GPS模块使用手册.docx

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GPS模块使用手册

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一、GPS模块的几个重要指标

1.卫星轨迹

全球有24颗GPS卫星沿6条轨道绕地球运行（每4个一组），GPS接收模块就是靠接收这些卫星来进行定位的。

但一般在地球的同一边不会超过12颗卫星，因此一般选择能够跟踪12颗卫星以下的器件就能够了。

当然，所能跟踪的卫星数越多，性能越好。

大多数GPS接收器能够追踪8～12颗卫星。

计算2维坐标至少需要3颗卫星，4颗卫星能够计算3维坐标。

2.并行通道

由于最多可能有12颗卫星是可见的，GPS接收器必须按顺序访问每一颗卫星来获取每颗卫星的信息，因此市面上的GPS接收器大多数是12并行通道型的，这允许它们连续追踪每一颗卫星的信息。

12通道接收器的优点包括快速冷启动和初始化卫星的信息，而且在森林地区能够有更好的接收效果。

一般12通道接收器不需要外置天线，除非是在封闭的空间，如船舱或车厢中。

3.定位时间

定位时间是指重启GPS接收器时，确定现在位置所需的时间。

对于12通道接收器，冷启动时的定位时间一般为3～5min，热启动时为15～30s。

4.定位精度

普通GPS接收器的水平位置定位精度在5～10m内。

5.DGPS功能

DGPS是一个固定的GPS接收器，用于接收卫星的信号。

DGPS能够准确地计算出理论上卫星信号传送到的精确时间，然后将它与实际传送时间相比较，并计算出差值。

DGPS将这个差值发送出去，其它GPS接收器就能够利用这个差值得到一个更精确的位置读数（5～10m或者更少的误差）。

许多GPS设备提供商在一些地区设置了DGPS发送机，供客户免费使用，只要客户所购买的GPS接收器有DGPS功能即可。

6.信号干扰

要获得一个很好的定位信号，GPS接收器必须至少能接收到3～5颗卫星。

如果是在峡谷中或两边高楼林立的街道上，或者是在茂密的丛林里，有可能接收不到足够的卫星，无法定位或者只能得到二维坐标。

同样，如果在一个建筑里面，有可能无法更新位置。

一些GPS接收器有单独的天线能够贴在挡风玻璃上，或者将一个外置天线放在车顶上，这有助于接收器收到更多的卫星信号。

二、HOLUXM-89GPS模块特性

我们选用的是台湾生产的HOLUXM-89GPS模块，并为其配备了PCB板，以方便与单片机进行连接，下面与反面如下图所示，

HOLUXM-89GPS接收卫星信号时一般还需要配备天线，如下图所示：

HOLUXM-89GPS模块主要特性如下：

产品特征

通     道：

并行32通道

频     率：

L11575.42MHz

C/A码（1.023MHZ码片速率）

跟踪灵敏度：

-159dB

动态性能

速 度：

515米/秒

加速度：

4g

颠 簸：

20米/秒

捕获时间

重获取时间：

0.1秒

热启动时间：

1秒

温启动时间：

33秒

冷启动时间：

36秒

精度

定位：

10米（2DRMS）1-5米（DGPS）

速度：

0.1米/秒

时间：

1ms

数据特性

I/O信息：

1个全双工串行TTL接口

数据传输速率：

4800～38400（标准：

9600）

格式：

SiRF二进制和NMEA-0183（v3.01）——GGA,GLL,GSA,GSV,RMC,VTG 

DGPS协议：

RTCMSC-104，类型1，2和9

脉冲延时：

100ms

电气特性

输入电压：

3.3~5VDC

后备电源：

直流3V

输入电流：

80mA

物理特性

尺寸：

25.4mm（D）×25.4mm（W）×3mm（H）

重量：

7g

环境特性

操作温度：

-30～+85℃

存贮范围：

-40～+85℃

三、12864显示GPS数据实验

1.HOLUXM-89GPS模块与DD-900实验开发板的连接

HOLUXM-89GPS模块安装在一块PCB板上，板上引出有6针间距为2.54mm的插针，可方便地与顶顶电子开发的DD-900实验开发板进行连接，各插针管脚功能及其与DD-900实验开发板的连接方法如下：

1脚：

指示灯，通电常亮，接收到卫星开始闪烁，模块板上带有LED灯，实验时可不接。

2脚：

外部复位输入，模块内部有复位电路，实验时可不接。

3脚：

模块串口数据输出。

接DD-900实验开发板MCU的RXD脚（P30脚）。

4脚：

模块串口数据输入。

接DD-900实验开发板MCU的TXD脚（P31脚）。

5脚：

GND。

接DD-900实验开发板的地端。

6脚：

电源输入，电压范围：

3.3-5V，接DD-900实验开发板的3.3V或5V端。

2.GPS源程序实验步骤

（1）打开STC下载软件，将“12864液晶屏显示GPS数据C51源程序”中的“GPS_12864.hex”目标文件下载到DD-900实验开发板上。

（2）取一只12864液晶显示屏，将其插到DD-900实验开发板上。

（3）将GPS模块与天线连接好。

（4）找四根杜邦线，将GPS模块与DD-900实验开发板的连接好。

断开232与单片机的短接插针。

使单片机只能与GPS模块进行通信。

（5）打开DD-900实验开发板电源，约几十秒后，在12864液晶屏上即可显示出经度、纬度、时间、海拔高度等信息，如下图所示：

以上信息的意思为：

东经120度23.7285分，北纬36度17.3538分，时间为15点10分52秒，海拔高度为145.6米。

需要注意的是，实验时，要将GPS模块和天线放置在室外，以便接收到卫星信号，另外，GPS启动时需要一定的启动时间，GPS启动后才能接收到并计算出正确的数据。

另外，如果你没有采用DD-900实验开发板，而是采用其它实验板，需要将单片机晶振频率设置为11.0592MHz，以保证GPS模块与单片机按照9600的波特率进行通信。

四、用串口调试助手查看GPS数据

1.GPS模块与DD-900的连接

（1）GPS模块经过DD-900实验开发板串口，能够方便地与PC机进行连接，连接方法如下：

（2）GPS模块的3脚（模块串口数据输出）接DD-900实验开发板MCU的TXD脚（P31脚），注意，与上个实验不同。

（3）GPS模块的4脚（模块串口数据输入）接DD-900实验开发板MCU的RXD脚（P30脚），注意，与上个实验不同。

（4）GPS模块5脚（GND）接DD-900实验开发板的地端。

（5）GPS模块6脚（电源输入）接DD-900实验开发板的3.3V或5V端。

（6）取下DD-900的MCU。

2.实验方法

连接完成后，打开顶顶串口调试助手，选择好串口（一般为串口1，如果采用USB转串口，要选择虚拟串口号，本例采用的是USB转串口，虚拟串口号为COM5）。

波特率选择为9600，校验位为NINE，数据位为8，停止位为1。

以上设置完成后，打开串口，即可在接收窗口中接收到有关的GPS数据，如图所示：

五、其它

1.GPS模块与PC机的通信

模组能够直接采用电平转换电路MAX232，将GPS模块的串口和PC机的串口连接,用串口调试工具和GPS模块调试软件监控模块输出的数据，注意：

模块的默认波特率为9600，PC机串口波特率必须设置成9600。

如果没有接GPS天线或收不到卫星信号。

模组上的LED灯一直常亮，如果收到有效的卫星信号LED开始闪烁。

2.GPS的数据协议

GPS数据格式支持NMEA0183V3.01数据协议。

格式NMEA0183V3.01：

GPGGA（1次／1秒）、GPGSA（1次／5秒）、GPGSV（1次／5秒）、GPRMC（1次／1秒）、GPVTG（1次／1秒）。

下面是调试模组用串口监控到的数据：

无卫星状态：

$GPGGA,000355.026,8960.0000,N,00000.0000,E,0,0,,137.0,M,13.0,M,,*44

$GPGSA,A,1,,,,,,,,,,,,,,,*1E

$GPGSV,1,1,00*79

$GPRMC,000355.026,V,8960.0000,N,00000.0000,E,0.00,0.00,060180,,,N*79

$GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,N*32

$GPGGA,000356.026,8960.0000,N,00000.0000,E,0,0,,137.0,M,13.0,M,,*47

$GPRMC,000356.026,V,8960.0000,N,00000.0000,E,0.00,0.00,060180,,,N*7A

$GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,N*32

$GPGGA,000357.026,8960.0000,N,00000.0000,E,0,0,,137.0,M,13.0,M,,*46

$GPRMC,000357.026,V,8960.0000,N,00000.0000,E,0.00,0.00,060180,,,N*7B

$GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,N*32

$GPGGA,000358.026,8960.0000,N,00000.0000,E,0,0,,137.0,M,13.0,M,,*49

$GPRMC,000358.026,V,8960.0000,N,00000.0000,E,0.00,0.00,060180,,,N*74

$GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,N*32

$GPGGA,000359.026,8960.0000,N,00000.0000,E,0,0,,137.0,M,13.0,M,,*48

$GPRMC,000359.026,V,8960.0000,N,00000.0000,E,0.00,0.00,060180,,,N*75

$GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,N*32

$GPGGA,000400.026,8960.0000,N,00000.0000,E,0,0,,137.0,M,13.0,M,,*43

$GPGSA,A,1,,,,,,,,,,,,,,,*1E

$GPGSV,1,1,00*79

$GPRMC,000400.026,V,8960.0000,N,00000.0000,E,0.00,0.00,060180,,,N*7E

$GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,N*32

$GPGGA,000401.026,8960.0000,N,00000.0000,E,0,0,,137.0,M,13.0,M,,*42

$GPRMC,000401.026,V,8960.0000,N,00000.0000,E,0.00,0.00,060180,,,N*7F

$GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,N*32

$GPGGA,000402.026,8960.0000,N,00000.0000,E,0,0,,137.0,M,13.0,M,,*41

$GPRMC,000402.026,V,8960.0000,N,00000.0000,E,0.00,0.00,060180,,,N*7C

$GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,N*32

$GPGGA,000403.026,8960.0000,N,00000.0000,E,0,0,,137.0,M,13.0,M,,*40

$GPRMC,000403.026,V,8960.0000,N,00000.0000,E,0.00,0.00,060180,,,N*7D

$GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,N*32

$GPGGA,000404.026,8960.0000,N,00000.0000,E,0,0,,137.0,M,13.0,M,,*47

$GPRMC,000404.026,V,8960.0000,N,00000.0000,E,0.00,0.00,060180,,,N*7A

$GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,N*32

$GPGGA,000405.026,8960.0000,N,00000.0000,E,0,0,,137.0,M,13.0,M,,*46

$GPGSA,A,1,,,,,,,,,,,,,,,*1E

有卫星状态：

$GPGGA,090113.000,3958.2847,N,11616.6454,E,1,8,1.00,67.6,M,-6.7,M,,*78

$GPRMC,090113.000,A,3958.2847,N,11616.6454,E,0.00,0.00,080110,,,A*60

$GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,A*3D

$GPGGA,090114.000,3958.2847,N,11616.6456,E,1,8,1.00,67.7,M,-6.7,M,,*7C

$GPRMC,090114.000,A,3958.2847,N,11616.6456,E,0.00,0.00,080110,,,A*65

$GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,A*3D

$GPGGA,090115.000,3958.2846,N,11616.6456,E,1,8,1.00,67.7,M,-6.7,M,,*7C

$GPRMC,090115.000,A,3958.2846,N,11616.6456,E,0.00,0.00,080110,,,A*65

$GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,A*3D

$GPGGA,090116.000,3958.2846,N,11616.6456,E,1,8,1.00,67.8,M,-6.7,M,,*70

$GPRMC,090116.000,A,3958.2846,N,11616.6456,E,0.00,0.00,080110,,,A*66

$GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,A*3D

$GPGGA,090117.000,3958.2845,N,11616.6457,E,1,8,1.00,67.8,M,-6.7,M,,*73

$GPGSA,A,3,29,15,10,18,09,21,24,27,,,,,1.28,1.00,0.79*08

$GPGSV,3,1,10,24,78,302,38,15,77,207,42,29,36,238,48,10,33,073,24*76

$GPGSV,3,2,10,21,29,310,39,08,22,054,,18,15,276,42,27,14,167,36*7D

$GPGSV,3,3,10,09,05,175,35,40,,,*45

$GPRMC,090117.000,A,3958.2845,N,11616.6457,E,0.00,0.00,080110,,,A*65

$GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,A*3D

$GPGGA,090118.000,3958.2846,N,11616.6457,E,1,8,1.00,67.8,M,-6.7,M,,*7F

$GPRMC,090118.000,A,3958.2846,N,11616.6457,E,0.00,0.00,080110,,,A*69

$GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,A*3D

$GPGGA,090119.000,3958.2846,N,11616.6458,E,1,9,0.85,67.8,M,-6.7,M,,*7C

$GPRMC,090119.000,A,3958.2846,N,11616.6458,E,0.00,0.00,080110,,,A*67

$GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,A*3D

$GPGGA,090120.000,3958.2847,N,11616.6459,E,1,9,0.85,67.8,M,-6.7,M,,*76

$GPRMC,090120.000,A,3958.2847,N,11616.6459,E,0.00,0.00,080110,,,A*6D

$GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,A*3D

$GPGGA,090121.000,3958.2847,N,11616.6460,E,1,9,0.85,67.8,M,-6.7,M,,*7D

$GPRMC,090121.000,A,3958.2847,N,11616.6460,E,0.00,0.00,080110,,,A*66

$GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,A*3D

$GPGGA,090122.000,3958.2847,N,11616.6461,E,1,9,0.85,67.8,M,-6.7,M,,*7F

$GPGSA,A,3,29,15,10,18,09,21,24,08,27,,,,1.14,0.85,0.77*0D

$GPGSV,3,1,10,24,78,302,38,15,77,207,42,29,36,238,48,10,33,073,22*70

$GPGSV,3,2,10,21,29,310,39,08,22,054,21,18,15,276,42,27,14,167,36*7E

$GPGSV,3,3,10,09,05,175,35,43,,,*46

$GPRMC,090122.000,A,3958.2847,N,11616.6461,E,0.00,0.00,080110,,,A*64

$GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,A*3D

$GPGGA,090123.000,3958.2848,N,11616.6462,E,1,9,0.85,67.8,M,-6.7,M,,*72

$GPRMC,090123.000,A,3958.2848,N,11616.6462,E,0.00,0.00,080110,,,A*69

$GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,A*3D

2.GPS语句数据格式

GPS模块能够输出多种数据格式输出语句，这样，在源程序中，我们经过对这些输出语句进行解析，就能够得到GPS的定位数据。

下面重点介绍GPRMC和GPGGA输出语句：

（1）GPRMC输出语句

其标准格式为:

$GPRMC,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>,<12>A*hh

例如：

$GPRMC,024813.640,A,3158.4608,N,11848.3737,E,10.05,324.27,150706,,,A*50

<1>标准定位时间（UTCtime）格式：

时时分分秒秒.秒秒秒（hhmmss.sss）。

<2>定位状态，A=数据可用，V=数据不可用。

<3>纬度，格式：

度度分分.分分分分（ddmm.mmmm）。

<4>纬度区分，北半球（N）或南半球（S）。

<5>经度，格式：

度度分分.分分分分。

<6>经度区分，东（E）半球或西（W）半球。

<7>相对位移速度，0.0至1851.8knots（节）

<8>相对位移方向，000.0至359.9度。

实际值。

<9>日期，格式：

日日月月年年（ddmmyy）。

<10>磁偏角，（000-180）度，前导位数不足则补0。

<11>磁偏角方向，E=东W=西。

A*语句结束标志符。

hh从$开始的所有ASCII码校验和。

回车换行。

（2）GPGGA输出语句

这是一帧GPS定位的主要数据，也是使用最广的数据。

为了便于理解，下面举例说明＄GPGGA语句各部分的含义。

其标准格式为:

$GPGGA,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,M,<10>,M,<11><12>*hh

传送的信息说明如下：

$GPGGA：

起始引导符及语句格式说明（本句为GPS定位数据）。

<1>UTC时间，时时分分秒秒格式。

<2>纬度，度度分分.分分分分格式（第1位是0也将传送）。

<3>纬度半球，N或S（北纬或南纬）。

<4>经度，度度度分分.分分分分格式（第1位0也将传送）。

<5>经度半球，E或W（东经或西经）。

<6>GPS质量指示，0：

方位无法使用，1=非差分GPS获得方位，2=差分方式获得方位（DGPS），6=估计获得。

<7>使用卫星数量，从00到12（第1位是0也将传送）。

<8>水平精确度，0.5～99.9。

<9>天线离海平面的高度，-9999.9～9999.9m。

M指单位米。

<10>大地水准面高度，-999.9～9999.9m。

M指单位米。

<11>差分GPS数据期限（RTCMSC-104），最后设立RTCM传送的秒数量（例如无DGPS为0）。

<12>差分参考基站标号，从0000～1023,实时DGPS时无。

*语句结束标志符。

hh从$开始的所有ASCII码校验和。

回车换行。

例如，假如实时收到的一条“$GPGGA”语句如下：

$GPGGA,114641,3002.3232,N,12206.1157,E,1,03,12.9,53.2,M,11.6,M,,*4A

这是一条GPS定位数据信息语句，其含义是：

UTC时间为11时46分41秒，位置在北纬30度2.3232分，东经122度6.1157分，普通GPS定位方式，接收到3颗卫星，水平精度为12.9m，天线离海平面高度为53.2m，所在地离地平面高度为11.6m，校验和为4AH。

由于GPS模块发送的不止是一条语句，要完整的接收这条“$GPGGA”语句，就必须判断这条语句的头。

也就是“$GPGGA，”这7个字符，当完整的收到这7个字符后，才能保证是所需要的数据。