基于ARM嵌入式的GPS定位设计.docx
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基于ARM嵌入式的GPS定位设计
学院
电子信息工程专业
“专业课程设计”报告
题目名称：
基于ARM嵌入式的GPS定位设计
班级：
同组人：
指导教师：
1设计任务
本次设计主要是实现在GPS的定位信息提取，其中包括经度、纬度、时间、日期等，采用意法半导体的CORTEX-M3内核的STM32F103RBT6为核心板，液晶采用采用Nokia5510。
总体来说实现了耗电少，功能齐全，简单易用的特点。
2设计背景及方案
GPS全球定位系统最早是由美国军方建立用以进行军事活动的侦查的，能够在全球范围内，提供实时、连续、全天候的导航定位及授时服务，共分为三个部分，空间部分，地面部分，和接收终端部分。
GPS系统共由24颗卫星组成，分布在6个轨道上面，每个轨道上有4颗，轨道倾角为55度，不论在什么地方，只要能够收到4颗以上的卫星，就可以实现实时定位。
3系统硬件简述
（1）最小核心系统
最小系统是由STM32F103RBT6微处理器构成，核心是由32位的ARM-CORTEX-M3，最高时钟可以达到72MHZ，有单周期的乘法和除法运算，内部有128k的Flash，20k的SRAM，
2.0V/3.6V的IO供电，上电、断电复位，可编程电压监测，内嵌8M的RC振荡晶振，内部40K振荡器，内嵌PLL的CPU时钟，内嵌使用32K晶振的RTC振荡器。
具有低功耗的睡眠、待机、停机模式，VBT为后备寄存器提供电源。
具有串行SWD和JTAG调试模式。
7个DMA通道支持定时器、ADC、SPI、I^C、USART。
一个12位的模数转换器，（16通道）转换范围为0~.3.6V，温度传感器。
51个丰富的IO端口，兼容5V电平，所有的IO口可以映射到16个外部中断。
6个定时器，（3个16位的定时器，每个定时器具有4个输入输出捕捉/PWM脉冲调制/脉冲计数的通道，2个看门狗定时器，1个24位的系统定时器，自动递减功能）。
2个I^C，2个SPI，3个USART通信接口。
（2LCD液晶
Nokia5510是Philips产的单芯片LCD驱动控制低功耗的显示液晶，其显示为RAM48*84串行最高4Mbits/S，COMS电平兼容，逻辑电平为3.0~3.3V
低功耗适用于电池供电，使用温度范围为-25度到70度。
其中引脚如下：
Pin1；VCCPin2：
GND
Pin3:
ENPin4:
RES
Pin5：
GNDPin6:
SDIN
Pin7：
SCLKPin8：
LED背光
图6为水平写入的地址表，用以往RAM中写入字符。
（3）C3-370GPS终端接受模块
C3-370c是韩国产的全自动GPS接受模块，具有SIR第三代的结构组成，其内核是有ARM7TDIMCPU，4M的Flash内存，自带有微型天线，20通道，C\A码，L1的频率。
定位精度<10M3DRMS,；冷启动约为60s，热启动少于10s，协议时NMEA0813，9600的波特率。
NMEA的输出格式有六种GGA、GLL、GSA、GSV、RMC、VGT，其中我们解析的一种是RMC格式的。
一条$GPRMC包含13个字段，语句标识符，世间时间，定位状态，纬度，纬度方位，经度，经度方位，地面速度，地面航向，日期，磁偏角，校检，结束标记，具体格式如下：
$GPRMC,050458.000,A,2459.8991,N,10242.8698,E,0.37,130.03,190808,,,A*66
<1>UTC时间，hhmmss（时分秒）格式
<2>定位状态，A=有效定位，V=无效定位
<3>纬度ddmm.mmmm（度分）格式（前面的0也将被传输）
<4>纬度半球N（北半球）或S（南半球）
<5>经度dddmm.mmmm（度分）格式（前面的0也将被传输）
<6>经度半球E（东经）或W（西经）
<7>地面速率（000.0~999.9节，前面的0也将被传输）
<8>地面航向（000.0~359.9度，以真北为参考基准，前面的0也将被传输）
<9>UTC日期，ddmmyy（日月年）格式
<10>磁偏角（000.0~180.0度，前面的0也将被传输）
<11>磁偏角方向，E（东）或W（西）
上图为C3-370引脚图，具体我们只用到了VCC，TX，RX，GND，BOOT，
3硬件整体连接图
硬件流程图
由于GPS和MCU的电平兼容，所以在硬件连接中，GPS接受终端的TX接MCU的RX，RX接TX，另外通过RS232电平转换后可以直接进行上位机软件的接受工作，最后把解析的数据显示在Nokia5510上面。
4软件流程图及程序
（1）流程图
软件流程图
（2）程序
u8GPS_parse（char*buf）
{
intd,m,mm;
u8i;
char*word,*left=buf+1;
staticu8msgcount=0,msgid=0,satcount=0;//解析GSV用到的变量
//各通道采用的卫星编号
u8usedsatcount=0;
if（buf[0]!
='$'）
return0;
//word=split（left,ASTERISK,&left）;
//if（check（word,left）!
=1）
//return0;
//{
//};
//left=word;
word=split（left,SEMICOLON,&left）;//开始解析
if（!
strcmp（word,"GPRMC"））//相等时，返回0值，进入函数解析GPRMC格式
{
//时间
word=split（left,SEMICOLON,&left）;
if（word!
=NULL）
{
if（strncmp（lasttime,word,20））//比较不大于20个字符的两个字符串返回>0/<0/=0;
{
sscanf（word,"%2d%2d%2d.%4d",&gps.hh,&gps.mm,&gps.ss,&gps.ms）;//取出指定格式的字符
strncpy（lasttime,word,20）;//拷贝20个字符从word到lasttime中，返回lasttime；
}
}
//定位状态
word=split（left,SEMICOLON,&left）;
if（word!
=NULL）
{
if（word[0]=='A'）
gps.isvalid=1;
else
gps.isvalid=0;
}
//纬度
word=split（left,SEMICOLON,&left）;
if（word!
=NULL）
{
sscanf（word,"%2d%2d.%4d",&d,&m,&mm）;
gps.latitude=（float）d+（float）m/60.0+（float）mm/600000.0;
}
//南北半球标志
word=split（left,SEMICOLON,&left）;
if（word!
=NULL）
{
if（word[0]=='S'）
{//gps.latitude=-gps.latitude;
gps.latNS='S';
}else{
gps.latNS='N';
}
}
//经度
word=split（left,SEMICOLON,&left）;
if（word!
=NULL）
{
intd,m,mm;
sscanf（word,"%3d%2d.%4d",&d,&m,&mm）;
gps.longitude=（float）d+（float）m/60.0+（float）mm/600000.0;
}
//东西半球标志
word=split（left,SEMICOLON,&left）;
if（word!
=NULL）
{
if（word[0]=='W'）
{
gps.lgtEW='W';
//gps.longitude=-gps.longitude;
}else{
gps.lgtEW='E';
}
}
//对地运动速度
word=split（left,SEMICOLON,&left）;
if（word!
=NULL）
{
gps.speed=my_atof（word）*1.852;
}
//对地运动方向
word=split（left,SEMICOLON,&left）;
if（word!
=NULL）
{
gps.direction=my_atof（word）;
}
//utc日期
word=split（left,SEMICOLON,&left）;
if（word!
=NULL）
{
sscanf（word,"%2d%2d%2d",&gps.DD,&gps.MM,&gps.YY）;
}
}
5调试过程
由于GPS的数据回收过程是一直有效，所以在配置串口中断的过程中要注意数据的回收处理，然后才能解析。
最先开始的时候必须到野外看看GPS模块的性能测试。
调试的时候，一定要先把串口配置好，这样在调试的过程中可以边从MCU中从串口读取GPS发回的数据，看看串口配置的是否正确。
几次试验，最后测的经纬度范围在goole地球上显示的效果精度<10m，十分的满意。
6总结
通过这次GPS接受的调试，认识的了GPS工作过程，理解了基本的原理，还需解决的问题包括GPS的阶段操作，MCU的分时工作，和电源的低功耗设计等等。
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