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本文介紹X-CTR100控制器 擴展GPS衛星定位模塊，型號為GY-GPS6MV2，使用U-BLOX NEO-6M模塊，一款應用廣泛的模塊，淘寶上可以方便買到。
本文使用Tim開源解碼庫nmealib進行解碼，串口輸出解碼結果。
原理
GPS定位原理
略
模塊介紹
U-BLOX NEO-6M GPS 模塊，具有高靈敏度、低功耗、小型化、其極高追蹤靈敏度大大擴大了其定位的 覆蓋面， 在普通GPS 接收模塊不能定位的地方， 如狹窄都市天 空下 、 密集的叢林環境， NEO-6M 都能高精度定位。模塊的高靈敏度、小靜態 漂移、 低 功耗及輕巧的體積，適用於車 載 、手 持設備如 PDA，車輛監控、手 機、攝像 機 及其他移動定位系統的應用，是 GPS 產品應用的最佳選 擇。該模塊特點包括：
1， 模塊采用U-BLOX NEO-6M模組，體積小巧，性能優異。
2， 模塊自帶陶瓷天線及MAXIM公司20.5dB高增益LNA芯片，搜星能力強。
3， 模塊可通過串口進行各種參數設置，並可保存在EEPROM，使用方便。
4， 模塊自帶IPX接口，可以連接各種有源天線，適應能力強。
5， 模塊兼容3.3V/5V電平，方便連接各種單片機系統。
6， 模塊自帶可充電后備電池，可以掉電保持星歷數據1。
默認波特率9600。
NMEA-0183協議
NEO-6M模塊通過串口輸出GPS定位數據信息，這些信息默認采用NMEA-0183協議，幾乎所有GPS模塊都采用該協議，所以該軟件也適應其它GPS模塊。
NMEA是美國國家海洋電子協會（National Marine Electronics Association ）為海用電子設備制定的標准格式，目前已經成為了GPS導航設備統一的RTCM標准協議，NMEA3.0協議還擴展了北斗導航系統的版本。
NMEA-0183是一套定義接收機輸出的標准信息，有幾種不同的格式，每種都是獨立相關的ASCII格式，使用逗號隔開數據，數據流長度從30-100字符不等，通常以每秒間隔選擇輸出，最常用的格式為"GGA"，它包含了定位時間，緯度，經度，高度，定位所用的衛星數，DOP值，差分狀態和校正時段等，其他的有速度，跟蹤，日期等。NMEA實際上已成為所有的GPS接收機和最通用的數據輸出格式。
NMEA-0183協議定義的語句非常多，但是常用的或者說兼容性最廣的語句只有$GPGGA、$GPGSA、$GPGSV、$GPRMC、$GPVTG、$GPGLL、$GPZDA等。下面給出這些常用NMEA-0183語句的字段定義解釋。
示例：
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nmealib-0.5.3解碼庫
nmealib是一個基於C語言的用於nmea協議的開源庫。雖然nmea體積小巧，但是卻具備了不少功能。
分析NMEA語句並把結果保存在合適的C語言結構體中。
除了解析NMEA語句之外，還可以產生NMEA語句。
支持多種NMEA語句，包括GPGGA, GPGSA, GPGSV, GPRMC, GPVTG。
解析算法層次嚴謹。
附加地理學相關功能，可支持導航等數據工作。
nmealib的目錄還是非常清晰的，下面簡單介紹一下。
include\nmealib文件夾中存在nmealib相關的頭文件
src文件夾存放nmealib相關源文件，該文件夾中的內容和include\nmealib文件夾相對應
samples文件夾存放若干例子，一些簡單易懂的例子。
利用nmealib解析GPS模塊的輸出結果大致可以分為三步，第一步定義和初始化GPS信息結構體和解析載體結構體，第二步調用nmea_parse函數完成解析工作，第三步釋放解析載體所占用的內存空間。如果仔細查看nmea_parser_init部分的代碼，便會發現函數中使用了C標准庫的malloc函數，該函數會在RAM中的heap空間開辟一個空間，這就需要使用完該載體之后立刻釋放，所以nmea_parser_init和nmea_parser_destroy需要成對出現。
nmeaINFO是一個很關鍵的結構體，該結構體中保存了nmea語句解析的結果。在調用了nmea_parse函數之后，直接查詢nmeaINFO結構的數據即可得到解碼的結果。
例如lat代表緯度，lon代表精度，speed代表速度。需要注意的是lat和lon的數值格式和百度地圖的格式是有區別的，而速度的單位為KM/H，相對於"節"這個單位，公里每小時要好理解的多。
特別說明，NMEA解碼庫在進行解碼時需要動態分配較大的堆空間。
例程
通過開源nmealib庫解碼GPS NMEA-0813協議，並通過USB串口輸出解碼結果。
硬件說明
硬件資源：
- 串口UART1
- LB接口（UART3接口）
- U-BLOX NEO-6M GPS模塊（需自備）
硬件連接：
連接GPS模塊到 LB接口（UART3接口），使用5V供電。GPS模塊TX連接RX接口，GPS模塊RX連接TX接口，如下圖。
軟件生態
X-SOFT軟件生態，X-API文件如下。
ax_gps.c——X-CTR100 擴展GPS模塊源文件
ax_gps.h——X-CTR100 擴展GPS模塊頭文件
操作函數如下：
void AX_GPS_Init(void); //GPS初始化 uint8_t AX_GPS_GetInfo(nmeaINFO *info); //GPS獲取GPS信息 |
本軟件參考秉火 GPS例程，采用DMA串口緩沖區方案，設置兩個緩沖器，哪個緩沖器滿后，解析數據，另一個緩沖器接收數據。防止數據丟失。
軟件說明
主程序代碼如下。
int main(void) { /* X-CTR100初始化 */ AX_Init(115200); printf("***X-CTR100 GPS例程***\r\n\r\n");
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
//模塊初始化及配置 AX_GPS_Init();
//初始化GPS數據結構 nmea_zero_INFO(&info);
while (1) { //接GPS信號更新 if (AX_GPS_GetInfo(&info)) { printf("**********X-CTR100 GPS解碼信息**********************\r\n"); printf("*UTC時間：%d年%d月%d日 %d時%d分%d秒 \r\n", info.utc.year, info.utc.mon, info.utc.day, info.utc.hour, info.utc.min, info.utc.sec); printf("*緯度：%f 經度%f \r\n", info.lat, info.lon); printf("*正在使用的衛星：%d 可見衛星：%d \r\n", info.satinfo.inuse, info.satinfo.inview); printf("*海拔高度：%f 米 \r\n", info.elv); printf("*速度：%f km/h \r\n", info.speed); printf("*航向：%f 度 \r\n", info.direction); printf("****************************************************\r\n\r\n"); } } } |
特別說明，工程模板默認的堆棧分配不能滿足解碼庫需求，NMEA解碼庫在進行解碼時需要動態分配較大的堆空間，會出現解碼錯誤。
需要在STM32的啟動文件startup_stm32f10x_hd.s文件中對堆空間進行修改。
實現效果
測試時，需要將GPS天線放置到無遮擋空曠位置或窗戶位置，以便接收GPS信號。首次啟動時間較長，根據信號情況等待30~60S，如果長時間不能輸出位置信息，請嘗試更換位置。
輸出結果如下所示。
參考
秉火《WF-NEO-6M用戶手冊——秉火GPS定位模塊》