基于STM32的GPS模块驱动（AIR530）

短命女 2023-08-17 16:25 114阅读 0赞

# 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。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2hlX195dWFu_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

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][Link 1]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
    <CR><LF>                                     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     "$PGKC030,1,1*2C\r\n"      //Gps系统热启动
    #define  WarmStart    "$PGKC030,2,1*2F\r\n"      //Gps系统温启动
    #define  ColdStart    "$PGKC030,3,1*2E\r\n"      //Gps系统冷启动
    #define  ReColdStart  "$PGKC030,4,1*29\r\n"      //Gps系统重置冷启动
    
    // 卫星定位模式设置
    #define  SingleGps    "$PGKC115,1,0,0,0*2B\r\n"      //单 GPS
    #define  GPSandBEIDOU   "$PGKC115,1,0,1,0*2A\r\n"      //GPS+BEIDOU
    #define  GPSandGLONASS  "$PGKC115,1,1,0,0*2A\r\n"      //GPS+GLONASS
    
    // 低功耗模式设置       
    #define  LPsleep  "$PGKC051,1*36\r\n"    //  sleep 模式     
    #define  LPstop   "$PGKC051,0*37\r\n"    //  stop 模式 
    
    /******************************************
    //配置输出 NMEA 消息的间隔（ms 单位）  
    Arg1: 200-10000
    ******************************************/
    #define  delay1sNMEA  "$PGKC101,1000*02\r\n" // 间隔1ms
    
    
    /******************************************
    //开启或关闭 QZSS NMEA格式输出  
    Arg1: “0”，关闭
          “1”，开启
    ******************************************/
    #define  OpenNMEA    "$PGKC113,1*31\r\n"
    #define  CloseNMEA   "$PGKC113,0*30\r\n"
    
    
    //设置 NMEA 输出波特率
    #define  SetBps115200   "$PGKC147,115200*06\r\n"
    //加速定位信息
    #define  MoreFast   "$PGKC639,34.093145,108.542323,0,2019,05,04,02,43,54*05\r\n"
    
    /*******************************************
    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*36\r\n"
    
    
    //擦除 flash 中的辅助定位数据
    #define  DeleteFlash   "$PGKC040*2B\r\n"
    
    
    //开启或关闭 SBAS 功能
    #define  CloseSBAS   "$PGKC239,1*3A\r\n"//关闭SBAS 功能
    #define  OpenSBAS   "$PGKC239,0*3B\r\n"//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!='\0')
    	{
    	 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]!='\0';i++)
    			 {
    				 if(USART1_RX_BUF[i]==',')  
    				 {
    					 n++;
    					 i++;// 跳过 “，”
    				 //strncpy(sub, string+12,13);   将string从string[12]开始，截取13个复制到sub中
    				 if(n==1)  { strncpy(pRecRMC->time,  USART1_RX_BUF+i,10); 	i=i+9; }//i=i+10;目的是为了减少循环次数，提高效率
    				 if(n==2)  { strncpy(pRecRMC->state, USART1_RX_BUF+i,1);           }
    				 if(n==3)  { strncpy(pRecRMC->lat,   USART1_RX_BUF+i,9);    i=i+8; }  
    				 if(n==4)  { strncpy(pRecRMC->NS,    USART1_RX_BUF+i,1); 				   }
    				 if(n==5)  { strncpy(pRecRMC->lng,   USART1_RX_BUF+i,10);   i=i+9; }
    				 if(n==6)  { strncpy(pRecRMC->WE,    USART1_RX_BUF+i,1);           }
    				 if(n==9)  { strncpy(pRecRMC->date,  USART1_RX_BUF+i,6);    i=i+5; }
    			  }
    			 }
    		 }
        memset(USART1_RX_BUF,0, sizeof USART1_RX_BUF);    //清空接收缓存区 			
    	
    	
    }
    /*************************************
    功能：GPS解析数据显示
    作者：贺远
    日期：2019.03.09
    参数：无
    返回值：无
    **************************************/
    
    //void GpsRMCdataShow()
    
    //{
    //delay_ms(400);	
    //		 AnalysisRMC(pRecRMC);
    //		
    //		 LCD_ShowString(10,70,250,16,16,"UTC  :");
    //		 LCD_ShowString(60,70,250,16,16, (u8*)pRecRMC->time);
    //		
    //		 LCD_ShowString(10,90,250,16,16,"state:");
    //		 LCD_ShowString(60,90,250,16,16,(u8*)pRecRMC->state);
    //		
    //		 LCD_ShowString(10,110,250,16,16,"lat  :");
    //		 LCD_ShowString(60,110,250,16,16,(u8*)pRecRMC->lat);
    //		 LCD_ShowString(150,110,250,16,16,(u8*)pRecRMC->NS);
    //		
    //		 LCD_ShowString(10,130,250,16,16,"lng  :");
    //		 LCD_ShowString(60,130,250,16,16,(u8*)pRecRMC->lng);
    //		 LCD_ShowString(150,130,250,16,16,(u8*)pRecRMC->WE);
    //		
    // 	   LCD_ShowString(10,150,250,16,16,"date :");
    //	   LCD_ShowString(60,150,250,16,16,(u8*)pRecRMC->date);
    //		 memset(pRecRMC,0, sizeof pRecRMC);    //清空接收缓存区 	
    //}
    /*************************************
    功能：GPS电子围栏超出检测
    作者：贺远
    日期：2019.03.10
    参数：无
    返回值：0/1
    **************************************/
    u8 OverStepArea(rmc_data *pRecRMC)
    {
    	float a,b,c,a1=3415.2645,b1=10925.2235,c1;
    	a=atof(pRecRMC->lat); //字符串转float
    	b=atof(pRecRMC->lng);
    	c=(a-a1)*(a-a1)+(b-b1)*(b-b1);
    	c1=0.5555*0.5555+0.6666*0.6666;//圆形区域
      if(c1>=c) return 0;//未越界
    	else return 1;
    }
    /*************************************
    功能：GPS定位信息上传数据组帧
    作者：贺远
    日期：2019.03.10
    参数：无
    返回值：无
    说明：char *strcat(char *dest, const char *src);
          strcat() 会将参数 src 字符串复制到参数 dest 所指的字符串尾部；
          dest 最后的结束字符 NULL 会被覆盖掉，并在连接后的字符串的尾部再增加一个 NULL。
    **************************************/
    void mixGpsdate(char * ULGpsdate,rmc_data *pRecRMC)
    {
    	ULGpsdate=strcat(ULGpsdate,pRecRMC->date);
    	ULGpsdate=strcat(ULGpsdate,pRecRMC->time);
    	ULGpsdate=strcat(ULGpsdate,pRecRMC->state);
    	ULGpsdate=strcat(ULGpsdate,pRecRMC->lat);
    	ULGpsdate=strcat(ULGpsdate,pRecRMC->NS);
    	ULGpsdate=strcat(ULGpsdate,pRecRMC->lng);
    	ULGpsdate=strcat(ULGpsdate,pRecRMC->WE);
    	
    }

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2hlX195dWFu_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20230810/0f3f0825fd024030a24a81984746b34e.png
[Link 1]: https://baike.baidu.com/item/%E6%95%B0%E6%8D%AE%E8%BE%93%E5%87%BA
[NMEA-0183]: https://baike.baidu.com/item/NMEA-0183
[GPGGA]: https://baike.baidu.com/item/GPGGA
[GPVTG]: https://baike.baidu.com/item/GPVTG