玩轉X-CTR100 l STM32F4 l U-Blox NEO-6M GPS衛星定位-nmealib解碼庫移植解碼

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本文介紹X-CTR100控制器 擴展GPS衛星定位模塊，型號爲GY-GPS6MV2，使用U-BLOX NEO-6M模塊，一款應用普遍的模塊，淘寶上能夠方便買到。

本文使用Tim開源解碼庫nmealib進行解碼，串口輸出解碼結果。

原理

GPS定位原理

略

模塊介紹

U-BLOX NEO-6M GPS 模塊，具備高靈敏度、低功耗、小型化、其極高追蹤靈敏度大大擴大了其定位的 覆蓋面， 在普通GPS 接收模塊不能定位的地方， 如狹窄都市天 空下 、 密集的叢林環境， NEO-6M 都能高精度定位。模塊的高靈敏度、小靜態 漂移、 低 功耗及輕巧的體積，適用於車 載 、手 持設備如 PDA，車輛監控、手 機、攝像 機 及其餘移動定位系統的應用，是 GPS 產品應用的最佳選 擇。該模塊特色包括：

1， 模塊採用U-BLOX NEO-6M模組，體積小巧，性能優異。

2， 模塊自帶陶瓷天線及MAXIM公司20.5dB高增益LNA芯片，搜星能力強。

3， 模塊可經過串口進行各類參數設置，並可保存在EEPROM，使用方便。

4， 模塊自帶IPX接口，能夠鏈接各類有源天線，適應能力強。

5， 模塊兼容3.3V/5V電平，方便鏈接各類單片機系統。

6， 模塊自帶可充電後備電池，能夠掉電保持星曆數據1。

默認波特率9600。

NMEA-0183協議

NEO-6M模塊經過串口輸出GPS定位數據信息，這些信息默認採用NMEA-0183協議，幾乎全部GPS模塊都採用該協議，因此該軟件也適應其它GPS模塊。

NMEA是美國國家海洋電子協會（National Marine Electronics Association ）爲海用電子設備制定的標準格式，目前已經成爲了GPS導航設備統一的RTCM標準協議，NMEA3.0協議還擴展了北斗導航系統的版本。

NMEA-0183是一套定義接收機輸出的標準信息，有幾種不一樣的格式，每種都是獨立相關的ASCII格式，使用逗號隔開數據，數據流長度從30-100字符不等，一般以每秒間隔選擇輸出，最經常使用的格式爲"GGA"，它包含了定位時間，緯度，經度，高度，定位所用的衛星數，DOP值，差分狀態和校訂時段等，其餘的有速度，跟蹤，日期等。NMEA實際上已成爲全部的GPS接收機和最通用的數據輸出格式。

NMEA-0183協議定義的語句很是多，可是經常使用的或者說兼容性最廣的語句只有$GPGGA、$GPGSA、$GPGSV、$GPRMC、$GPVTG、$GPGLL、$GPZDA等。下面給出這些經常使用NMEA-0183語句的字段定義解釋。

示例：

$GPGGA,235949.042,0000.0000,N,00000.0000,E,0,00,,0.0,M,0.0,M,,0000*45 $GPGLL,0000.0000,N,00000.0000,E,235949.042,V,N*47 $GPGSA,A,1,,,,,,,,,,,,,,,*1E $GPGSV,1,1,00*79 $GPRMC,235949.042,V,0000.0000,N,00000.0000,E,,,140209,,,N*7E $GPVTG,,T,,M,,N,,K,N*2C

nmealib-0.5.3解碼庫

nmealib是一個基於C語言的用於nmea協議的開源庫。雖然nmea體積小巧，可是卻具有了很多功能。

分析NMEA語句並把結果保存在合適的C語言結構體中。

除了解析NMEA語句以外，還能夠產生NMEA語句。

支持多種NMEA語句，包括GPGGA, GPGSA, GPGSV, GPRMC, GPVTG。

解析算法層次嚴謹。

附加地理學相關功能，可支持導航等數據工做。

nmealib的目錄仍是很是清晰的，下面簡單介紹一下。

include\nmealib文件夾中存在nmealib相關的頭文件

src文件夾存放nmealib相關源文件，該文件夾中的內容和include\nmealib文件夾相對應

samples文件夾存放若干例子，一些簡單易懂的例子。

利用nmealib解析GPS模塊的輸出結果大體能夠分爲三步，第一步定義和初始化GPS信息結構體和解析載體結構體，第二步調用nmea_parse函數完成解析工做，第三步釋放解析載體所佔用的內存空間。若是仔細查看nmea_parser_init部分的代碼，便會發現函數中使用了C標準庫的malloc函數，該函數會在RAM中的heap空間開闢一個空間，這就須要使用完該載體以後馬上釋放，因此nmea_parser_init和nmea_parser_destroy須要成對出現。

nmeaINFO是一個很關鍵的結構體，該結構體中保存了nmea語句解析的結果。在調用了nmea_parse函數以後，直接查詢nmeaINFO結構的數據便可獲得解碼的結果。

例如lat表明緯度，lon表明精度，speed表明速度。須要注意的是lat和lon的數值格式和百度地圖的格式是有區別的，而速度的單位爲KM/H，相對於"節"這個單位，千米每小時要好理解的多。

特別說明，NMEA解碼庫在進行解碼時須要動態分配較大的堆空間。

例程

經過開源nmealib庫解碼GPS NMEA-0813協議，並經過USB串口輸出解碼結果。

硬件說明

硬件資源：

• 串口UART1
• LB接口（UART3接口）
• U-BLOX NEO-6M GPS模塊（需自備）

硬件鏈接：

鏈接GPS模塊到 LB接口（UART3接口），使用5V供電。GPS模塊TX鏈接RX接口，GPS模塊RX鏈接TX接口，以下圖。

軟件生態

X-SOFT軟件生態，X-API文件以下。

ax_gps.c——X-CTR100 擴展GPS模塊源文件

ax_gps.h——X-CTR100 擴展GPS模塊頭文件

操做函數以下：

void AX_GPS_Init(void); //GPS初始化 uint8_t AX_GPS_GetInfo(nmeaINFO *info); //GPS獲取GPS信息

本軟件參考秉火 GPS例程，採用DMA串口緩衝區方案，設置兩個緩衝器，哪一個緩衝器滿後，解析數據，另外一個緩衝器接收數據。防止數據丟失。

軟件說明

主程序代碼以下。

int main(void) {     /* X-CTR100初始化 */     AX_Init(115200);     printf("***X-CTR100 GPS例程***\r\n\r\n");       NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);       //模塊初始化及配置     AX_GPS_Init();       //初始化GPS數據結構     nmea_zero_INFO(&info);       while (1)     {         //接GPS信號更新         if (AX_GPS_GetInfo(&info))         {             printf("**********X-CTR100 GPS解碼信息**********************\r\n");             printf("*UTC時間：%d年%d月%d日 %d時%d分%d秒 \r\n", info.utc.year, info.utc.mon, info.utc.day,                 info.utc.hour, info.utc.min, info.utc.sec);             printf("*緯度：%f 經度%f \r\n", info.lat, info.lon);             printf("*正在使用的衛星：%d 可見衛星：%d \r\n", info.satinfo.inuse, info.satinfo.inview);             printf("*海拔高度：%f 米 \r\n", info.elv);             printf("*速度：%f km/h \r\n", info.speed);             printf("*航向：%f 度 \r\n", info.direction);             printf("****************************************************\r\n\r\n");         }     } }

特別說明，工程模板默認的堆棧分配不能知足解碼庫需求，NMEA解碼庫在進行解碼時須要動態分配較大的堆空間，會出現解碼錯誤。

須要在STM32的啓動文件startup_stm32f10x_hd.s文件中對堆空間進行修改。

實現效果

測試時，須要將GPS天線放置到無遮擋空曠位置或窗戶位置，以便接收GPS信號。首次啓動時間較長，根據信號狀況等待30~60S，若是長時間不能輸出位置信息，請嘗試更換位置。

輸出結果以下所示。

    

參考

秉火《WF-NEO-6M用戶手冊——秉火GPS定位模塊》