Arduino gps: подключение и использование neo-6m

Модули GPS в Arduino: подключение NEO 6 и обзор программ U-Center

GPS-модули позволяют вашему автономному устройству отслеживать свои координаты и параметры перемещения. Такая функциональность важна для всевозможных трекеров, умных ошейников и рюкзаков. В этой статье мы сделали попытку краткого обзора GPS-модулей и программ для работы с GPS на компьютере. Подключение к ардуино рассмотрено на примере наиболее популярного модуля NEO 6.0

Обзор программ для работы с GPS на компьютере

Прежде чем приступать к подключению GPS к ардуино, нужно научиться тестировать сам модуль. Для этого нам обязательно понадобится программа, позволяющая показать статус устройства, количество пойманных спутников и другу тестовую информацию. Мы постарались собрать вместе наиболее популярный софт для работы с GPS на компьютере.

U-Center

Ссылка на скачивание – https://www.u-blox.com/en/product/u-center-windows

Программа u-center используется для работы с GNSS-проемниками от фирмы U-Blox. С помощью этого программного обеспечения можно тестировать точность позиционирования, изменять конфигурацию ресивера и проводить общую диагностику, обрабатывать полученные данные и отображать их в режиме реального времени. Координаты приемник получает с помощью GPS, ГЛОНАСС. Полученную информацию можно экспортировать и показывать в картах Google Maps, Google Earth. Программа позволяет создавать двухмерные диаграммы, гистограммы и другие виды графиков. u-center можно использовать при работе с несколькими приемниками.

Возможности программного обеспечения U-Center:

  • Работа с Windows;
  • Чтение NMEA , SiRF данных, UBX;
  • Вывод полученных данных в виде текста и графиков;
  • Запись данных, и воспроизведение;
  • Полное управление модулем GPS;
  • Возможность изменения конфигурации GPS-модуля;
  • Запись новой конфигурации в модуль;
  • Запись конфигурации в файл формата .txt;
  • Обновление прошивки модуля;
  • Возможность холодного, теплого и горячего старта модуля.

Программа позволяет оценивать работоспособность приемника, анализировать его быстродействие и устанавливать его настройки. Помимо U-Center могут использоваться и другие программы, например, Visual GPS, Time Tools GPS Clock и другие.

Visual GPS

Эта программа используется для отображения GPS данных по протоколу NMEA 0183 в графическом виде. Программа позволяет записывать лог GPS данных в файл. Существует два режима работы в программе – в первом Visual GPS связывается с приемником GPS, а во втором Visual GPS считывает показания NMEA из файла. Программа имеет 4 основных окна – Signal Quality (качество сигнала), Navigation (навигация), Survey (исследование), Azimuth and Elevation (азимут и высота).

Time Tools GPS Clock

Эта программа работает на Windows и любых рабочих станциях, она проверяет время со стандартного приемника времени NMEA GPS, который подключен к компьютеру, и позволяет синхронизировать время на ПК. Отображается информация о времени, дате, состоянии GPS, полученная от приемника. Недостатком программы является невозможность высокоточного определения времени, так как GPS-устройства не имеют секундного импульса для последовательного порта компьютера.

GPS TrimbleStudio

Ссылка на скачивание http://softwaretopic.informer.com/trimble-gps-studio/

Программное обеспечение используется для работы с приемником Copernicus в Windows. Программа отображает принимаемые навигационные данные. Полученные координаты можно отобрать на картах Google Maps, Microsoft Visual Earth. Все установленные настройки приемника можно сохранить в конфигурационном файле

Fugawi

Ссылка на скачивание http://www.fugawi.com/web/products/fugawi_global_navigator.htm

Программа используется для планирования маршрута, GPS навигации в реальном времени. Программа позволяет записывать и сохранять маршруты и путевые точки на картах. Навигация производится как на суше, так и на воде и в воздухе. В программе используются различные виды цифровых карт – топографические карты, стандарты NOAA RNC, отсканированные копии бумажных карт, Fugawi Street Maps.

3D World Map

Ссылка на скачивание www.3dwamp.com

В этой программе можно увидеть землю в трехмерном виде. Используется как удобный географический справочник, в котором можно узнать информацию 269 странах и тридцати тысячах населенных пунктов, производить измерение между двумя точками, воспроизводить аудиозаписи.

Обзор GPS-модулей для Ардуино

Для работы с Ардуино существует большое количество различных GPS-модулей. С их помощью можно определять точное местоположение (географические координаты, высота над уровнем моря), скорость перемещения, дату, время.

Модуль EM-411. Устройство создано на базе высокопроизводительного чипа SiRF Star III, который обладает низким потреблением энергии. Модуль имеет большой объем памяти для сохранения данных альманаха, поддерживает стандартный протокол NMEA 0183. Время холодного старта составляет около 45 секунд.

VK2828U7G5LF. Этот модуль построен на базе чипа Ublox UBX-G7020-KT. С его помощью можно получать координаты по GPS и ГЛОНАСС. В приемнике имеется встроенная память, в которую можно сохранять настройки. Модуль оснащен встроенной керамической антенной, работает по протоколу NMEA 0183. Напряжение питания модуля 3,3-5В.

SKM53 GPS. Один из самых дешевых модулей, обладающий низким потреблением тока. Время холодного запуска примерно 36 секунд, горячего – 1 секунда. Для позиционирования используются 66 каналов, для слежения 22 канала. В модуле имеется встроенная GPS антенна, устройство обеспечивает высокую производительность навигации при различных условиях видимости.

Neo-6M GPS. Приемник производится компанией u-blox. В этом модуле используются новейшие технологии для получения точной информации о местоположении. Напряжение питания модуля 3-5В. Линейка устройств представлена типами G, Q, M, P, V и T со своими уникальными характеристиками. Время холодного старта около 27 секунд.

locosys 1513. Этот модуль поддерживает работу с GPS, ГЛОНАСС, Galileo, QZSS, SBAS. Базируется на чипе MediaTek MT333, который обладает низким энергопотреблением, высокой чувствительностью и стабильной работой в различных условиях. В приемнике имеется поддержка текстового протокола управления. Время холодного старта примерно 38 секунд.

Arduino GPS модуль GY-NEO6MV2

Модуль использует стандартный протокол NMEA 0183 для связи с GPS приемниками. Приемник представляет собой плату, на которой располагаются модуль NEO-6M-0-001, стабилизатор напряжения, энергонезависимая память, светодиод и аккумулятор.

Технические характеристики модуля:

  • Напряжение питания 3,3-5В;
  • Интерфейс UART 9600 8N1 3.3V;
  • Протокол NMEA;
  • Вес модуля 18 гр.;
  • Наличие EEPROM для сохранения настроек;
  • Наличие встроенной батареи;
  • Возможность подключения антенны к разъему U-FL;
  • Время холодного старта примерно 27 секунд, время горячего старта – 1 секунда;
  • Наличие более 50 каналов позиционирования;
  • Частота обновления 5 Гц;
  • Рабочие температуры от -40С до 85С.

Модуль широко используется для коптеров, определения текущего положения малоподвижных объектов и транспортных средств. Полученные координаты можно загрузить в карты Google Maps, Google Earth и другие.

После холодного старта модуля начинается скачивание альманаха. Время загрузки – не более 15 минут, в зависимости от условий и количество спутников в зоне видимости.

Распиновка: GND (земля), RX (вход для данных UART), TX (выход для данных UART), Vcc – питание от 3,3В до 5 В.

Для подключения потребуются модуль GY-NEO6MV2, плата Ардуино, провода, антенна GPS. Соединение контактов: VCC к 5V, GND к GND, RX к 9 пину на Ардуино, TX к 10 пину. Затем Ардуино нужно подключить к компьютеру через USB.

Для работы потребуется подключить несколько библиотек. SoftwareSerial – требуется для расширения аппаратных функций устройства и обработки задачи последовательной связи. Библиотека TinyGPS используется для преобразования сообщений NMEA в удобный для чтения формат.

Проверка работы через программу U-Center

Как упоминалось выше, модуль производится компанией u-blox, поэтому для настройки приемника используется программа U-Center.

При подключении к UART приемник отправляет сообщения при помощи протокола NMEA раз в секунду. С помощью программы можно настраивать передаваемые сообщения.

Чтобы настроить модуль, нужно подключить его через USB-UART(COM-UART) преобразователь. Настроить подключение можно с помощью меню Receiver-Port . Как только будет установлено соединение, загорится зеленый индикатор. Приемник начнет устанавливать соединения со спутниками, после чего на экране появятся текущие координаты, время и другая информация. Все сообщения появляются в окне Messages. В меню View – Messages можно выбрать сообщения, которые будут передаваться к микроконтроллеру. В зависимости от поставленной задачи, можно уменьшить количество отправляемых сообщений, что увеличит скорость обработки данных и облегчит алгоритм разбора сообщений контроллером.

Если не устанавливается связь со спутником, нужно проверить, подключена ли антенна. Затем нужно проверить напряжение питание, оно должно быть 5В. Если соединение так и не устанавливается, можно поместить модуль к окну или выйти на открытую территорию.

Посмотреть передающиеся данные можно через меню View.

Все сообщения начинаются символом $, следующие за ним символы – идентификаторы сообщения. GP- это глобальная система, следующие 3 буквы показывают, какая информация содержится.

RMC – наименьшая навигационная информация (время, дата, координаты, скорость, направление).

GGA – зафиксированная информация позиционирования. Записаны время, координаты, высота, статус определения местоположения, количество спутников.

Проверка работы через Arduino IDE

Работать с модулем можно также через стандартную среду разработки Arduino IDE. После подключения модуля к плате, нужно загрузить скетч и посмотреть на результат. Если на мониторе появится бессвязный набор знаков, нужно отрегулировать скорость интерфейса Ардуино с компьютером и скорость интерфейса модуля с контроллером.

Скетч для вывода данных о местоположении.

После того, как код будет залит, нужно подождать несколько секунд (время холодного старта), чтобы устройство смогло определить местоположение и начать показывать координаты. Как только устройство начнет свою работу, на плате будет мигать светодиод.

В мониторе порта появятся данные широты и долготы. Также будет получено значение текущей даты и времени по Гринвичу. Установить свой часовой пояс можно вручную – это делается в строке Serial.print(static_cast(hour+8));

Заключение

Как видим, для начал работы с GPS не требуется каких-то совсем уж сложных манипуляций. На помощь приходят готовые модули или шилды, взаимодействующие с Arduino через UART. Для облегчения написания скетчей можно использовать готовые библиотеки. Кроме того, любой GPS-модуль можно протестировать без Ардуино, подключив к компьютеру и воспользовавшись специальным софтом. Обзор наиболее популярных программ мы привели в этой статье.

Используем с Arduino GPS модуль NEO-6m

В этом проекте мы покажем вам как связать Arduino Uno с GPS модулем, а получаемые данные по долготе и широте отобразим на ЖК-дисплее.

Основные комплектующие

Нам для проекта нужны:

  • Arduino Uno
  • Модуль GPS NEO-6m
  • ЖК-дисплей
  • 10K резистор

Информация о GPS

Что такое GPS?

Глобальная система позиционирования (GPS) – это спутниковая навигационная система, состоящая по меньшей мере из 24 спутников. GPS работает в любых погодных условиях в любой точке мира 24 часа в сутки без абонентской платы или платы за установку.

Как работает GPS?

Спутники GPS обходят Землю два раза в день на точной орбите. Каждый спутник передает уникальный сигнал и параметры орбиты, которые позволяют устройствам GPS декодировать и вычислять точное местоположение спутника. GPS-приемники используют эту информацию и трилатерацию для расчета точного местоположения пользователя. По сути, GPS-приемник измеряет расстояние до каждого спутника на количество времени, которое требуется для приема передаваемого сигнала. При измерениях расстояния от нескольких спутников приемник может определить положение пользователя и отобразить его.

Чтобы вычислить ваше двумерное положение (широта и долгота) и направление движения, GPS-приемник должен быть зафиксирован на сигнал от не менее 3 спутников. При наличии 4 или более спутников приемник может определить ваше трехмерное положение (широта, долгота и высота). Как правило, приемник GPS будет отслеживать 8 или более спутников, но это зависит от времени суток и того, где вы находитесь на земле.

Как только ваша позиция будет определена, модуль GPS может рассчитать и другую информацию, такую ​​как:

  • скорость;
  • азимут, пеленг;
  • направление;
  • расстояние до отключения;
  • расстояние до пункта назначения.

Какой сигнал?

Спутники GPS передают по меньшей мере 2 маломощных радиосигнала. Сигналы движутся по прямой видимости, то есть они будут проходить сквозь облака, стекло и пластик, но не будут проходить через большинство твердых объектов, таких как здания и горы. Однако современные приемники более чувствительны и обычно могут отслеживать и сквозь дома.

Сигнал GPS содержит 3 различных типа информации:

  • Псевдослучайный код – это I.D. код, который идентифицирует, какой спутник передает информацию. Вы можете видеть, с какого спутника вы получаете сигналы на странице информации о спутниках на вашем устройстве.
  • Данные эфемерид необходимы для определения местоположения спутника и дают важную информацию о состоянии спутника, текущую дату и время.
  • Данные альманаха сообщают GPS-приемнику, где каждый спутник GPS должен быть в любое время в течение дня и отображать информацию о орбите для этого спутника и каждого другого спутника в системе.

GPS модуль NEO-6M и Arduino UNO

Внешне GPS модуль выглядит так:

Плата Ардуино Уно вам, скорее всего, уже знакома:

Подключение модуля GPS и Arduino UNO

Подключите четыре контакта к Arduino следующим образом:

GND → GND
TX → Цифровой вывод (D3)
RX → цифровой вывод (D4)
Vcc → 5Vdc

Предлагаем использовать внешний источник питания для питания модуля GPS, потому что минимальная потребляемая мощность для работы модуля Arduino GPS составляет 3,3 В, а Arduino не способен обеспечить такое напряжение. Для обеспечения напряжения используйте USB TTL:

Еще одна вещь, которая была обнаружена при работе с антенной GPS – модуль не принимает сигнал внутри дома, поэтому нужно использовать антенну.

Подключение Arduino UNO и ЖК-дисплея JHD162a

Теперь нам необходимо соединить Ардуино и ЖК-дисплей, мы взяли LHD162a:

Перечень соединений ниже, это LCD → Arduino:

VSS → GND
VCC → 5V
VEE → 10K резистор
RS → A0 (аналоговый пин)
R/W → GND
E → A1
D4 → A2
D5 → A3
D6 → A4
D7 → A5
LED+ → VCC
LED- → GND

Скетч и библиотеки

Дополнительно нам понадобятся некоторые библиотеки:

Больше различных библиотек вы можете найти на нашем сайте в разделе Библиотеки.

Скетч для Arduino GPS вы можете скачать или скопировать ниже:

В Visual Studio мы создали приложение в котором можно найти текущее местоположение GPS. Оно работает только тогда, когда подключено последовательно к ПК или ноутбуку:

Если вы хотите внести некоторые изменения в приложение, вы можете сделать это открыв sln-файл в Visual Studio (2012 и выше), или вы можете напрямую установить и использовать его.

Записки программиста

Работа с GPS-модулем на базе NEO-6M из Arduino

Существует немало GPS-модулей и шилдов для Arduino, но многие из них довольно недешевы. Если вам в вашем проекте по каким-то причинам нужен GPS, самым дешевым (не в ущерб качеству!) из известных мне вариантов будет модуль на базе чипа NEO-6M. На AliExpress такие модули продаются за 230 рублей (4 $) с учетом доставки в Россию. Давайте же попробуем разобраться, как с ними работать.

Примечание: Как правило, GPS не работает в доме. Чтобы поймать сигнал от спутников, с модулем нужно выйти на улицу или на балкон, или хотя бы положить его рядом с окном. Кроме того, GPS может плохо ловить в облачную погоду. Учтите также, что даже на открытом воздухе и в хорошую погоду при первом включении модулю может потребоваться несколько минут на инициализацию.

К Arduino модуль подключается не сложно, так как питается он от 5 В, а данные передает по UART на скорости 9600 бод. Когда модуль находит достаточное количество спутников для определения своего местоположения, он начинает мигать синим светодиодом и передавать по UART раз в секунду что-то вроде:

Тут на глаз несложно найти текущие координаты (5546.79229,N и 03749.47557,E), а также дату (170617) и время в UTC (160709). Цифры в конце строк после звездочки — это контрольные суммы. Стоит отметить, что если модуль еще не определил свои GPS-координаты, он передает по UART немного другие данные. Подробное описание того, как декодировать все эти данные можно найти в документе под названием U-blox 6 Receiver Description Including Protocol Specification [PDF].

Несмотря на то, что написать свой парсер достаточно просто, их написано и отлажено уже достаточно, чтобы не тратить на это свое время. Лично я воспользовался библиотекой TinyGPSPlus. Код прошивки:

const int DELAY = 100 ;
const int SWITCH_TIME = 5000 ;

Liqu >( 0x3F , 16 , 2 ) ;
SoftwareSerial gps_serial ( A3, A2 ) ; /* RX, TX */
TinyGPSPlus gps_parser ;

void setup ( )
<
Serial. begin ( 9600 ) ;
gps_serial. begin ( 9600 ) ;
lcd. begin ( ) ;
>

String twoDigits ( int x ) <
if ( x 10 ) return “0” + String ( x ) ;
else return String ( x ) ;
>

int currentModeTime = 0 ;
bool showLocation = false ;

void loop ( ) <
while ( gps_serial. available ( ) > 0 ) <
char temp = gps_serial. read ( ) ;
Serial. write ( temp ) ;
gps_parser. encode ( temp ) ;
>

String lat = “Unknown ” ;
String lng = “location ” ;
if ( gps_parser. location . isValid ( ) ) <
lat = “Lat: ” + String ( gps_parser. location . lat ( ) , 6 ) ;
lng = “Lng: ” + String ( gps_parser. location . lng ( ) , 6 ) ;
>

String date = “Unknown date ” ;
if ( gps_parser. date . isValid ( ) ) <
date = twoDigits ( gps_parser. date . day ( ) ) + “/” +
twoDigits ( gps_parser. date . month ( ) ) + “/” +
String ( gps_parser. date . year ( ) ) + ” ” ;
>

String time = “Unknown time ” ;
if ( gps_parser. time . isValid ( ) ) <
time = twoDigits ( gps_parser. time . hour ( ) ) + “:” +
twoDigits ( gps_parser. time . minute ( ) ) + “:” +
twoDigits ( gps_parser. time . second ( ) ) + ” UTC ” ;
>

if ( showLocation ) <
lcd. setCursor ( 0 , 0 ) ;
lcd. print ( lat ) ;
lcd. setCursor ( 0 , 1 ) ;
lcd. print ( lng ) ;
> else < // show date and time
lcd. setCursor ( 0 , 0 ) ;
lcd. print ( date ) ;
lcd. setCursor ( 0 , 1 ) ;
lcd. print ( time ) ;
>

delay ( DELAY ) ;
currentModeTime + = DELAY ;
if ( currentModeTime >= SWITCH_TIME ) <
lcd. clear ( ) ;
showLocation = ! showLocation ;
currentModeTime = 0 ;
>
>

Соответствующее устройство в действии:

Работа с использованным здесь экранчиком ранее была подробно описана в заметке Об использовании экранчиков 1602 с I2C-адаптером.

В общем, к обычно, ничего супер сложного. Полную версию исходников к этой заметке ищите на GitHub. А с какими GPS-модулями вам доводилось работать?

ardutime

Здравствуйте. В этой статье я расскажу Вам о своем опыте подключения к Arduino GPS-модуля, о том с какими проблемами я при этом столкнулся и как эти проблемы были решены.

GPS-модуль интересен не только тем, что определяет координаты, высоту над уровнем моря, время по Гринвичу, ряд других географических параметров Вашего местоположения. Когда у меня получилось установить связь с модулем, я был рад, в первую очередь тому, что установил связь с космосом. Спутники GPS движутся по геостационарной орбите – а это катастрофически высоко – почти 36 000 км.

Итак, у меня есть GPS-модуль GY- neo6mv2. Существует библиотека для работы с этим модулем, прямая ссылка на библиотеку есть в конце статьи. Ставлю библиотеку, открываю стандартный скетч для тестирования модуля, который шел в комплекте с библиотекой. Логично предположить, что он готов к работе. Подключаю свой GPS-модуль к Arduino по рекомендуемой схеме.

Загружаю скетч в контроллер, смотрю на результат. Видно, что монитор последовательного порта предлагает к прочтению бессвязный набор символов.

Редактирую стандартный скетч. Выставляю в коде скетча скорость интерфейса Arduino с ПК 9600 бод. Пробую снова. Теперь набор символов осмысленный, но не видно данных с самого модуля.

Снова редактирую скетч. Теперь выставляю скорость интерфейса модуля с контроллером – тоже 9600 бод. После нового компилирования и загрузки видно, что данные с модуля всё-таки начали поступать.

Полученной связью как-то нужно воспользоваться. Подключим дисплей, и выведем на него значение координат своей локации.

В этот же стандартный скетч в четырех местах вставляю дополнительный код, для инициализации дисплея и вывода на дисплей нужных данных.

Когда я искал информацию по этому устройству, нашел несколько роликов, где автор залил в контроллер неработающий стандартный скетч, увидел в мониторе звездочки, и на этом, почему – то, успокоился. Я постарался построить изложение так, чтобы этого было достаточно для успешного запуска модуля.

Источники:

http://arduinoplus.ru/arduino-gps/

http://eax.me/arduino-gps/

http://ardutime.wordpress.com/2016/05/06/arduino-%D1%81-%D0%BD%D1%83%D0%BB%D1%8F-%D0%BF%D0%BE%D0%B4%D0%BA%D0%BB%D1%8E%D1%87%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5-gps-%D0%BC%D0%BE%D0%B4%D1%83%D0%BB%D1%8F-gy-neo6mv2-%D0%B2%D1%8B%D0%B2%D0%BE%D0%B4-%D0%B4/

http://arduinomaster.ru/datchiki-arduino/ultrazvukovoj-dalnomer-hc-sr04/

Ссылка на основную публикацию