[分享] MSP430与ATK-NEO-6M GPS模块

在学习MSP430单片机，于是决心将GPS模块与MSP430结合起来，同时将代码贴出来，发现网上搜到好多资料都要注册才能下载，有些还要钱。自己动脑，才能自娱自乐。

一、测试篇   

刚拿到ATK-NEO-6M这个型号的GPS模块，有点不大相信，近100块的东西居然只有3cm那么大一点。之前在网上下载了相关的资料，第一次快速测试肯定是借助电脑，正好msp430开发板上有max232模块，直接将GPS模块的TX接max232的TX，RX同样。PC端安装u-center，u-center 是由ublox 公司提供的GPS 评估软件，功能十分强大，可以对我们的ATK-NEO-6M GPS 模块进行全面的测试。安装好后，点击连接/断开按钮，选择你的串口号，一般测试都是选择自动配置按钮，也就是那个魔法样式的按钮，单击后会自己配置波特率，如果正常通讯的话，在最右下角的状态栏会显示黄色，当GPS模块已经定位成功的话，会在界面上显示当前的基本信息，如经度，纬度等。想查看接收到的原本信息，按F8键即可显示。我测试后工作正常，在屋里基本能搜到9颗卫星信号。

二、开发篇

刚拿到GPS模块，感觉要是开发起来会很麻烦，后来经过实验，其实很简单，因为卖家提供的资料已经足够开发。句段的分析函数都已提供，我们只需将接口写好即可。接下来先看看我的硬件环境。

硬件环境：MPS430开发板，FYD12864LCD显示屏，USB转串口线，ATK-NEO-6M GPS模块

软件环境：IAR集成开发环境，串口调试工具，Secure CRT

实现目标：MSP430通过串口2接收到GPS信息，显示在LCD上，同时通过串口1发送接收到的数据到PC。

1. 先把msp430的句段分析部分调通。

思路：将厂商提过的GPS语句分析部分代码移植过来，串口手动发送GPS数据，分析完后在LCD上显示。

将厂商提供的GPS语句分析代码贴出，（在此仅作为参考学习只用）

#ifndef __GPS_H
#define __GPS_H

#include <math.h>
#include <string.h>
#include <stdarg.h>
#include <stdio.h>

#include "../inc/uart.h"

//GPS NMEA-0183协议重要参数结构体定义
//卫星信息
typedef struct  
{                                            
     uchar num;        //卫星编号
    uchar eledeg;    //卫星仰角
    uint azideg;    //卫星方位角
    uchar sn;        //信噪比           
}nmea_slmsg;  
//UTC时间信息
typedef struct  
{                                            
     uint year;    //年份
    uchar month;    //月份
    uchar date;    //日期
    uchar hour;     //小时
    uchar min;     //分钟
    uchar sec;     //秒钟
}nmea_utc_time;          
//NMEA 0183 协议解析后数据存放结构体
typedef struct  
{                                            
     uchar svnum;            //可见卫星数
    nmea_slmsg slmsg[12];        //最多12颗卫星
    nmea_utc_time utc;        //UTC时间
    int latitude;            //纬度 分扩大100000倍,实际要除以100000
    uchar nshemi;            //北纬/南纬,N:北纬;S:南纬                  
    int longitude;            //经度 分扩大100000倍,实际要除以100000
    uchar ewhemi;            //东经/西经,E:东经;W:西经
    uchar gpssta;            //GPS状态:0,未定位;1,非差分定位;2,差分定位;6,正在估算.                  
     uchar posslnum;            //用于定位的卫星数,0~12.
     uchar possl[12];            //用于定位的卫星编号
    uchar fixmode;            //定位类型:1,没有定位;2,2D定位;3,3D定位
    uint pdop;            //位置精度因子 0~500,对应实际值0~50.0
    uint hdop;            //水平精度因子 0~500,对应实际值0~50.0
    uint vdop;            //垂直精度因子 0~500,对应实际值0~50.0

    int altitude;            //海拔高度,放大了10倍,实际除以10.单位:0.1m    
    uint speed;            //地面速率,放大了1000倍,实际除以10.单位:0.001公里/小时    
}nmea_msg;
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////     
//UBLOX NEO-6M 时钟脉冲配置结构体
typedef struct  
{                                            
     uint header;            //cfg header,固定为0X62B5(小端模式)
    uint id;                //CFG TP ID:0X0706 (小端模式)
    uint dlength;            //数据长度
    int interval;            //时钟脉冲间隔,单位为us
    int length;            //脉冲宽度,单位为us
    signed char status;        //时钟脉冲配置:1,高电平有效;0,关闭;-1,低电平有效.              
    uchar timeref;            //参考时间:0,UTC时间;1,GPS时间;2,当地时间.
    uchar flags;            //时间脉冲设置标志
    uchar reserved;            //保留              
     signed short antdelay;         //天线延时
     signed short rfdelay;        //RF延时
    signed int userdelay;          //用户延时    
    uchar cka;                //校验CK_A                                  
    uchar ckb;                //校验CK_B                                 
}_ublox_cfg_tp;
//UBLOX NEO-6M 刷新速率配置结构体
typedef struct  
{                                            
     uint header;            //cfg header,固定为0X62B5(小端模式)
    uint id;                //CFG RATE ID:0X0806 (小端模式)
    uint dlength;            //数据长度
    uint measrate;            //测量时间间隔，单位为ms，最少不能小于200ms（5Hz）
    uint navrate;            //导航速率（周期），固定为1
    uint timeref;            //参考时间：0=UTC Time；1=GPS Time；
     uchar cka;                //校验CK_A                                  
    uchar ckb;                //校验CK_B                                 
}_ublox_cfg_rate;
                
int NMEA_Str2num(uchar *buf,uchar*dx);
void GPS_Analysis(nmea_msg *gpsx,uchar *buf);
void NMEA_GPGSV_Analysis(nmea_msg *gpsx,uchar *buf);
void NMEA_GPGGA_Analysis(nmea_msg *gpsx,uchar *buf);
void NMEA_GPGSA_Analysis(nmea_msg *gpsx,uchar *buf);
void NMEA_GPGSA_Analysis(nmea_msg *gpsx,uchar *buf);
void NMEA_GPRMC_Analysis(nmea_msg *gpsx,uchar *buf);
void NMEA_GPVTG_Analysis(nmea_msg *gpsx,uchar *buf);
void Ublox_Cfg_Tp(int interval,int length,signed char status);
void Ublox_Cfg_Rate(uint measrate,uchar reftime);

#endif  /* __GPS_H  */

#include "../inc/gps.h"

/*******************************************
函数名称：NMEA_Comma_Pos
功    能：从buf里面得到第cx个逗号所在的位置
参    数：
返回值  ：0~0XFE,代表逗号所在位置的偏移
          0XFF,代表不存在第cx个逗号
********************************************/
uchar NMEA_Comma_Pos(uchar *buf,uchar cx)
{                 
    uchar *p=buf;
    while(cx)
    {        
        if(*buf=='*'||*buf<' '||*buf>'z')return 0XFF;//遇到'*'或者非法字符,则不存在第cx个逗号
        if(*buf==',')cx--;
        buf++;
    }
    return buf-p;    
}

/*******************************************
函数名称：NMEA_Pow
功    能：m^n函数
参    数：
返回值  ：m^n次方.
********************************************/
int NMEA_Pow(uchar m,uchar n)
{
    int result=1;    
    while(n--)result*=m;    
    return result;
}

/*******************************************
函数名称：NMEA_Str2num
功    能：str转换为数字,以','或者'*'结束
参    数：buf:数字存储区;dx:小数点位数,返回给调用函数
返回值  ：转换后的数值
********************************************/
int NMEA_Str2num(uchar *buf,uchar*dx)
{
    uchar *p=buf;
    int ires=0,fres=0;
    uchar ilen=0,flen=0,i;
    uchar mask=0;
    int res;
    while(1) //得到整数和小数的长度
    {
        if(*p=='-'){mask|=0X02;p++;}    //是负数
        if(*p==','||(*p=='*'))break;    //遇到结束了
        if(*p=='.'){mask|=0X01;p++;}    //遇到小数点了
        else if(*p>'9'||(*p<'0'))    //有非法字符
        {    
            ilen=0;
            flen=0;
            break;
        }    
        if(mask&0X01)flen++;
        else ilen++;
        p++;
    }
    if(mask&0X02)buf++;    //去掉负号
    for(i=0;i<ilen;i++)    //得到整数部分数据
    {  
        ires+=NMEA_Pow(10,ilen-1-i)*(buf-'0');
    }
    if(flen>5)flen=5;    //最多取5位小数
    *dx=flen;         //小数点位数
    for(i=0;i<flen;i++)    //得到小数部分数据
    {  
        fres+=NMEA_Pow(10,flen-1-i)*(buf[ilen+1+i]-'0');
    }
    res=ires*NMEA_Pow(10,flen)+fres;
    if(mask&0X02)res=-res;           
    return res;
}                                  

#ifndef _UART_H_
#define _UART_H_

#include <msp430f149.h>

void UartInit(void);
void SendData(uchar dat);
void SendByte(uchar *pData);
void SendString(char *s);

#endif	/* __UART_H */

#include "../inc/uart.h"

void UartInit(void)
{
  //串口1配置
  P3DIR |= BIT4;            //p3.4设为输出
  P3SEL |= BIT4 + BIT5;     //P3.4,5设置为TXD/RXD	
  ME1 |= UTXE0 + URXE0;     //enable tx and rx
  UCTL0 = 0x00;             //reset as 0
  UCTL0 |= CHAR;            //8 bit transfer	
  UTCTL0 = 0x00;            //reset as 0
  UTCTL0 |= SSEL0;          //select aclk(8M)
  UBR00 = 0x03;
  UBR10 = 0x00;             //波特率为  9600(ACLK为8MHz)
  UMCTL0 = 0x4A; 
  UCTL0 &= ~SWRST;          // reset UART	
  IE1 |= URXIE0;            // enable rx inerrupt
  
  //串口2配置
  P3DIR |= BIT6;            //p3.6设为输出
  P3SEL |= BIT6 + BIT7;     //P3.6,7设置为TXD/RXD	
  ME2 |= URXE1 + UTXE1;     //enable tx and rx
  UCTL1 = 0x00;             //reset as 0
  UCTL1 |= CHAR;            //8 bit transfer	
  UTCTL1 = 0x00;            //reset as 0
  UTCTL1 |= SSEL0;          //select mclk
  UBR01 = 0x03;
  UBR11 = 0x00;             //波特率为  9600(ACLK为8MHz)
  UMCTL1 = 0x4A;
  UCTL1 &= ~SWRST;          // reset UART	
  IE2 |= URXIE1;            // enable rx inerrupt
} 

void SendData(unsigned char dat)
{
  TXBUF0 = dat;
  while(!(IFG1 & UTXIFG0));
  //IFG1 &= ~(UTXIFG0);
}

void SendString(char *s)
{
  while(*s){
    SendData(*s++);
  }
}

void SendByte(uchar *pData)
{
  uchar i;
  for(i = 0; i < 8; i++){
    SendData(pData);
  }
}

#include <msp430f149.h>
#include "inc/lcd_fyd12864.h"
#include "inc/uart.h"
#include "inc/gps.h"

uchar Welcom1[] = "欢迎来到嵌入式";
uchar Welcom2[] = "*************";
uchar Welcom3[] = "版主：******";
uchar Welcom4[] = "DIY 实验室";

uchar latitude[] = "Lat: ";
uchar longitude[] = "Long: ";
uchar elevation[] = "Ele: ";
uchar currTime[]  = "Time: ";

uchar RxBuf[300], TxBuf[300];
uchar RxLen = 0;
uchar RxTempLen = 0;
uchar rev_flag = 0;
char dtbuf[50];
nmea_msg gpsx;

void main()
{
  volatile uint i;
  WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;					//关闭看门狗 

  BCSCTL1 &= ~XT2OFF;                       // XT2= HF XTAL
  do
  {
  IFG1 &= ~OFIFG;                           // Clear OSCFault flag
  for (i = 0xFF; i > 0; i--);               // Time for flag to set
  }
  while ((IFG1 & OFIFG));                   // OSCFault flag still set?
  //MCLK=8M,SCLK=1M
  BCSCTL2 |= SELM_2 + SELS + DIVS_3;        // MCLK= XT2 (safe)
  
  UartInit();
  Delay_ms(500);
 
  LCDReset();
  DisplayString(1, 0, Welcom1);
  DisplayString(1, 1, Welcom2);
  DisplayString(1, 2, Welcom3);
  DisplayString(1, 3, Welcom4);
  Delay_ms(2000);
  LCDClear();
  Delay_ms(1000);
/*
  DisplayString(0, 0, latitude);
  DisplayString(0, 1, longitude);
  DisplayString(0, 2, elevation);
  DisplayString(0, 3, currTime);
*/  
  SendString("**************\n");
  _EINT();
  while(1){
     //SendString("UART0 test!\n");
	 if(rev_flag == 1){
		int i,len = 0;
		len = RxLen;
		for(i = 0; i < len; i++)
			TxBuf = RxBuf;
		RxLen = 0;
		TxBuf = 0;
		GPS_Analysis(&gpsx,TxBuf);
		Show_GPS_Info(gpsx);
		SendString(TxBuf);
	 }
     //Delay_ms(1000);
  }
}

void Show_GPS_Info(nmea_msg gpsx)
{
  float tp;
  //得到经度字符串
  tp=gpsx.longitude;	   
  sprintf((char *)dtbuf,"Long:%.5f %1c",tp/=100000,gpsx.ewhemi);
  DisplayString(0, 0, dtbuf);
  //得到纬度字符串
  tp=gpsx.latitude;	   
  sprintf((char *)dtbuf,"Lat:%.5f %1c",tp/=100000,gpsx.nshemi);
  DisplayString(0, 1, dtbuf);
  //得到高度字符串
  tp=gpsx.altitude;	   
  sprintf((char *)dtbuf,"Alt:%.1fm",tp/=10);
  DisplayString(0, 2, dtbuf);
  //显示UTC时间
  sprintf((char *)dtbuf,"UTC:%02d:%02d:%02d",gpsx.utc.hour,gpsx.utc.min,gpsx.utc.sec);
  DisplayString(0, 3, dtbuf);
}

#pragma vector = UART0RX_VECTOR
__interrupt void UART0RxISR(void)
{
  //接收来自串口的数据
  while(!(IFG1 & UTXIFG0)); 
  RxBuf[RxTempLen++] = RXBUF0;
  while(RxBuf[RxTempLen-1] == '\n'){
	RxLen = RxTempLen;
	RxTempLen = 0;
	rev_flag = 1;
  }
}

#pragma vector = UART1RX_VECTOR
__interrupt void UART1RxISR(void)
{
  //接收来自串口的数据
  while(!(IFG2 & UTXIFG1)); 
  P2OUT = RXBUF1;
}

#include <msp430f149.h>
#include "inc/lcd_fyd12864.h"
#include "inc/uart.h"
#include "inc/gps.h"

uchar Welcom1[] = "欢迎来到嵌入式";
uchar Welcom2[] = "************";
uchar Welcom3[] = "版主：*******";
uchar Welcom4[] = "DIY 实验室";

uchar latitude[] = "Lat: ";
uchar longitude[] = "Long: ";
uchar elevation[] = "Ele: ";
uchar currTime[]  = "Time: ";
const uchar *mode[4] = {"Fail", "Fail", "2D", "3D"};

uchar RxBuf[300], TxBuf[300],RxData[9];
uchar RxLen = 0;
uchar RxTempLen = 0;
uchar rev_flag = 0;
char dtbuf[50];
nmea_msg gpsx;
uchar swt = 1;

void Show_GPS_Info1(nmea_msg gpsx)
{
  float tp;
  //得到经度字符串
  tp=gpsx.longitude;	   
  sprintf((char *)dtbuf,"Lon: %.5f %1c",tp/=100000,gpsx.ewhemi);
  DisplayString(0, 0, dtbuf);
  //得到纬度字符串
  tp=gpsx.latitude;	   
  sprintf((char *)dtbuf,"Lat: %.5f %1c",tp/=100000,gpsx.nshemi);
  DisplayString(0, 1, dtbuf);
  //得到高度字符串
  tp=gpsx.altitude;	   
  sprintf((char *)dtbuf,"Alt: %.1fm",tp/=10);
  DisplayString(0, 2, dtbuf);
  //得到速度字符串
  tp=gpsx.speed;	   
  sprintf((char *)dtbuf,"Speed:%.3fkm/h",tp/=1000);	
  DisplayString(0, 3, dtbuf);
}

void Show_GPS_Info2(nmea_msg gpsx)
{
  //定位状态
  if(gpsx.fixmode<=3){	
    sprintf((char *)dtbuf,"Fix Mode: %s",mode[gpsx.fixmode]);	
    DisplayString(0, 0, dtbuf);	
  }
  //用于定位的卫星数
  sprintf((char *)dtbuf,"Val sat: %02d",gpsx.posslnum);
  DisplayString(0, 1, dtbuf);	
  //可见卫星数
  sprintf((char *)dtbuf,"Vis sat: %02d",gpsx.svnum%100);	
  DisplayString(0, 2, dtbuf);	
}

void Show_GPS_Info3(nmea_msg gpsx)
{
  //显示UTC日期
  sprintf((char *)dtbuf,"Date:%04d/%02d/%02d",gpsx.utc.year,gpsx.utc.month,gpsx.utc.date);
  DisplayString(0, 0, dtbuf);
  //显示UTC时间
  sprintf((char *)dtbuf,"Time:%02d:%02d:%02d",gpsx.utc.hour,gpsx.utc.min,gpsx.utc.sec);
  DisplayString(0, 1, dtbuf);
}


void main()
{
  volatile uint i;
  WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;            //关闭看门狗 

  BCSCTL1 &= ~XT2OFF;                       // XT2= HF XTAL
  do
  {
  IFG1 &= ~OFIFG;                           // Clear OSCFault flag
  for (i = 0xFF; i > 0; i--);               // Time for flag to set
  }
  while ((IFG1 & OFIFG));                   // OSCFault flag still set?
  //MCLK=8M,SCLK=1M
  BCSCTL2 |= SELM_2 + SELS + DIVS_3;        // MCLK= XT2 (safe)
  Delay_ms(500);
  UartInit();
  Delay_ms(500);
  
  P3DIR &= (~BIT2 + ~BIT3);
  
  LCDReset();
  DisplayString(1, 0, Welcom1);
  DisplayString(1, 1, Welcom2);
  DisplayString(1, 2, Welcom3);
  DisplayString(1, 3, Welcom4);
  Delay_ms(2000);
  LCDClear();
  Delay_ms(1000);
/*
  DisplayString(0, 0, latitude);
  DisplayString(0, 1, longitude);
  DisplayString(0, 2, elevation);
  DisplayString(0, 3, currTime);
*/  
  SendString("Lixiaoming\n");
  _EINT();
  while(1){
     //SendString("UART0 test!\n");
    if(!(P3IN & BIT2)){
      swt++;
      if(swt == 4)
        swt = 1;
    }
    if(rev_flag == 1){
      int i,len = 0;
      len = RxLen;
      for(i = 0; i < len; i++)
        TxBuf = RxBuf;
      RxLen = 0;
      TxBuf = 0;
      GPS_Analysis(&gpsx,TxBuf);
      switch(swt){
      case 1: LCDClear(); Show_GPS_Info1(gpsx); break;
      case 2: LCDClear(); Show_GPS_Info2(gpsx); break;
      default: LCDClear(); Show_GPS_Info3(gpsx); break;
      }
      SendString(TxBuf);
      rev_flag = 0;
    }
     //Delay_ms(1000);
  }
}

#pragma vector = UART0RX_VECTOR
__interrupt void UART0RxISR(void)
{
  //接收来自串口的数据
  while(!(IFG1 & UTXIFG0)); 
  RxBuf[RxTempLen++] = RXBUF0;
  while(RxBuf[RxTempLen-1] == '\n' && RxBuf[RxTempLen-2] == '\r' ){
	RxLen = RxTempLen;
	RxTempLen = 0;
	rev_flag = 1;
  }
}

#pragma vector = UART1RX_VECTOR
__interrupt void UART1RxISR(void)
{
  //接收来自串口的数据
  while(!(IFG2 & UTXIFG1)); 
  RxBuf[RxTempLen++] = RXBUF1;
  while(RxBuf[RxTempLen-1] == '\n'){
	RxLen = RxTempLen;
	RxTempLen = 0;
	rev_flag = 1;
  }
}