stm32+neo6m GPS模块定位系统（转载）

1万 · 2019-7-5 08:46

开发平台：主处理器是意法半导体的stm32f103系列，这款芯片应用广泛，并且资料很多。

主要定位模块：ublox的一款芯片

开发环境：MDK5.0

主要代码还是参考原子的历程，在它的基础上实现了只提取经纬度，海拔等操作

硬件连接：3.3V电源给GPS模块供电，stm32串口2接GPS。

软件实现主要流程：stm32串口初始化，模块初始化，设置更新速率，保存配置，串口2接收消息，对接收到的消息进行字符串处理，提取有用的信息加以利用。

以下给出主要程序：

1万 · 2019-7-5 08:47

串口部分：

串口2初始化代码：

void USART2_Init_JAVE( u32 bound )
{

      GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
      USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
      NVIC_InitTypeDef  NVIC_InitStructure;

      USART_DeInit(USART2);

      //使能串口3的时钟和对应GPIO时钟
      RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2, ENABLE);
      RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);


      //配置TX引脚GPIO
      GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_2;
      GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_2MHz;
      GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;
      GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);

      //配置RX引脚GPIO
      GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_3;
      GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IN_FLOATING;
      GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);

      //配置串口2
      USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;
      USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
      USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
      USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
      USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
      USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
      USART_Init(USART2, &USART_InitStructure);

      //使能串口2
      USART_Cmd(USART2,ENABLE);

      USART_ITConfig(USART2, USART_IT_RXNE, ENABLE);

      //配置串口2接收中断

      NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART2_IRQn;
      NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
      NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
      NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
      NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

      USART_ClearFlag(USART2, USART_FLAG_RXNE);

      USART_GetFlagStatus(USART2,USART_FLAG_TC);    /* 先读SR,再写DR */

}

1万 · 2019-7-5 08:48

串口2中断函数：

void RX2_Handler( void )
{
      char temp = 0;
#ifdef OS_TICKS_PER_SEC      //如果时钟节拍数定义了,说明要使用ucosII了.
OSIntEnter();
#endif

      if(USART_GetITStatus(USART2, USART_IT_RXNE) == SET)
      {

         temp = USART_ReceiveData( USART2 );    /* 读取USART2数据，自动清零标志位 RXNE */

         if( RX2_Point <= 1999)
         {

            RX2_Temp[RX2_Point] = temp;

            RX2_Point++;

         }
else RX2_Point=0;

      }

#ifdef OS_TICKS_PER_SEC      //如果时钟节拍数定义了,说明要使用ucosII了.
OSIntExit();
#endif

}

1万 · 2019-7-5 08:48

串口2接收扫描：

unsigned short USART2_Scan(u16 *len)
{
unsigned short int ftemp = 0;
ftemp = RX2_Point;
*len=0;
if( ftemp != 0 )
{
delay_ms(100);
while ( ftemp != RX2_Point )
{
   ftemp = RX2_Point;
   delay_ms(100);
}
RX2_Point = 0;    /* 重置指针 */
*len= ftemp;
return 1; /* 扫描到数据，返回1 */
}
return 0;
}

1万 · 2019-7-5 08:48

GPS驱动部分：

设置更新速率代码：

//配置UBLOX NEO-6的更新速率
//measrate:测量时间间隔，单位为ms，最少不能小于200ms（5Hz）
//reftime:参考时间，0=UTC Time；1=GPS Time（一般设置为1）
//返回值:0,发送成功;其他,发送失败.
unsigned char Ublox_Cfg_Rate(unsigned short measrate,unsigned char reftime)
{
_ublox_cfg_rate *cfg_rate=(_ublox_cfg_rate *)USART2_TX_BUF;
if(measrate<200)return 1; //小于200ms，直接退出
cfg_rate->header=0X62B5; //cfg header
cfg_rate->id=0X0806;      //cfg rate id
cfg_rate->dlength=6;      //数据区长度为6个字节.
cfg_rate->measrate=measrate;//脉冲间隔,ms
cfg_rate->navrate=1; //导航速率（周期），固定为1
cfg_rate->timeref=reftime; //参考时间为GPS时间
Ublox_CheckSum((unsigned char*)(&cfg_rate->id),sizeof(_ublox_cfg_rate)-4,&cfg_rate->cka,&cfg_rate->ckb);
// while(DMA1_Channel7->CNDTR!=0); //等待通道7传输完成
// UART_DMA_Enable(DMA1_Channel7,sizeof(_ublox_cfg_rate));//通过dma发送出去
Ublox_Send_Date((unsigned char*)cfg_rate,sizeof(_ublox_cfg_rate));//发送数据给NEO-6M
return Ublox_Cfg_Ack_Check();
}

1万 · 2019-7-5 08:49

GPS初始化：
unsigned char GPS_Init(void)
{
unsigned char key = 0xFF,cnt=0; //保存配置成功的标志，成功时返回的值是0；
MyPrintf("GPS 初始化\r\n");
Ublox_Cfg_Prt(38400); //重新设置模块的波特率为38400

while((Ublox_Cfg_Rate(2000,1)!=0)&&key) //持续判断,直到可以检查到NEO-6M,且数据保存成功
{ MyPrintf("2");
USART2_Init_JAVE( 38400 ); //初始化串口2波特率为9600(EEPROM没有保存数据的时候,波特率为9600.)
Ublox_Cfg_Prt(38400); //重新设置模块的波特率为38400
if(++cnt>=5) return 1; //错误
key=Ublox_Cfg_Cfg_Save(); //保存配置，配置成功，返回0
delay_ms(50);
}

   return 0;
}

1万 · 2019-7-5 08:49

算法处理部分：（字符串处理）

对于接收到的消息进行提取处理：
//分析GPGGA信息
//gpsx:nmea信息结构体
//buf:接收到的GPS数据缓冲区首地址
void NMEA_GPGGA_Analysis(GPS_PacketTypeDef *GPS_Packet,u8 *buf)
{
unsigned char *p1,dx,posx;
unsigned int temp;
float rs;
p1=(unsigned char *)strstr((const char *)buf,"$GPGGA");  //此处可改为"$GPGGA"

posx=NMEA_Comma_Pos(p1,9); //得到海拔高度
if(posx!=0XFF){
GPS_Packet->altitude=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx);
MyPrintf("altitude=%d\r\n",GPS_Packet->altitude);
}
posx=NMEA_Comma_Pos(p1,2); //得到纬度
if(posx!=0XFF)
{
temp=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx);
GPS_Packet->latitude=temp/NMEA_Pow(10,dx+2); //得到°
rs=temp%NMEA_Pow(10,dx+2); //得到'
GPS_Packet->latitude=GPS_Packet->latitude*NMEA_Pow(10,5)+(rs*NMEA_Pow(10,5-dx))/60;//转换为°

MyPrintf("latitude=%d\r\n",GPS_Packet->latitude);
}

posx=NMEA_Comma_Pos(p1,4); //得到经度
if(posx!=0XFF)
{
temp=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx);
GPS_Packet->longitude=temp/NMEA_Pow(10,dx+2); //得到°
rs=temp%NMEA_Pow(10,dx+2); //得到'
GPS_Packet->longitude=GPS_Packet->longitude*NMEA_Pow(10,5)+(rs*NMEA_Pow(10,5-dx))/60;//转换为°

MyPrintf("longitude=%d\r\n",GPS_Packet->longitude);
}

posx=NMEA_Comma_Pos(p1,6); //定位状态
if(posx!=0XFF){
GPS_Packet->status=*(p1+posx)-'0';
MyPrintf("status=%d\r\n",GPS_Packet->status);
}
}

1万 · 2019-7-5 08:49

GPS测试主程序：
unsigned char GPS_Run(void)
{
   unsigned char flag=0; //定位信息成功标志
   unsigned short rxlen,i; //rxlen:数据长度
   unsigned char cnt=0;

   while(1)
   {
   if(cnt>2) {sign_run=1;return 0;}
   cnt++;
   rxlen=0;
   USART2_Scan(&rxlen);
   if(rxlen !=0)
   {
for(i=0;i<rxlen;i++){
GPS_Temp[i]=RX2_Temp[i];
// MyPrintf("%c",RX2_Temp[i]);
}
GPS_Temp[i]=0; //自动添加结束符

for(i=0;i<rxlen;i++){
MyPrintf("%c",GPS_Temp[i]);
}
MyPrintf("\r\n");

if(GPS_Check(GPS_Temp)!=0) {
MyPrintf("无效定位数据\r\n");
continue ;
}
MyPrintf("开始解析定位数据\r\n");
NMEA_GPGGA_Analysis(&GPS_Packet,(unsigned char*)GPS_Temp);
//分析GPS模块发送回来的数据，提取经纬度信息并换算成度
flag = GPS_Packet.status; //定位成功的标志

if(flag == 1 || flag == 2)       //定位成功->读取数据存入MSG数据包并退出
{
MyPrintf("GPS success\r\n");
GPS_Show( );
Task_LED( );
return 1;
}
   }
   delay_ms(50);
   }
}

1万 · 2019-7-5 08:49

由于位置信息还会受到卫星信号强弱的影响，因此从GPS模块里面接收到的信息不一定就是有效的位置信息。如果定位失败，模块会返回类似这样的信息

$GPRMC,,V,,,,,,,,,,N*53
$GPVTG,,,,,,,,,N*30
$GPGGA,,,,,,0,00,99.99,,,,,,*48
$GPGSA,A,1,,,,,,,,,,,,,99.99,99.99,99.99*30
$GPGSV,1,1,01,19,,,35*76
$GPGLL,,,,,,V,N*64
可以简单地认为，只要￥GPGLL这一行数据里含有“V”字符，那么这一次数据就是无效的，应当舍弃，等待下一次正确的信号输出。

1万 · 2019-7-5 08:50

如果卫星信号足够强，定位数据有效，那么模块会返回类似这样的信息

$GPRMC,031851.00,A,2309.86780,N,11325.74067,E,0.683,,060916,,,A*74
$GPVTG,,T,,M,0.683,N,1.265,K,A*2E
$GPGGA,031851.00,2309.86780,N,11325.74067,E,1,04,5.43,19.1,M,-5.1,M,,*7B
$GPGSA,A,3,28,17,19,01,,,,,,,,,6.77,5.43,4.04*03
$GPGSV,3,1,09,01,24,037,20,02,01,233,,03,44,084,29,06,35,242,*72
$GPGSV,3,2,09,08,01,087,,11,14,051,,17,40,326,30,19,26,302,29*76
$GPGSV,3,3,09,28,75,000,31*4A
$GPGLL,2309.86798,N,11325.74064,E,031852.00,A,A*61

1万 · 2019-7-5 08:50

下面给出模块驱动部分的全部源码：

C文件：

//GPS校验和计算
//buf:数据缓存区首地址
//len:数据长度
//cka,ckb:两个校验结果.
void Ublox_CheckSum(unsigned char *buf,unsigned short len,unsigned char* cka,unsigned char*ckb)
{
unsigned short i;
*cka=0;*ckb=0;
for(i=0;i<len;i++)
{
*cka=*cka+buf[i];
*ckb=*ckb+*cka;
}
}

1万 · 2019-7-5 08:50

//检查CFG配置执行情况
//返回值:0,ACK成功
//    1,接收超时错误
//    2,没有找到同步字符
//    3,接收到NACK应答
unsigned char Ublox_Cfg_Ack_Check(void)
{
unsigned short len=0,i,rxlen;
unsigned char rval=0;
while(USART2_Scan(&rxlen)==0 && len<100)//等待接收到应答
{
   len++;
   delay_ms(5);
}

if(len<100)    //超时错误.
{
for(i=0;i<rxlen;i++)
if(RX2_Temp[i]==0XB5)
break;//查找同步字符 0XB5
if(i==rxlen)
rval=2; //没有找到同步字符
else if(RX2_Temp[i+3]==0X00)
rval=3;//接收到NACK应答
else rval=0;    //接收到ACK应答
}
else rval=1; //接收超时错误

MyPrintf("rval = %d\r\n",rval);
return rval;
}

1万 · 2019-7-5 08:50

//配置NMEA输出信息格式
//baudrate:波特率,4800/9600/19200/38400/57600/115200/230400
//返回值:0,执行成功;其他,执行失败
unsigned char Ublox_Cfg_Prt(unsigned int baudrate)
{
_ublox_cfg_prt *cfg_prt=(_ublox_cfg_prt *)USART2_TX_BUF;
cfg_prt->header=0X62B5; //cfg header
cfg_prt->id=0X0006; //cfg prt id
cfg_prt->dlength=20; //数据区长度为20个字节.
cfg_prt->portid=1; //操作串口1
cfg_prt->reserved=0;      //保留字节,设置为0
cfg_prt->txready=0;      //TX Ready设置为0
cfg_prt->mode=0X08D0; //8位,1个停止位,无校验位
cfg_prt->baudrate=baudrate; //波特率设置
cfg_prt->inprotomask=0X0007;//0+1+2
cfg_prt->outprotomask=0X0007;//0+1+2
cfg_prt->reserved4=0; //保留字节,设置为0
cfg_prt->reserved5=0; //保留字节,设置为0
Ublox_CheckSum((unsigned char*)(&cfg_prt->id),sizeof(_ublox_cfg_prt)-4,&cfg_prt->cka,&cfg_prt->ckb);
// while(DMA1_Channel7->CNDTR!=0); //等待通道7传输完成
// UART_DMA_Enable(DMA1_Channel7,sizeof(_ublox_cfg_prt)); //通过dma发送出去
Ublox_Send_Date((unsigned char*)cfg_prt,sizeof(_ublox_cfg_prt));//发送数据给NEO-6M
delay_ms(200); //等待发送完成
USART2_Init_JAVE(baudrate); //重新初始化串口2
return Ublox_Cfg_Ack_Check();//这里不会反回0,因为UBLOX发回来的应答在串口重新初始化的时候已经被丢弃了.
}

1万 · 2019-7-5 08:51

//配置保存
//将当前配置保存在外部EEPROM里面
//返回值:0,执行成功;1,执行失败.
unsigned char Ublox_Cfg_Cfg_Save(void)
{
unsigned char i;
_ublox_cfg_cfg *cfg_cfg=(_ublox_cfg_cfg *)USART2_TX_BUF;
cfg_cfg->header=0X62B5; //cfg header
cfg_cfg->id=0X0906; //cfg cfg id
cfg_cfg->dlength=13; //数据区长度为13个字节.
cfg_cfg->clearmask=0; //清除掩码为0
cfg_cfg->savemask=0XFFFF; //保存掩码为0XFFFF
cfg_cfg->loadmask=0; //加载掩码为0
cfg_cfg->devicemask=4; //保存在EEPROM里面
Ublox_CheckSum((unsigned char*)(&cfg_cfg->id),sizeof(_ublox_cfg_cfg)-4,&cfg_cfg->cka,&cfg_cfg->ckb);
// while(DMA1_Channel7->CNDTR!=0); //等待通道7传输完成
// UART_DMA_Enable(DMA1_Channel7,sizeof(_ublox_cfg_cfg)); //通过dma发送出去
Ublox_Send_Date((unsigned char*)cfg_cfg,sizeof(_ublox_cfg_cfg));//发送数据给NEO-6M
for(i=0;i<6;i++)if(Ublox_Cfg_Ack_Check()==0)break; //EEPROM写入需要比较久时间,所以连续判断多次
return i==6?1:0;
}

1万 · 2019-7-5 08:51

//配置UBLOX NEO-6的更新速率
//measrate:测量时间间隔，单位为ms，最少不能小于200ms（5Hz）
//reftime:参考时间，0=UTC Time；1=GPS Time（一般设置为1）
//返回值:0,发送成功;其他,发送失败.
unsigned char Ublox_Cfg_Rate(unsigned short measrate,unsigned char reftime)
{
_ublox_cfg_rate *cfg_rate=(_ublox_cfg_rate *)USART2_TX_BUF;
if(measrate<200)return 1; //小于200ms，直接退出
cfg_rate->header=0X62B5; //cfg header
cfg_rate->id=0X0806;      //cfg rate id
cfg_rate->dlength=6;      //数据区长度为6个字节.
cfg_rate->measrate=measrate;//脉冲间隔,ms
cfg_rate->navrate=1; //导航速率（周期），固定为1
cfg_rate->timeref=reftime; //参考时间为GPS时间
Ublox_CheckSum((unsigned char*)(&cfg_rate->id),sizeof(_ublox_cfg_rate)-4,&cfg_rate->cka,&cfg_rate->ckb);
// while(DMA1_Channel7->CNDTR!=0); //等待通道7传输完成
// UART_DMA_Enable(DMA1_Channel7,sizeof(_ublox_cfg_rate));//通过dma发送出去
Ublox_Send_Date((unsigned char*)cfg_rate,sizeof(_ublox_cfg_rate));//发送数据给NEO-6M
return Ublox_Cfg_Ack_Check();
}

1万 · 2019-7-5 08:51

//从buf里面得到第cx个逗号所在的位置
//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
unsigned char NMEA_Comma_Pos(unsigned char *buf,unsigned char cx)
{
unsigned char *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;
}

1万 · 2019-7-5 08:52

//m^n函数
//返回值:m^n次方.
unsigned int NMEA_Pow(unsigned char m,unsigned char n)
{
unsigned int result=1;
while(n--)
result*=m;
return result;
}

1万 · 2019-7-5 08:53

//str转换为数字,以','或者'*'结束
//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(unsigned char *buf,unsigned char*dx)
{
unsigned char *p=buf;
unsigned int ires=0,fres=0;
unsigned char ilen=0,flen=0,i;
unsigned char 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[i]-'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;
}

1万 · 2019-7-5 08:53

//分析GPGGA信息
//gpsx:nmea信息结构体
//buf:接收到的GPS数据缓冲区首地址
void NMEA_GPGGA_Analysis(GPS_PacketTypeDef *GPS_Packet,u8 *buf)
{
unsigned char *p1,dx,posx;
unsigned int temp;
float rs;
p1=(unsigned char *)strstr((const char *)buf,"$GPGGA");  //此处可改为"$GPGGA"

posx=NMEA_Comma_Pos(p1,9); //得到海拔高度
if(posx!=0XFF){
GPS_Packet->altitude=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx);
MyPrintf("altitude=%d\r\n",GPS_Packet->altitude);
}
posx=NMEA_Comma_Pos(p1,2); //得到纬度
if(posx!=0XFF)
{
temp=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx);
GPS_Packet->latitude=temp/NMEA_Pow(10,dx+2); //得到°
rs=temp%NMEA_Pow(10,dx+2); //得到'
GPS_Packet->latitude=GPS_Packet->latitude*NMEA_Pow(10,5)+(rs*NMEA_Pow(10,5-dx))/60;//转换为°

MyPrintf("latitude=%d\r\n",GPS_Packet->latitude);
}

posx=NMEA_Comma_Pos(p1,4); //得到经度
if(posx!=0XFF)
{
temp=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx);
GPS_Packet->longitude=temp/NMEA_Pow(10,dx+2); //得到°
rs=temp%NMEA_Pow(10,dx+2); //得到'
GPS_Packet->longitude=GPS_Packet->longitude*NMEA_Pow(10,5)+(rs*NMEA_Pow(10,5-dx))/60;//转换为°

MyPrintf("longitude=%d\r\n",GPS_Packet->longitude);
}

posx=NMEA_Comma_Pos(p1,6); //定位状态
if(posx!=0XFF){
GPS_Packet->status=*(p1+posx)-'0';
MyPrintf("status=%d\r\n",GPS_Packet->status);
}
}

1万 · 2019-7-5 08:53

void Ublox_Send_Date(unsigned char* dbuf,unsigned short len)
{
unsigned short j;
for(j=0;j<len;j++)//循环发送数据
{
while((USART2->SR&0X40)==0);//循环发送,直到发送完毕
USART2->DR=dbuf[j];
}
}

stm32+neo6m GPS模块定位系统（转载）

涓涓之细流