Подключение GPS модуля к плате STM32F103C8 (Blue Pill)


Глобальная система навигации и определения положения (Global Positioning System, GPS) позволяет определить с высокой точностью широту и долготу любой точки земного шара. Также в сигналах от спутников GPS содержится и информация о всеобщем скоординированном времени (Universal Time Coordinated, UTC).

В данной статье мы рассмотрим подключение GPS модуля к плате STM32F103C8 (Blue Pill) для определения координат местоположения и отображения их на экране ЖК дисплея 16x2.

Внешний вид проекта подключения GPS модуля к плате STM32F103C8 (Blue Pill)

Ранее на нашем сайте мы рассматривали ряд других проектов, в которых использовались технологии GPS:

Необходимые компоненты

  1. Плата разработки STM32F103C8 (STM32 Blue Pill) (купить на AliExpress).
  2. GPS модуль GY-NEO6MV2 XM37-1612.
  3. ЖК дисплей 16x2 (купить на AliExpress).
  4. Макетная плата.
  5. Соединительные провода.

GPS модуль

В нашем проекте мы будем использовать GPS модуль GY-NEO6MV2 XM37-1612. Данный модуль содержит 4 контакта: +5V, GND, TXD и RXD. Благодаря наличию контактов TXD и RXD его достаточно просто можно подключить к последовательному порту платы STM32F103C8.

Внешний вид модуля GY-NEO6MV2 XM37-1612 показан на следующем рисунке.

Внешний вид модуля GY-NEO6MV2 XM37-1612

GPS модуль передает данные в формате NMEA, который состоит из нескольких строк. Нам из этих строк будет нужна только строка, начинающаяся с $GPGGA (Global Positioning System Fix Data). Она содержит координаты, время и ряд другой полезной информации. Более подробно о структуре данной строки и извлечении из нее координат можно прочитать в этой статье.

Пример данных строки $GPGGA и ее структуры выглядит следующим образом:

$GPGGA,104534.000,7791.0381,N,06727.4434,E,1,08,0.9,510.4,M,43.9,M,,*47

$GPGGA,HHMMSS.SSS,latitude,N,longitude,E,FQ,NOS,HDP,altitude,M,height,M,,checksum data

В следующей таблице представлен перевод (описание) этих данных GPS.

Идентификатор Описание
$GPGGA Фиксированные данные системы глобального позиционирования
HHMMSS.SSS Время в формате: час минута секунда и миллисекунда
Latitude Широта (координата)
N Направление: N=North (север), S=South (юг)
Longitude Долгота (координата)
E Направление: E= East (восток), W=West (запад)
FQ Данные фиксированного качества (Fix Quality Data)
NOS Номер использованного спутника
HPD Фактор снижения точности при определении положения в горизонтальной плоскости (Horizontal Dilution of Precision)
Altitude Высота над уровнем моря
M Meter (метр)
Height Height (высота)
Checksum Данные контрольной суммы

Ранее, в других проектах на нашем сайте с использованием модуля GPS мы для извлечения координат из строки $GPGGA считали в ней количество запятых, начиная с ее начала, и, таким образом, находили в ее структуре необходимые нам широту и долготу. В этом же проекте мы для извлечения необходимой нам информации из данной строки будем использовать библиотеку TinyGPSPlus.

Контакты STM32F103C8 для подключения GPS модуля

Распиновка платы STM32F103C8 приведена на следующем рисунке.

Назначение контактов (распиновка) платы STM32F103C8 (Blue Pill)Подключать GPS модуль к плате мы будем через последовательный порт связи. На представленном рисунке контакты последовательных портов платы STM32F103C8 (Blue Pill) обозначены синим цветом (PA9-TX1,PA10- RX1, PA2-TX2, PA3- RX2, PB10-TX3, PB11- RX3). Всего в плате STM32F103C8 три последовательных канала связи.

Схема проекта

Схема подключения GPS модуля к плате STM32F103C8 (Blue Pill) представлена на следующем рисунке.

Схема подключения GPS модуля к плате STM32F103C8 (Blue Pill)Схема соединений между платой STM32F103C8 и GPS модулем приведена в следующей таблице.

GPS модуль Плата STM32F103C8
RXD PA9 (TX1)
TXD PA10 (RX1)
+5V +5V
GND GND

Схема соединений между платой STM32F103C8 и ЖК дисплеем 16х2 приведена в следующей таблице.

№ контакта ЖК дисплея Обозначение контакта ЖК дисплея Контакт платы STM32
1 Ground (Gnd) Ground (G)
2 VCC 5V
3 VEE средний контакт потенциометра
4 Register Select (RS) PB11
5 Read/Write (RW) Ground (G)
6 Enable (EN) PB10
7 Data Bit 0 (DB0) No Connection (NC)
8 Data Bit 1 (DB1) No Connection (NC)
9 Data Bit 2 (DB2) No Connection (NC)
10 Data Bit 3 (DB3) No Connection (NC)
11 Data Bit 4 (DB4) PB0
12 Data Bit 5 (DB5) PB1
13 Data Bit 6 (DB6) PC13
14 Data Bit 7 (DB7) PC14
15 LED Positive 5V
16 LED Negative Ground (G)

Внешний вид собранной конструкции проекта представлен на следующем рисунке.

Внешний вид собранной конструкции проекта

Объяснение программы для платы STM32

Полный код программы приведен в конце статьи, здесь же мы кратко рассмотрим его основные фрагменты.

Плату STM32F103C8 мы будем программировать с помощью Arduino IDE через USB порт. Перед загрузкой кода программы в плату отключите ее контакты TX и RX от GPS модуля, а после завершения загрузки кода заново их подключите.

Перед написанием кода программы необходимо скачать библиотеку TinyGPSPlus по следующей ссылке с GitHub. После этого ее можно установить в Arduino IDE используя пункт меню Sketch -> Include Library-> Add .zip Library.

Первым делом в программе подключим необходимые библиотеки, укажем контакты, к которым подключен ЖК дисплей, и создадим объект для работы с ним.

Затем создадим объект gps класса TinyGPSPlus.

Далее, в функции void setup(), установим последовательную связь с GPS модулем с помощью команды Serial1.begin(9600). В данной команде Serial1 означает, что мы используем последовательный порт Serial 1 (контакты PA9, PA10) платы STM32F103C8.

Затем покажем на экране ЖК дисплея приветственное сообщение.

Далее, в функции void loop (), мы будем принимать значения широты и долготы от GPS модуля и проверять их на корректность. Принятые данные мы будем выводить в окно монитора последовательной связи и на экран ЖК дисплея.

Проверку корректности GPS данных мы будем производить с помощью следующей команды:

Затем мы будем принимать данные широты.

А затем данные долготы.

Если будут приниматься неправильные данные, то в окно монитора последовательной связи мы будем выводить “*****”, а на экран ЖК дисплея – “waiting”.

Если принятые данные корректны, то мы будем выводить их в окно монитора последовательной связи и на экран ЖК дисплея.

В следующей функции мы обеспечиваем задержку, необходимую для корректного считывания данных, и наблюдаем за данными в последовательном порту.

Определение широты и долготы с помощью GPS модуля и платы STM32

После сборки схемы и загрузки программы в плату STM32 поместите GPS модуль на открытое пространство для уверенного приема сигналов. В некоторых случаях необходимо подождать несколько минут для того, чтобы модуль GPS начал устойчивый прием сигналов. Когда модуль GPS начнет прием сигналов ее встроенный светодиод начнет мигать, а принятые координаты будут отображаться на экране ЖК дисплея.

Тестирование работы проекта

Проверить принятые широту и долготу вы можете с помощью карт Google или Яндекс. Если вы будете делать это с помощью карт Google, то при включенном GPS модуле нажмите в них на синюю точку, в результате чего вам будет показан ваш адрес со значениями широты и долготы как показано на следующем рисунке.

Проверка работы проекта с помощью карт Google

Более подробно работу проекта вы можете посмотреть на видео, приведенном в конце статьи.

Исходный код программы (скетча)

Видео, демонстрирующее работу проекта

(Проголосуй первым!)
Загрузка...
364 просмотров

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.