2020年02月02日 | 基于STM32的GPS模块驱动（AIR530）

一、概述

由于做项目要用到GPS定位，于是在某宝购买了这款GPS模块。项目采用的MCU是STM32。废话少说，进入正题。

二、GPS模块简介

Air530 模块是一款高性能、高集成度的多模卫星定位导航模块。体积小、功耗低，可用于车载导 航、智能穿戴、无人机等 GNSS 定位的应用中。而且提供了和其他模块厂商兼容的软、硬件接口，大幅 减少了用户的开发周期。 模块支持GPS/Beidou/GLONASS/Galileo/QZSS/SBAS。采用了射频基带一体化设计，集成了 DC/DC、 LDO、 LNA、射频前端、基带处理、32 位 RISC CPU、RAM、FLASH 存储、RTC 和电源管理等功能。提供 超高的性能，即使在弱信号的地方，也能快速、准确的定位。

这个模块有五个引脚。如果只是简单的定位玩一下的话，那个1pps引脚不用也可以。

VDD       供电电源，电压输入 范围 3.3V-5.5V

TXD       GPS 串口数据输出， 2.8V--5V 自适应

RXD       GPS 串口数据输入， 2.8V--5V 自适应

1PPS      One plus per second(2.8V)

GND      接地

三、STM32驱动程序编写

1.NMEA协议

在编写驱动程序前一定要知道NMEA协议。NMEA是（National Marine Electronics Association ）为海用电子设备制定的标准格式。NMEA缩写，同时也是数据传输标准工业协会，在这里，实际上应为NMEA 0183。它是一套定义接收机输出的标准信息，有几种不同的格式，每种都是独立相关的ASCII格式，逗点隔开数据流，数据流长度从30-100字符不等，通常以每秒间隔选择输出，最常用的格式为"GGA"，它包含了定位时间，纬度，经度，高度，定位所用的卫星数，DOP值,差分状态和校正时段等，其他的有速度，跟踪，日期等。NMEA实际上已成为所有的GPS接收机和最通用的数据输出格式，同时它也被用于与GPS接收机接口的大多数的软件包里。NMEA-0183协议定义的语句非常多，但是常用的或者说兼容性最广的语句只有$GPGGA、$GPGSA、$GPGSV、$GPRMC、$GPVTG、$GPGLL等。

AIR530 模块支持 NMEA 0183 V4.1 协议并兼容以前版本，关于 NMEA 0183 V4.1 的详细信息请参照 NMEA 0183 V4.1 官方文档。

        GGA：时间、位置、卫星数量

        GLL：经度、纬度、 UTC 时间

        GSA：GPS 接收机操作模式，定位使用的卫星，DOP 值，定位状态

        GSV：可见 GPS 卫星信息、仰角、方位角、信噪比

        RMC：时间、日期、位置、速度 VTG：地面速度信息

2.驱动开发

gps头文件

/*****************************************************

消息 :$GPRMC,100646.000,A,3109.9704,N,12123.4219,E,0.257,335.62,291216,,,A*59

ID :            $GPRMC RMC                  协议头

UTC时间:         100646.000                  hhmmss.sss

状态:            A                           A=数据有效；V=数据无效

纬度 :           2109.9704                   ddmm.mmmm

N/S:              N                          N=北，S=南

经度:           11123.4219                   dddmm.mmmm

E/W :             E                          W=西，E=东

地面速度:        0.257                        Knot（节）

方位:           335.62                        度

日期            291216                        ddmmyy

磁变量           无

校验和           *59

                                     消息结束

******************************************************/

#ifndef __GPS__H

#define __GPS__H

#include "sys.h"

#include "usart.h"

#include "stdint.h"

#include "string.h"

#include "stdlib.h"

//启动命令

#define  HotStart     "$PGKC030,1,1*2Crn"      //Gps系统热启动

#define  WarmStart    "$PGKC030,2,1*2Frn"      //Gps系统温启动

#define  ColdStart    "$PGKC030,3,1*2Ern"      //Gps系统冷启动

#define  ReColdStart  "$PGKC030,4,1*29rn"      //Gps系统重置冷启动

// 卫星定位模式设置

#define  SingleGps    "$PGKC115,1,0,0,0*2Brn"      //单 GPS

#define  GPSandBEIDOU   "$PGKC115,1,0,1,0*2Arn"      //GPS+BEIDOU

#define  GPSandGLONASS  "$PGKC115,1,1,0,0*2Arn"      //GPS+GLONASS

// 低功耗模式设置       

#define  LPsleep  "$PGKC051,1*36rn"    //  sleep 模式     

#define  LPstop   "$PGKC051,0*37rn"    //  stop 模式 

/******************************************

//配置输出 NMEA 消息的间隔（ms 单位）  

Arg1: 200-10000

******************************************/

#define  delay1sNMEA  "$PGKC101,1000*02rn" // 间隔1ms

/******************************************

//开启或关闭 QZSS NMEA格式输出  

Arg1: “0”，关闭

      “1”，开启

******************************************/

#define  OpenNMEA    "$PGKC113,1*31rn"

#define  CloseNMEA   "$PGKC113,0*30rn"

//设置 NMEA 输出波特率

#define  SetBps115200   "$PGKC147,115200*06rn"

//加速定位信息

#define  MoreFast   "$PGKC639,34.093145,108.542323,0,2019,05,04,02,43,54*05rn"

/*******************************************

设置 NMEA 语句输出使能

Arg1: GLL “0”，关闭； “1”，打开

Arg2: RMC “0”，关闭； “1”，打开

Arg3: VTG “0”，关闭； “1”，打开

Arg4: GGA “0”，关闭； “1”，打开

Arg5: GSA “0”，关闭； “1”，打开

Arg6: GSV “0”，关闭； “1”，打开

Arg7: GRS “0”，关闭； “1”，打开

Arg8: GST “0”，关闭； “1”，打开

Arg9~ Arg19: 保留

*******************************************/

#define  EnableRMC   "$PGKC242,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0*36rn"

//擦除 flash 中的辅助定位数据

#define  DeleteFlash   "$PGKC040*2Brn"

//开启或关闭 SBAS 功能

#define  CloseSBAS   "$PGKC239,1*3Arn"//关闭SBAS 功能

#define  OpenSBAS   "$PGKC239,0*3Brn"//开启SBAS 功能

//RMC_DATA结构体

typedef struct RMC_DATA{

char    time[12];  //UTC时间

char    state[12]; //状态 

  char   lat[12];  //纬度

char    NS[2];    //N/S指示

char    WE[2];     //W/E指示

char   lng[12];  //经度

char    date[12];  //日期

}rmc_data;

//错误信息上传数据帧

typedef struct WARNING{

char start;//帧头

u8 WarningFlag;//从最低位到最高为分别表示：电池电量警告，GPS定位失败警告，电子围栏越界警告，跌倒警告，其他暂时预留。

char end;//结束标志

}Warning;

//定位信息上传数据帧

typedef struct OPSITIONDATA{

  char    start;

char    time[12];  //UTC时间

char    state[12]; //状态 

  char   lat[12];  //纬度

char    NS[2];    //N/S指示

char   lng[12];  //经度

char    WE[2];     //W/E指示

char    date[12];  //日期

  char     end;

}OpsitionData;

//心率信息上传数据帧

typedef struct HEARTRATEDATA{

char start;

  u8   HeartRate;//心率次数

char end;

}HeartRateData;

extern rmc_data  RecRMC; 

extern rmc_data * const pRecRMC; //RMC解析输出缓存区,该指针指向固定的地址

void SendAtToGps(u8 *cmd);

u8   GpsAckChack(u8 *str);

void Gps_Init(void);

void AnalysisRMC(rmc_data *pRecRMC);

void GpsRMCdataShow(void);

u8 OverStepArea(rmc_data *pRecRMC);

void mixGpsdate(char * ULdate,rmc_data *pRecRMC);

#endif

GPS驱动函数

#include "gps.h"

/*************************************

功能：发送数据到Gps模块

作者：贺远

日期：2019.03.05

参数：cmd  AT命令

返回值：无

**************************************/

void SendAtToGps(u8 *cmd)

{

while(*cmd!='')

{

USART_SendData(USART1,*cmd++);

while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE)==Bit_RESET); //发送数据结束

}

}

/*************************************

功能：//检查GPS模块应答是否符合预期

作者：贺远

日期：2019.03.05

参数：str  正确的应答

返回值：无

**************************************/

u8 GpsAckChack(u8 *str)

{

//u8 str[225];

  delay_ms(500);

if(USART1_RX_STA!=0)

{

USART1_RX_STA=0;

if(strstr((const char*)USART1_RX_BUF,(const char*)str)) { memset(USART1_RX_BUF,0, sizeof USART1_RX_BUF);        return 0;}//符合预期

else                                                    { memset(USART1_RX_BUF,0, sizeof USART1_RX_BUF);     return 1;}//不符合预期      

                                //清空数组 

} 

else { memset(USART1_RX_BUF,0, sizeof USART1_RX_BUF);   return  1;}

}

/*************************************

功能：Gps模块初始化

作者：贺远

日期：2019.03.05

参数：无

返回值：无

**************************************/

void Gps_Init()

{

cmd1:SendAtToGps(ColdStart);   //GPS冷启动

       delay_ms(50);

     if (!GpsAckChack("$PGKC001,30,3*1E"))  ; 

     else goto  cmd1;

cmd2:SendAtToGps(GPSandBEIDOU);//GPS+BEIDOU

       delay_ms(50);

     if (!GpsAckChack("$PGKC001,115,3,1,0,0,0,1,49*15"))  ; 

     else goto  cmd2;

cmd3:SendAtToGps(OpenSBAS);    //开启SBAS 功能

     delay_ms(50);

if (!GpsAckChack("$PGKC001,239,3*25"))  ; 

     else goto  cmd3;

cmd4:SendAtToGps(delay1sNMEA); //配置输出 NMEA 消息的间隔 1s

       delay_ms(50);

     if (!GpsAckChack("$PGKC001,101,3*2D"))  ; 

     else goto  cmd4;

cmd5:SendAtToGps(EnableRMC);   //设置 NMEA 语句输出使能  使能RMC

       delay_ms(50);

     if (!GpsAckChack("$PGKC001,242,3*29"))  ; 

     else goto  cmd5;

SendAtToGps(MoreFast);//加速定位信息

}

rmc_data  RecRMC; 

rmc_data * const pRecRMC=&RecRMC; //RMC解析输出缓存区,该指针指向固定的地址

/*************************************

功能：GPSRMC数据解析

作者：贺远

日期：2019.03.09

参数：无

返回值：无

**************************************/

void AnalysisRMC(rmc_data *pRecRMC)//GPSRMC数据解析

{

int i,n=0;

if(USART1_RX_STA!=0)

{

USART1_RX_STA=0;

for(i=0;USART1_RX_BUF[i]!='';i++)

{

if(USART1_RX_BUF[i]==',')