如何使用GPS模块？从头到尾，详细讲解和程序说明

该模块具有外部天线和内置EEPROM。

接口：RS232 TTL；

电源：3V至5V；

默认波特率：9600 bps；

与标准NMEA语法一起使用；

NEO-6M GPS模块还与其他微控制器板兼容。

引脚接线

NEO-6M GPS模块具有四个引脚：VCC，RX，TX和GND。该模块使用TX和RX引脚通过串行通信与Arduino进行通信，因此接线是多么简单：

三、取GPS原始数据

要获取原始GPS数据，您只需使用"软件串行口"开始与GPS模块的串行口通信。继续阅读以了解具体的操作方法。

所需零件

为了测试此示例，您将需要以下部分：

Arduino；

NEO-6M GPS模块；

跳线。

四、原理图

请按照以下示意图将NEO-6M GPS模块连接到Arduino。

模块GND引脚连接到Arduino GND引脚；

模块RX引脚连接到Arduino 引脚3；

模块TX引脚连接到Arduino 引脚4；

模块VCC引脚连接到Arduino 5V引脚。

五、代码

将以下代码复制到Arduino IDE，并将其上传到Arduino开发板。

#include SoftwareSerial ss(4, 3);void setup(){
Serial.begin(9600);
ss.begin(9600);}void loop(){
while (ss.available() > 0)
{
byte gpsData = ss.read();
Serial.write(gpsData);
}}

电路图假定您将引脚4和引脚3用作RX和TX串行引脚，以与GPS模块建立串行通信。如果您使用其他引脚，则应在以下行中对其进行编辑：

SoftwareSerial ss(4, 3);

另外，如果您的模块使用的默认波特率不同于9600 bps，则应在以下行中修改代码：

ss.begin(9600);

该电路图侦听GPS串行端口，并在从模块接收数据时将其发送到串行监视器。

while (ss.available() > 0)

{

        byte gpsData = ss.read();

        Serial.write(gpsData);

}

以9600的波特率打开串行监视器。

您应该以GPS标准语言NMEA获得大量信息。您在串行监视器中看到的每一行都是NMEA语句。NMEA代表国家海洋电子协会，在GPS领域中，它是GPS制造商支持的标准数据格式。

六、了解NMEA句子

NMEA句子以$字符开头，并且每个数据字段都用逗号分隔。

$ GPGGA,110617.00,41XX.XXXXX,N,00831.54761,W,1,05,2.68,129.0,M,50.1,M ,, * 42

$ GPGSA,A,3,06,09,30,07,23 ,, ,,,,, 4.43,2.68,3.53 * 02

$ GPGSV,3,1,11,02,48,298,24,03,05,101,24,05,17,292,20,06,71,227,30 * 7C

$ GPGSV,3,2,11,07,47,138,33,09,64,044,28,17,01,199,19,13,214,* 7C

$ GPGSV,3,3,11,23,29,054,29,29,01,335,,30,29,167,33 * 4E

$ GPGLL,41XX.XXXXX,N,00831.54761,W,110617.00,A,A * 70

$ GPRMC,110618.00,A,41XX.XXXXX,N,00831.54753,W,0.078,030118 ,,, A * 6A

$ GPVTG ,, T ,, M,0.043,N,0.080,K,A * 2C

NMEA句子有不同类型。

消息的类型由第一个逗号之前的字符指示。

$之后的GP表示它是GPS位置。$GPGGA是基本的GPS NMEA消息，提供3D位置和准确性数据。在下面的句子中：

$ GPGGA,110617.00,41XX.XXXXX,N,00831.54761,W,1,05,2.68,129.0,M,50.1,M ,, * 42

110617 –表示采取修复位置的时间，UTC时间11:06:17

41XX.XXXXX，N –纬度41度XX.XXXXX'N

00831.54761，W –经度008度31.54761′W

1 –修复质量(0 =无效；1 = GPS修复；2 = DGPS修复；3 = PPS修复；4 =实时运动学；5 =浮点RTK；6 =估计(航位推算)；7 =手动输入模式；8 =模拟模式)

05 –被跟踪的卫星数

2.68 –水平稀释

129.0，M –海拔，海拔高度

50.1，M – WGS84椭球上方的大地水准面的高度(平均海平面)

空字段-自上次DGPS更新以来的时间(以秒为单位)

空字段– DGPS站ID号

* 42 –校验和数据，始终以*开头

NMEA的其他句子提供了其他信息：

• $ GPGSA – GPS DOP和活动卫星

• $ GPGSV –详细的GPS卫星信息

• $ GPGLL –地理纬度和经度

• $ GPRMC –基本的GPS pvt(位置，速度，时间)数据

• $ GPVTG –速度不错

七、使用TinyGPS ++库解析NMEA句子

您可以处理来自GPS的原始数据，也可以通过将字符序列保存到变量中来将这些NMEA消息转换为可读且有用的格式。为此，我们将使用TinyGPS ++库 。

通过该库，可以轻松获取有用且易于理解的格式的位置信息。

安装TinyGPS ++库

请按照以下步骤在您的Arduino IDE中安装TinyGPS ++库：

1. 下载TinyGPSPlus库。您的下载文件夹中应该有一个.zip文件夹

2. 解压缩.zip文件夹，您应该得到TinyGPSPlus-master文件夹

3. 重命名文件夹 到TinyGPSPlus

4. 将TinyGPSPlus文件夹移至Arduino IDE安装库文件夹

5. 最后，重新打开您的Arduino IDE

该库提供了一些有关如何使用它的示例。在您的Arduino IDE中，您只需要转到 File >Examples > TinyGPS ++，然后从提供的示例中进行选择。

注意：库中提供的示例假定GPS模块的波特率为4800。如果您使用的是NEO-6M GPS模块，则需要将其更改为9600。

八、使用NEO-6M GPS模块和TinyGPS ++库获取位置

您可以使用TinyGPS ++库以方便实用的格式获取位置。下面，我们提供了一个代码来从GPS获取位置。这是其中一个库示例的简化版本。

#include #include static const int RXPin = 4, TXPin = 3;static const uint32_t GPSBaud = 9600;TinyGPSPlus gps;SoftwareSerial ss(RXPin, TXPin);void setup(){
Serial.begin(9600);
ss.begin(GPSBaud);}void loop(){
while (ss.available() > 0)
{
gps.encode(ss.read());
if (gps.location.isUpdated())
{
Serial.print("Latitude= ");
Serial.print(gps.location.lat(), 6);
Serial.print(" Longitude= ");
Serial.println(gps.location.lng(), 6);
}
}}

首先导入所需的库：TinyGPSPlus和SoftwareSerial：

#include

#include

然后，您定义软件串行RX和TX引脚，以及GPS波特率。如果将其他引脚用于软件串行，则需要在此处进行更改。另外，如果您的GPS模块使用其他默认波特率，则还应该对其进行修改。

static const int RXPin = 4, TXPin = 3;

static const uint32_t GPSBaud = 9600;

然后，创建一个TinyGPS ++对象：

TinyGPSPlus gps;

然后在您先前定义的引脚上开始串行连接

SoftwareSerial ss(RXPin, TXPin);

在setup()中，您可以初始化串行通信，以查看串行监视器上的读数并与GPS模块通信。

void setup() 

{

        Serial.begin(9600);

        ss.begin(GPSBaud);

}

在循环中，您需要提供信息。为了使TinyGPS ++能够正常工作，您必须使用encode()方法从GPS模块中反复向其添加字符。

while (ss.available() > 0){

gps.encode(ss.read());

然后，您可以查询gps对象以查看是否已更新任何数据字段：

if (gps.location.isUpdated())

{

        Serial.print("Latitude="); Serial.print(gps.location.lat(), 6);

        Serial.print("Longitude="); Serial.println(gps.location.lng(), 6);

}

分别使用gps.location.lat()和gps.location.lng()即可轻松获得纬度和经度。

将代码上传到Arduino，您应该会在串行监视器上看到显示的位置。上载代码后，请等待几分钟，同时模块将调整位置以获取更准确的数据。

九、使用TinyGPS ++库获取更多GPS信息

TinyGPS ++库使您不仅可以简单地获取位置信息，还可以获取更多信息。除了位置，您还可以获得：日期、时间、速度、课程、高度、卫星、高清。

下面的代码示例了如何以一种简单的方式获取所有这些信息。

#include <TinyGPS++.h>#include <SoftwareSerial.h>static const int RXPin = 4, TXPin = 3;static const uint32_t GPSBaud = 9600;SoftwareSerial ss(RXPin, TXPin);void setup(){
Serial.begin(9600);
ss.begin(GPSBaud);}void loop(){
while (ss.available() > 0)
{
gps.encode(ss.read());
if (gps.location.isUpdated())
{            Serial.print("Latitude= ");            Serial.print(gps.location.lat(), 6);            Serial.print(" Longitude= ");            Serial.println(gps.location.lng(), 6);            Serial.print("Raw latitude = ");            Serial.print(gps.location.rawLat().negative ? "-" : "+");
Serial.println(gps.location.rawLat().deg);
Serial.println(gps.location.rawLat().billionths);            Serial.print("Raw longitude = ");            Serial.print(gps.location.rawLng().negative ? "-" : "+");            Serial.println(gps.location.rawLng().deg);            Serial.println(gps.location.rawLng().billionths);            Serial.print("Raw date DDMMYY = ");            Serial.println(gps.date.value());            Serial.print("Year = ");            Serial.println(gps.date.year());            Serial.print("Month = ");            Serial.println(gps.date.month());            Serial.print("Day = ");            Serial.println(gps.date.day());            Serial.print("Raw time in HHMMSSCC = ");            Serial.println(gps.time.value());            Serial.print("Hour = ");            Serial.println(gps.time.hour());            Serial.print("Minute = ");            Serial.println(gps.time.minute());            Serial.print("Second = ");            Serial.println(gps.time.second());            Serial.print("Centisecond = ");            Serial.println(gps.time.centisecond());            Serial.print("Raw speed in 100ths/knot = ");            Serial.println(gps.speed.value());            Serial.print("Speed in knots/h = ");            Serial.println(gps.speed.knots());            Serial.println(gps.speed.mph());            Serial.print("Speed in m/s = ");            Serial.println(gps.speed.mps());            Serial.print("Speed in km/h = ");            Serial.println(gps.speed.kmph());            Serial.print("Raw course in degrees = ");            Serial.println(gps.course.value());            Serial.print("Course in degrees = ");            Serial.println(gps.course.deg());            Serial.print("Raw altitude in centimeters = ");            Serial.println(gps.altitude.value());            Serial.print("Altitude in meters = ");            Serial.println(gps.altitude.meters());            Serial.print("Altitude in miles = ");            Serial.println(gps.altitude.miles());            Serial.print("Altitude in kilometers = ");            Serial.println(gps.altitude.kilometers());            Serial.print("Altitude in feet = ");            Serial.println(gps.altitude.feet());            Serial.print("Number os satellites in use = ");            Serial.println(gps.satellites.value());            Serial.print("HDOP = ");            Serial.println(gps.hdop.value());
}
}}

TinyGPS ++ 在如何使用其所有功能方面得到了很好的评价。