bộ.Tốc độ baud có thể được cấu hình riêng cho mỗi cổng UART, tuy nhiên không hỗ trợ việc cấu hình tốc độ baud khác nhau cho đường truyền và đường nhận của cùng một cổng. Các giá trị tốc độ baud được phép sử dụng: Tốc độ baud Data bits Parity Stop bits 4800 8 None 1 9600 8 None 1 19200 8 None 1 38400 8 None 1 57600 8 None 1 115200 8 None 1 Tốc độ mặc định là 9600. 2. USB PORT: Ublox có hỗ trợ một cổng USB. Cổng USB có thể được dùng để kết nối truyền thông và cung cấp nguồn cho bộ nhận GPS. Có hai chế độ cấp nguồn cho cổng USB: a. Chế độ tự cấp: ở chế độ này nguồn nuôi cho bộ nhận (Ublox) được cấp từ nguồn bên ngoài. VDDUSB được dùng để nhận biết cổng USB có hoạt động hay không. b. Chế độ cấp nguồn: Ở chế độ này thiết bị được cấp nguồn từ bus USB. Do vậy, không cần phải thêm nguồn cấp bên ngoài cho thiết bị. 3. DDC PORT: DDC (Display Data Channel) được kết nối tương thích với chuẩn I2C. Liên kết website Minhhagroup.com & Banlinhkien.vn 3 Nguyễn Quý Nhật MODULE GPS Tốc độ tối đa 100kHz, Ublox luôn là thiết bị slave. Địa chỉ của Ublox mặc định là 0x42, tuy nhiên địa chỉ nàycó thể thay đổi được. 4. SPI PORT: Ublox hỗ trợ cổng giao tiếp SPI có thể hoạt động ở cả 4 chế độ SPI. Mặc định chế độ của cổng SPI là chế độ 0, tuy nhiên ta có thể thay đổi được chế độ hoạt động của cổng SPI. Tốc độ SPI tối đa cho phép của các Ublox là khác nhau và phụ thuộc vào phiên bản và firmware. Phiên bản Firmware Tốc độ tối đa Ublox 6 7 200kHz Ublox 6 6 100kHz Ublox 5 All 25Khz II. NMEA Protocol: 1. Cấu trúc bản tin theo giao thức NMEA. $ {,value} * - $: Kí tự bắt đầu . luôn luôn là kí tự „$‟. - Address: Trường địa chỉ: chỉ được phép là số hoặc kí tự hoa. Trường này được chia làm hai phần nhỏ o : vùng chỉ thị, luôn là GP với các bộ thu GPS, hoặc P với các bản tin đặc trưng. o : Định dạng bản tin, định nghĩa nội dung của bản tin. - Value: Vùng dữ liệu: độ dài của dữ liệu là không cố định. Các giá trị cách nhau bằng dấu phẩy “,”. - Checksum: Trường kiểm tra lỗi: Bắt đầu bằng kí tự * và chứa 2 kí tự kiểm tra lỗi. - : Kết thúc bản tin. Luôn luôn là hai kí tự đặc biệt CR ( mã là 0x0D ) và kí tự LF ( 0x0A ). Ví dụ: $GPZDA,141644.00,22,03,2002,00,00*67 Liên kết website Minhhagroup.com & Banlinhkien.vn 4 Nguyễn Quý Nhật MODULE GPS 2. Định dạng tọa độ: - Giá trị tọa độ từ các bộ thu GPS sẽ trả về theo chuẩn NMEA, giá trị đó bao gồm độ, phút và phần thập phân của phút. - Ví dụ nếu ta nhận được giá trị 4717.112671 North(Bắc) và 10533.91483 East(Đông) có nghĩa tọa độ là o 47 độ 17.112671 phút Bắc, 105 độ 33.91483 phút đông o 47 độ 17 phút 6.76026 giây Bắc, 105 độ 33phút 54.89058 giây Đông. o 47.28521118 độ Bắc, 105.56524738 độ Đông. 3. Các bản tin chuẩn theo giao thức NMEA: a. DTM Mô tả Cột mốc tham chiếu Firmware Hỗ trợ Ublox 6. Firmware từ 6.00 đến 7.03 Loại Output Nội dung Cho biết sự khác biệt giữa cột mốc tham chiếu và cột mốc lựa chọn. Nếu Cột mốc đang cấu hình không phải là WGS72 hoặc WGS84, thì trường LLL sẽ là 999. Cột mốc tham chiếu luôn là WGS84 Số lượng trường 11 Cấu trúc $GPDTM,LLL,LSD,lat,N/S,long,E/W,alt,RRR*cs Ví dụ: $GPDTM,W84,,0.0,N,0.0,E,0.0,W84*6F $GPDTM,W72,,0.00,S,0.01,W,-2.8,W84*4F $GPDTM,999,CH95,0.08,N,0.07,E,-47.7,W84*1C STT Ví dụ Định dạng Tên Đơn vị Mô tả 0 $GPDTM Chuỗi $GPDTM Mã bản tin 1 W72 Chuỗi LLL Mã cột mốc, W84=WGS84, Liên kết website Minhhagroup.com & Banlinhkien.vn 5 Nguyễn Quý Nhật MODULE GPS W72=WGS72, 999= người dùng định nghĩa. 2 Chuỗi LSD Mã cột mốc, trả về mã code cột mốc đang lựa chọn 3 0.08 Số Lat Phút Sai lệch về vĩ độ. 4 S Kí tự NS Chỉ thị Bắc Nam 5 0.07 Số long phút Sai lệch kinh độ 6 E Kí tự EW Chỉ thị Đông Tây 7 -2.8 Số Alt Mét Sai lệch độ cao 8 W84 Chuỗi RRR Mã cột mốc tham chiếu. luôn là W84 9 *67 Hex cs Kiểm tra lỗi 10 Kí tự Kết thúc bản tin b. GBS Mô tả Hệ thống vị trí Firmware Hỗ trợ Ublox 6. Firmware từ 6.00 đến 7.03 Loại Output Nội dung Trả về kết quả của RAIM (Receiver Autonomous Integrity Montoring Algorithm) Số lượng trường 11 Cấu trúc $GPGBS,hhmmss.ss,errlat,errlon,erralt,svid,prob,bias ,stddev*cs Ví dụ: $GPGBS,235503.00,1.6,1.4,3.2,,,,*40 $GPGBS,235458.00,1.4,1.3,3.1,03,,-21.4,3.8*5B STT Ví dụ Định dạng Tên Đơn vị Mô tả 0 $GPGPS Chuỗi $GPGBS Mã bản tin 1 235503.00 Hhmmss.ss Thời gian UTC. 2 Chuỗi LSD Mã cột mốc, trả về mã code cột Liên kết website Minhhagroup.com & Banlinhkien.vn 6 Nguyễn Quý Nhật MODULE GPS mốc đang lựa chọn 3 1.6 Số Errlat Mét Sai số dự kiến về vĩ độ 4 1.4 Số Errlon Mét Sai số dự kiến về kinh độ 5 3.2 Số Erralt Mét Sai số dự kiến về độ cao 6 - Số Prob Xác suất dò lỗi (không hỗ trợ) 7 -21,4 Số Bias Mét Ước tính lỗi trên vệ tinh. 8 3.8 Số Std Mét Chuẩn hóa bias. 9 *40 Hex cs Kiểm tra lỗi 10 Kí tự Kết thúc bản tin c. GGA Mô tả Dò lỗi vệ tinh GNSS Firmware Hỗ trợ Ublox 6. Firmware từ 6.00 đến 7.03 Loại Output Nội dung Trả về thời gian và vị trí GPS, và các dữ liệu liên quan Số lượng trường 17 Cấu trúc $GPGGA,hhmmss.ss,Latitude,N,Longitude,E,FS,NoSV,HDOP ,msl,m,Altref,m,DiffAge,DiffStation*cs Ví dụ: $GPGGA,092725.00,4717.11399,N,00833.91590,E,1,8,1.01,499.6,M,48.0,M,,0*5B STT Ví dụ Định dạng Tên Đơn vị Mô tả 0 $GPGGA Chuỗi $GPGGA Mã bản tin 1 235503.00 Hhmmss.ss Thời gian UTC. 2 4717.11399 Ddmm.mm Lat Tọa độ vĩ độ 3 N Kí tự Chỉ thị Bắc Nam 4 00833.91590 Dddmm.mm Long Tọa độ kinh độ. 5 E Kí tự Chỉ thị Đông Tây 6 1 Số FS Chỉ thị trạng thái sửavị trí 7 8 Số Nosv Số lượng vệ tinh sử dụng 0- Liên kết website Minhhagroup.com & Banlinhkien.vn 7 Nguyễn Quý Nhật MODULE GPS 12 8 1.01 Số Hpdop 9 499.6 Số Msl Mét Độ cao MSL 10 M Kí tự Umsl Đơn vị, Mét 11 48.0 Số Altref Mét 12 M Kí tự uSep Đơn vị, Mét. 13 Số Diffage S 14 0 Số Diffstation Sai khá địa chỉ trạm 15 *5B Hex Kiểm tra lỗi 16 Kí tự Kết thúc bản tin d. GLL Mô tả Kinh độ, vĩ độ, thời gian với vị trí cố định Firmware Hỗ trợ Ublox 6. Firmware từ 6.00 đến 7.03 Loại Output Nội dung Giá trị trả về phụ thuộc vào cột mốc chọn hiện tại Số lượng trường 9 Cấu trúc $GPGLL,Latitude,N,Longitude,E,hhmmss.ss,Valid ,Mode*cs Ví dụ : $GPGLL,4717.11364,N,00833.91565,E,092321.00,A,A*60 STT Ví dụ Định dạng Tên Đơn vị Mô tả 0 $GPGLL Chuỗi $GPGLL Mã bản tin 1 4717.11364 ddmm.mm Lat Vĩ độ 2 N Kí tự Chỉ thị Bắc Nam 3 00833.91565 Dddmm.mm Kinh độ 4 E Kí tự Chỉ thị Đông Tây 5 092321.00 Hhmmss.ss Thời gian UTC 6 A Kí tự Trạng thái: A: dữ liệu đúng, V: dữ liệu sai. 7 A Kí tự Chế độ vị trí (AGPS, DGPS) Liên kết website Minhhagroup.com & Banlinhkien.vn 8 Nguyễn Quý Nhật MODULE GPS 8 *60 Hex cs Kiểm tra lỗi 9 Kí tự Kết thúc bản tin e. GPQ Mô tả Bản tin thăm dò Firmware Hỗ trợ Ublox 6. Firmware từ 6.00 đến 7.03 Loại input Nội dung Kiểm tra bản tin chuẩn NMEA Số lượng trường 4 Cấu trúc $xxGPQ,sid*cs Ví dụ : $EIGPQ,RMC*3A STT Ví dụ Định dạng Tên Đơn vị Mô tả 0 $EIGPQ Chuỗi $xxGPQ Mã bản tin. XX: Mã chỉ thị 1 RMC Chuỗi Sid Mã nhận dạng bản tin 2 *3A Hex Kiểm tra lỗi 3 Kí tự Kết thúc bản tin f. GSV Mô tả Vệ tinh GNSS Firmware Hỗ trợ Ublox 6. Firmware từ 6.00 đến 7.03 Loại Output Nội dung Số lượng vệ tinh quan sát. Số lượng trường 7-16 Cấu trúc $GPGSV,NoMsg,MsgNo,NoSv,{,sv,elv,az,cno}*cs Ví dụ: $GPGSV,3,1,10,23,38,230,44,29,71,156,47,07,29,116,41,08,09,081,36*7F Liên kết website Minhhagroup.com & Banlinhkien.vn 9 Nguyễn Quý Nhật MODULE GPS $GPGSV,3,2,10,10,07,189,,05,05,220,,09,34,274,42,18,25,309,44*72 $GPGSV,3,3,10,26,82,187,47,28,43,056,46*77 STT Ví dụ Định dạng Tên Đơn vị Mô tả 0 $GPGSV Chuỗi $GPGSV Mã bản tin 1 3 Số Số lượng bản tin, là tổng số lượng bản tin GPSGV truyền 2 1 Số Số chỉ thị của bản tin. 3 10 Số Số vệ tinh quan sát 4 23 Số sv ID vệ tinh 5 38 Số elv Độ cao 0-90` 6 230 Số az Phương vị.0-359. 7 44 Số cno 15 *7F Hex Kiểm tra lỗi 16 Kí tự Kết thúc bản tin g. RMC Mô tả Dữ liệu thu gon khuyến cáo Firmware Hỗ trợ Ublox 6. Firmware từ 6.00 đến 7.03 Loại Output Nội dung Số lượng trường 15 Cấu trúc $GPRMC,hhmmss,status,latitude,N,longitude,E,spd,cog ,ddmmyy,mv,mvE,mode*cs Liên kết website Minhhagroup.com & Banlinhkien.vn 10 Nguyễn Quý Nhật MODULE GPS Ví dụ: $GPRMC,083559.00,A,4717.11437,N,00833.91522,E,0.004,77.52,091202,,,A*57 STT Ví dụ Định dạng Tên Đơn vị Mô tả 0 $GPRMC Chuỗi $GPRMC Mã bản tin 1 083559.00 Hhmmss.ss Thời gian UTC 2 A Kí tự Trang thái: A: Dữ liệu đúng. V: dữ liệu sai. 3 4717.11437 Ddmm.mm Vĩ độ 4 N Kí tự Chỉ thị Bắc Nam 5 00833.91522 Dddm.mm Kinh độ 6 E Kí tự Chỉ thị Đông Tây 7 0.004 Số Hải lý Tốc độ trên mặt đất 8 77.52 Số Độ Độ baophủ mặt đất 9 091202 Ddmmyy Date Ngày tháng năm 10 Số Mv Giá trị từ trường (không hỡ trợ thiết bị nhận) 11 Kí tự mvE Chỉ thị từ trường Đông/Tây. 12 Kí tự Mode Chế độ chỉ thị. 13 *7F Hex Kiểm tra lỗi 14 Kí tự Kết thúc bản tin h. VTG Mô tả Tốc độ mặt đất và độ bao phủ măt đất Firmware Hỗ trợ Ublox 6. Firmware từ 6.00 đến 7.03 Loại Output Nội dung Số lượng trường 12 Cấu trúc $GPVTG,cogt,T,cogm,M,sog,N,kph,K,mode*cs Liên kết website Minhhagroup.com & Banlinhkien.vn 11 Nguyễn Quý Nhật MODULE GPS Ví dụ: $GPVTG,77.52,T,,M,0.004,N,0.008,K,A*06 STT Ví dụ Định dạng Tên Đơn vị Mô tả 0 $GPVTG Chuỗi $GPVTG Mã bản tin 1 77.52 Số Độc che phủ 2 T Kí tự T Trường sửa chữa: True 3 Số Cogm Độ Từ trường bao phủ 4 M Kí tự Trường sửa chữa: Magnetic 5 0.004 Số Hải lý Tốc độ 6 N Kí tự Trường sửa chữa: Knots 7 0.008 Số Km/h Tốc độ trên mặt đất 8 K Kí tự K Trường sửa chữa: km/hour. 9 A Kí Chỉ thị chế độ 10 *7F Hex Kiểm tra lỗi 11 Kí tự Kết thúc bản tin i. ZDA Mô tả Thời gian Firmware Hỗ trợ Ublox 6. Firmware từ 6.00 đến 7.03 Loại Output Nội dung Số lượng trường 9 Cấu trúc $GPZDA,hhmmss.ss,day,month,year,ltzh,ltzn*cs Ví dụ: $GPZDA,082710.00,16,09,2002,00,00*64 STT Ví dụ Định dạng Tên Đơn vị Mô tả 0 $GPZDA Chuỗi $GPZDA Mã bản tin 1 082710.00 Hhmmss.ss Thời gian UTC Liên kết website Minhhagroup.com & Banlinhkien.vn 12 Nguyễn Quý Nhật MODULE GPS 2 16 Dd Ngày 3 09 Mm Tháng 4 2002 Yy Năm 5 00 -xx Giờ khu vực (không hỗ trợ) 6 00 Zz Phút khu vực (không hỗ trợ) 7 *7F Hex Kiểm tra lỗi 8 Kí tự Kết thúc bản tin III. Ublox Neo 6 1. Sơ đồ chân: Số thự tự chân Tên chân I/O Mô tả 1 Reserved I Chưa dùng Liên kết website Minhhagroup.com & Banlinhkien.vn 13 Nguyễn Quý Nhật MODULE GPS 2 SS_N I Chọn SPI (CS) 3 TimePulse O Xung thời gian. 1 xung/giây 4 EXTINT0 I Ngắt ngoài 5 USB_DM I/O Dữ liệu USB 6 USB_DP I/O Dữ liệu USB 7 VDDUSB I Nguồn USB 8 Reserved 9 VCC_RF O Đầu ra điện áp RF 10 GND I Đất 11 RF_IN IN Đầu vào anten 12 GND I Đất 13 GND I Đất 14 MOSI/ CFG_COM0 O/I SPI MOSI/ Pin cấu hình Thiết lập cực mở nếu không sử dụng 15 MISO/ CFG_COM1 I SPI MISO/ Pin cấu hình. Thiết lập cực mở nếu không sử dụng. 16 CFG_GPS0 SCK I Chân cấu hình chế độ nguồn/ Clock của SPI 17 Reserved I Chưa dùng 18 SDA2 I/O DATA DDC2 19 SCL2 I/O CLOCK DDC 20 TxD1 O Cổng dữ liệu nối tiếp 21 RxD1 I Cổng dữ liệu nối tiếp 22 V_BCKP I Nguồn cấp backup 23 VCC I Nguồn cấp 24 GND I Đất. Liên kết website Minhhagroup.com & Banlinhkien.vn 14 Nguyễn Quý Nhật MODULE GPS 2. Thông số hoạt động Symbol Modulse Min Typ Max Đơn vị VCC NEO-6G NEO- 6Q/M/P/V/T 1.75 2.7 1.8 3.0 1.95 3.6 V V VDDUSB ALL 3.0 3.3 3.6 V V_BCKP ALL 1.4 3.6 V I_BCKP ALL 22 uA Vil ALL 0 0.2*VCC V Vih ALL 0.7*VCC VCC V Vol ALL 0.4 V Voh ALL VCC-0.4 VCC V VCC_RF ALL VCC-0.1 V ICC_RF ALL 50 mA Gaint ALL 50 dB Nhiệt độ ALL -40 85 C IV. Đọc, lấy tọa độ, thời gian từ modulse Ublox Neo-6M Hiển thị lên màn hình TFT 1.8 1. Sơ đồ kết nối phần cứng: Liên kết website Minhhagroup.com & Banlinhkien.vn 15 Nguyễn Quý Nhật MODULE GPS 2. Lập trình phần mềm: Ublox Neo 6M sẽ trả về cho ta các bản tin GGA,GLL, GSA, GSV, RMC, VTG tuy nhiên để có thể lấy tọa độ và thời gian ta không nhất thiết phải đọc tất cả các bản tin. Để đơn giản nhất ta chỉ cần đọc bản tin RMC là đã đủ lượng thông tin cần lấy. Bản tin RMC Mô tả Dữ liệu thu gon khuyến cáo Firmware Hỗ trợ Ublox 6. Firmware từ 6.00 đến 7.03 Loại Output Nội dung Số lượng trường 15 Cấu trúc $GPRMC,hhmmss,status,latitude,N,longitude,E,spd,cog ,ddmmyy,mv,mvE,mode*cs Ví dụ: $GPRMC,083559.00,A,4717.11437,N,00833.91522,E,0.004,77.52,091202,,,A*57 Liên kết website Minhhagroup.com & Banlinhkien.vn 16 Nguyễn Quý Nhật MODULE GPS STT Ví dụ Định dạng Tên Đơn vị Mô tả 0 $GPRMC Chuỗi $GPRMC Mã bản tin 1 083559.00 Hhmmss.ss Thời gian UTC 2 A Kí tự Trang thái: A: Dữ liệu đúng. V: dữ liệu sai. 3 4717.11437 Ddmm.mm Vĩ độ 4 N Kí tự Chỉ thị Bắc Nam 5 00833.91522 Dddm.mm Kinh độ 6 E Kí tự Chỉ thị Đông Tây 7 0.004 Số spd Hải lý Tốc độ trên mặt đất 8 77.52 Số cog Độ Độ bao phủ mặt đất 9 091202 Ddmmyy Date Ngày tháng năm 10 Số Mv Giá trị từ trường (không hỡ trợ thiết bị nhận) 11 Kí tự mvE Chỉ thị từ trường Đông/Tây. 12 Kí tự Mode Chế độ chỉ thị. 13 *7F Hex Kiểm tra lỗi 14 Kí tự Kết thúc bản tin Để đọc được bản tin ta cần có một bộ đệm để lưu trữ dữ liệu UART. Thuật toán như sau: Liên kết website Minhhagroup.com & Banlinhkien.vn 17 Nguyễn Quý Nhật MODULE GPS Start Đúng là bản tin GPRMC Set cờ báo có bản tin RMC Đọc dữ liệu vào Buffer END SAI Khi đã có cờ báo nhận được bản tin RMC, trong chương trình ta cần xử lý bản tin vừa nhận được. Do độ dài dữ liệu là không có định nhưng các dữ liệu đều cách nhau bằng dấu “,” Do đó ta sẽ dùng dấu “,” để tách dữ liệu. uint16_t SearchChar(uint8_t Char, uint8_t *Str,uint8_t Time,uint8_t Len) { uint16_t i=0; uint8_t j=0; while((j<Time)&(i<=Len)) { Liên kết website Minhhagroup.com & Banlinhkien.vn 18 Nguyễn Quý Nhật MODULE GPS if(Str[i]==Char) j++; i++; } return (i-1); } Ta sử dụng hàm trên để tìm vị trí các kí tự “,” trong bản tin RMC. Ví dụ: Temp1=SearchChar(',',GpsData[i].Data,1,SIZE_BUFFER_DATA); // Tim vi tri co dau “,” lan dau tien Từ vị trí các dấu “,” và vị trí các trường ta có thể lấy được dữ liệu. Thuật toán chương trình chính: Liên kết website Minhhagroup.com & Banlinhkien.vn 19 Nguyễn Quý Nhật MODULE GPS Start Dò tọa độ Có tọa độ Tọa độ mới? Sai Sai Hiển thị tọa độ. Liên kết website Minhhagroup.com & Banlinhkien.vn 20 Nguyễn Quý Nhật MODULE GPS WELLCOME TO MINHHAGROUP. Thanks For Reading!