【文章內(nèi)容簡介】 SiRF Star II GPS 接收模塊，該模塊是由美國瑟孚科技有限公司所生產(chǎn)。 主要使用到的引腳如圖 所示。 該 模塊具有 12 通道并行接收能力，所接收的 GPS 信號屬于民用頻段的 L1 信號 （ ） ， 在沒有 SA干擾的情況下平均定位誤差為 10 米，動態(tài)速度誤差為 米 /秒，信號靈敏度達(dá)到 －142dBm，冷啟動定位時間為 42 秒，熱啟動時間為 38 秒，重新定位時間僅僅需要 8 秒。 圖 SiRF Star II 引腳 圖 GPS 數(shù)據(jù)輸出格式為標(biāo)準(zhǔn)的 NMEA－ 0183 標(biāo)準(zhǔn)，采集地理信息的更新速率為每 兩秒一次，地圖坐標(biāo)系為 WGS－ 84 坐標(biāo)系 [8]。 該模塊 天線采用的是體積小、可靠性高、靈敏度高的微帶天線，該天線封裝在 模塊內(nèi)部 ，更進(jìn)一步的提高了整個模塊的可靠性。 該模塊實物圖如圖 所示。 13 圖 GPS 接 收模塊 它的 工作電壓為 － ， 工作電流僅為 75mA， 它由 GSP2e 數(shù)字 IC、 GRF2i射頻 IC 和 GSW2 模塊化軟件組成。 GSP2e 主要集成了一個增強型 GPS 內(nèi)核、一個 50MHz 的 ARM7 CPU、獨立的內(nèi)部總線和 外部總線 、 1Mb EDO DRAM、高精度實時時鐘、 GPS 接收機 外部設(shè)備 和 2 個UART。 GRF2i 主要由片內(nèi)壓控振蕩器和基準(zhǔn)振蕩器、集成中頻濾波器 (IF)、集成 LNA 和數(shù)字接口等組成。 GSW2 模塊化軟件很容易集成到現(xiàn)有系統(tǒng)中，并提供功能強大的開發(fā)環(huán)境。 SiRF Star II 除增 加了中央處理器和衛(wèi)星信號追蹤引擎 , SiRF Star II在芯片組中集成了兆位存儲器 (DRAM) , 這個 是其它同類產(chǎn)品的八倍。這使其不僅可執(zhí)行各項 GPS 功能 ,還能為用戶應(yīng)用提供額外存儲。 將 IF 濾波器集成到射頻芯片內(nèi)而無需新增外部濾波器 , 從而進(jìn)一步降低了元件的數(shù)目并增加了可靠性。 該芯片的主要特征如表 所示。 表 SiRF Star II 主要 特征 SiRF Star II 特點 功 能 用 處 信號捕捉 從有遮擋地區(qū)走出時快速重捕衛(wèi)星信號 在遮擋環(huán)境下提供更多的定位結(jié)果 信號跟蹤 跟蹤弱信 號比正常信號信 改善信號可利用性，在信號 14 噪比低 20dB 衰減嚴(yán)重的地方也可定位 單衛(wèi)星定位 在短暫的僅能收到一顆衛(wèi)星的情況下定位 在信號阻塞的地區(qū)也可定位，適于車載 GPS 多級 消除 誤差 減小 GPS 反射徑帶來的誤差 使 GPS 定位準(zhǔn)確度提高到5m 差分 GPS 周期（大約 30 分鐘）更新星歷和修正時間 功率幾乎變成了以前的20%，增加使用時間 功率 分配 1s內(nèi)有 800ms的時間接收機不工作，僅僅有 200ms 的時間用于重捕、跟蹤、定位 工作在不想頻繁給出定位結(jié)果的情況下，節(jié)省功耗 OLED 液晶顯示 模塊介紹 (1) OLED 液晶顯示模塊概述 OLED，即有機發(fā)光二極管（ Organic LightEmitting Diode） ，又稱為有機電激光 顯示（ Organic Electroluminesence Display, OELD） 。因為具備輕薄、省電等特性， 因此從 2021 年開始，這種顯示設(shè)備在 MP3 播放器上得到了廣泛應(yīng)用，而對于同 屬數(shù)碼 類產(chǎn)品的 DC 與手機，此前只是在一些展會上展示過采用 OLED 屏幕的工 程樣品，還并未走入實際應(yīng)用的階段。但 OLED 屏幕卻具備了許多 LCD 不可比擬 的優(yōu)勢。 目前 OLED 顯示屏廣泛用于手機、 MP工控顯示設(shè)備上，具有亮度高、顯示精 度高、功耗低等特點 OLED 液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形，內(nèi)置 8192 個中文漢字（ 16X16 點陣）、128 個字符（ 8X16 點陣）及 64X256 點陣顯示 RAM（ GDRAM） 。 OLED 液晶顯示模塊引腳 如圖 所示。 15 圖 OLED 液晶顯示引腳圖 管腳從左到右定義為： GND： 電源地 VCC： 供電電源 、 5V 都可以 D0： CLK 時鐘 D1： MOSI 數(shù)據(jù) RES： 復(fù)位 DC： 數(shù)據(jù) /命令 基于單片機的 GPS 硬件連接 介紹 整個硬件設(shè)計要求 GPS接收模塊輸出的信號通過 單片機 STC89C5 GPS信號接收模塊、 12864液晶顯示模塊、電源相連接實現(xiàn)系統(tǒng)功能。 硬件電路設(shè)計 如圖 。 16 圖 GPS硬件電路圖 17 第 四 章 基于單片機的 GPS 軟件設(shè)計 GPS 數(shù)據(jù)包介紹 輸出數(shù)據(jù)格式 GPS 上電后，每隔一定的時間就會返回一定格式的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)格式為： $信息類型， x， x， x， x， x， x， x， x， x， x， x， x， x 每行開頭的字符都是‘ $’ ， 接著是信息類型，后面是數(shù)據(jù)，以逗號分隔開。一行 完整的數(shù)據(jù)如下： $GPRMC,A,N,E,170809,A*60 信息類型為： GPGSV：可見衛(wèi)星信息 GPGLL：地理定位信息 GPRMC：推薦最小定位信息 GPVTG：地面速度信息 GPGGA： GPS 定位信息 GPGSA：當(dāng)前衛(wèi)星信息 這里我們只介紹 GPRMC 和 GPGGA 的信 息（因為后面介紹的 51 單片機程序只解析 了這兩個數(shù)據(jù)包， 有興趣想研究的朋友可以解析更多的數(shù)據(jù)包出來， 但是要考慮 單片機的運行速率， 因為 GPS 對單片機的串行輸入會使單片機產(chǎn)生很多的串行中 斷單片機要花很多時間處理。 如需更多的數(shù)據(jù)包格式介紹請查找 NMEA 0183 協(xié)議 的資料） GPRMC 數(shù)據(jù)詳解： 18 $GPRMC,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12*hh 1 UTC 時間， hhmmss(時分秒 )格式 2 定位狀態(tài)， A=有效定位， V=無效定位 3 緯度 (度分 )格式 (前面的 0 也將被傳輸 ) 4 緯度半球 N(北半球 )或 S(南半球 ) 5 經(jīng)度 (度分 )格式 (前面的 0 也將被傳輸 ) 6 經(jīng)度半球 E(東經(jīng) )或 W(西經(jīng) ) 7 地面速率 (~ 節(jié)，前面的 0 也將被傳輸 ) 8 地面航向 (~ 度，以真北為參考基準(zhǔn)，前面的 0 也將被傳輸 ) 9 UTC 日期， ddmmyy(日月年 )格式 10 磁偏角 (~ 度，前面的 0 也將被傳輸 ) 11 磁偏角方向， E(東 )或 W(西 ) 12 模式指示 (僅 NMEA0183 版本輸出， A=自主定位， D=差分， E=估算， N= 數(shù)據(jù)無效 ) 解析內(nèi)容： ，這個是格林威治時間，是世界時間（ UTC） ，我們需要把它轉(zhuǎn)換成北京時間 （ BTC） ， BTC 和 UTC 差了 8 個小時，要在這個時間基礎(chǔ)上加 8 個小時。 ，在接收到有效數(shù)據(jù)前，這個位是‘ V’ ，后面的數(shù)據(jù)都為空，接到有效 數(shù)據(jù)后，這個位是‘ A’ ，后面才開始 有數(shù)據(jù)。 ，我們需要把它轉(zhuǎn)換成度分秒的格式，計算方法： 如接收到的緯度是： / 100 = 可以直接讀出 45 度 – 45 * 100 = 可以直接讀出 46 分 – 46 = * 60 = 讀出 24 秒 所以緯度是： 45 度 46 分 24 秒。 19 ，這個位有兩種值‘ N’ （北緯）和‘ S’ （南緯） ，這個位有兩種值‘ E’ （東經(jīng)）和‘ W’ （西經(jīng)） ， 這個速率值是 海里 /時， 單位是節(jié)， 要把它轉(zhuǎn)換成千米 /時， 根據(jù)： 1 海里 = 公里，把得到的速率乘以 。 ，指的是偏離正北的角度 ，這個日期是準(zhǔn)確的，不需要轉(zhuǎn)換 數(shù)據(jù)詳解 ： $GPGGA,1,2,3,4,5,6,7,8,9,M,10,M,11,12*xxCR LF $GPGGA：起始引導(dǎo)符及語句格式說明 (本句為 GPS 定位數(shù)據(jù) )； 1UTC 時間，格式為 ； 2緯度，格式為 (第一位是零也將傳送 )； 3緯度半球， N 或 S(北緯或南緯 ) 4經(jīng)度，格式為 (第一位零也將傳送 )； 5經(jīng)度半球， E 或 W(東經(jīng)或西經(jīng) ) 6定位質(zhì)量指示， 0=定位無效， 1=定位有效； 7使用衛(wèi)星數(shù)量，從 00 到 12(第一個零也將傳送 ) 8水平精確度， 到 9天線離海平面的高度， 到 米 M 指單位米 10大地水準(zhǔn)面高度， 到 米 M 指單位米 11差分 GPS 數(shù)據(jù)期限 (RTCM SC104)，最后設(shè)立 RTCM 傳送的秒數(shù)量 12差分參考基站標(biāo)號，從 0000 到 1023(首位 0 也將傳送 )。 20 使用 軟件通過電腦測試 GPS 。 首先介紹測試前的準(zhǔn)備（ TTL 轉(zhuǎn)接板） GPS 的工作模式是電源通電即從其 TXA 腳上輸出 NMEA 格式的數(shù)據(jù)包（剛啟 動和沒有信號的情況下數(shù)據(jù)包是無效的）因此使用時只需要給 GPS 提供 5V 供電 并將 GPS 的 TXA 引腳接到單片機或者 TTL 轉(zhuǎn) USB 小板 （或者 TTL 轉(zhuǎn) DB9 小板） 的 RXD 上就行，而 GPS 的 RXA（ RXD）引腳則用不上 硬件準(zhǔn)備 使用串口助手測試 GPS 時需要有 TTL 轉(zhuǎn) USB 或者 TTL 轉(zhuǎn) DB9 的轉(zhuǎn)接小板 （帶 DB9 口的可不使用轉(zhuǎn)接板，但是部分 GPS 的 DB9 口是針座的（公頭），因為設(shè) 計的時候主要是為了兼容單片機及 ARM 開發(fā)板，由于臺式機上的 DB9 串口座也 是公頭的，因此需要一 根母對母的串口線來連接 GPS 與電腦），本店有 TTL 轉(zhuǎn) USB 小板 由于 51 單片機開發(fā)板下載電路是通過 RS232 轉(zhuǎn) TTL 的 MAX232 （或者 是 STC232）芯片或者是 USB 轉(zhuǎn) TTL 的 PL2303 芯片來實現(xiàn)轉(zhuǎn)換的，因此可以借用該 電路實現(xiàn) GPS 與電腦的通信。 拔下開發(fā)板電源線，并取下單片機。 將 GPS 的 TXA 接到 51 單片機的 P31 引腳位置（此腳對應(yīng)的是 MAX232 或 者 PL2303 芯片的 RXD，可以接收數(shù)據(jù)發(fā)送到電腦的 USB 口或 者串口） GPS 數(shù)據(jù)線連接 GPS 數(shù)據(jù)線連接時只需將 GPS 的 TXA 引腳接到 TTL 轉(zhuǎn)接板的 RXD 引腳， 沒有 轉(zhuǎn)接板的按照上面 中所介紹的利用 51 開發(fā)板上的電平轉(zhuǎn)換電路的步驟來 做。 注意： 在接好 GPS 的 TXA 腳以后要保證 GPS 的負(fù)極和轉(zhuǎn)接小板的負(fù)極是連在 21 一起的，尤其是準(zhǔn)備給 GPS 使用獨立的電源供電的時候（只有這樣才能實現(xiàn) TTL 數(shù)據(jù)傳輸，部分買家朋友沒有注意這點因此測試時收到的都是 16 進(jìn)制的亂碼） 給 GPS 供電 給 GPS 供電時需要注意 GPS 模塊的工作電壓， 一般從 USB 拆機模塊都是直接 采用 5V 供電的（不帶 RS232 電平， DB9 座的模塊），這個電源可以用單獨的開 關(guān)電源或電池供電， 也可以是從單片機開發(fā)板上直接供電 使用 軟件通過電腦測試 GPS 首先介紹測試前的準(zhǔn)備（ TTL 轉(zhuǎn)接板） GPS 的工作模式是電源通電即從其 TXA 腳上輸出 NMEA 格式的數(shù)據(jù)包（剛啟動和沒有信號的情況下數(shù)據(jù)包是無效的）因此使用時只需要給 GPS 提供 5V 供電并將 GPS 的 TXA 引腳接到單片機或者 TTL 轉(zhuǎn) USB 小板（或者 TTL 轉(zhuǎn) DB9 小板）的 RXD 上就行，而 GPS 的 RXA（ RXD）引腳則用不上 硬件準(zhǔn)備 使用串口助手測試 GPS 時需要有 TTL 轉(zhuǎn) USB 或者 TTL 轉(zhuǎn) DB9 的轉(zhuǎn)接小板（帶 DB9 口的可不使用轉(zhuǎn)接板，但是部分 GPS 的 DB9 口是針座的（公頭），因為設(shè)計的時候主要是為了兼容單片機及 ARM 開發(fā)板，由于臺式機上的 DB9 串口座也是公頭的，因此需要一根母對母的串口線來連接 GPS 與電腦） 沒有小板的話也可使用帶下載功能的 51 單片機開發(fā)板代 替，方法如下： 由于 51 單片機開發(fā)板下載電路是通過 RS232 轉(zhuǎn) TTL 的 MAX232（或者是 STC232）芯片或者是 USB 轉(zhuǎn) TTL 的 PL2303 芯片來實現(xiàn)轉(zhuǎn)換的，因此可以借用該 電路實現(xiàn) GPS 與電腦的通信。 拔下開發(fā)板電源線，并取下單片機。 將 GPS 的 TXA 接到 51 單片機的 P31 引腳位置（此腳對應(yīng)的是 MAX232 或者 PL2303 芯片的 RXD，可以接收數(shù)據(jù)發(fā)送到電腦的 USB 口或者口） GPS 數(shù)據(jù)線連接 GPS 數(shù)據(jù)線連接時只需將 GPS 的 TXA 引腳接到 T