Как подключить GPS-модуль к Arduino

GPS Arduino — устройство, состоящее из микроконтроллера «Ардуино» и модуля спутниковой связи. Оно позволяет отслеживать координаты физических предметов при помощи системы глобального позиционирования. Средняя стоимость компонентов для этого устройства на территории Российской Федерации составляет 560 руб.

Как подключить GPS-модуль к Arduino
GPS Arduino.

Сфера применения GPS и проекты на Ардуино

GPS Arduino используется для создания небольших электронных приборов, работающих с глобальной системой координат WGS84. Из этого контроллера изготавливаются GPS-трекеры и спидометры, способные сохранять данные о местоположении физического предмета на SD-карту.

Плата «Ардуино» с модулем спутниковой связи может применяться в следующих сферах:

  1. Геодезия: измерение точных границ земельных участков.

  2. Сотовая связь: определение местоположения абонента.

  3. Мониторинг: отслеживание транспортного потока и курсов движения самолетов или кораблей.

  4. Компьютерные игры: создание геймпадов с датчиками, определяющими местоположение игрока.

Популярным образовательным проектом на основе GPS Arduino является разработка электронных цифровых часов. Они выводят на экран дату и время, считывая данные со спутника.

GPS-модуль NEO-6M

Для создания проектов на основе «Ардуино» применяется GPS-контроллер GY-NEO6MV2, разработанный швейцарской фирмой U-blox. В нем используются современные инфокоммуникационные технологии, позволяющие получать точную информацию за короткий промежуток времени. Устройство разработано на чипе MediaTek MT333, обладающем невысоким энергопотреблением и низкой чувствительностью портов.

Данный модуль имеет следующую распиновку:

  • вывод GND: предназначен для стабилизации напряжения и защиты человека от поражения электрическим током;

  • VCC: вольт постоянного тока;

  • RX и TX: цифровые порты для принятия и передачи сигналов в цифровом формате.

На модуле GY-NEO6MV2 присутствует встроенный светодиод, выполняющий функцию индикатора состояния контроллера. Если лампа горит без остановки, то устройство осуществляет поиск спутников или определяет местоположение объекта. Если индикатор мигает, то устройство передает координаты физического предмета на компьютер. Светодиод перестает светиться при недостатке электроэнергии. В этом случае необходимо проверить соединение контактов или переключить протокол GPS-контроллера.

GPS-модуль NEO-6M
GPS-модуль NEO-6M.

Характеристики контроллера

Модуль NEO-6M имеет следующие характеристики:

  • рабочее напряжение: 5 В;

  • вес: 20 г;

  • рабочая температура устройства: до 85°C;

  • тактовая частота микропроцессора: 5 Гц.

Модуль поддерживает тактовые протоколы управления и технологию EEPROM, позволяющую автоматически сохранять настройки устройства. Он может работать с навигационными системами Galileo, QZSS и ГЛОНАСС. GPS-устройство способно определять координаты малоподвижных предметов. Данные о местоположении можно просмотреть в приложении «Гугл Карты».

К модулю можно подключить дополнительный аккумулятор, что увеличит время автономной работы устройства.

Подключение модуля GPS к Arduino

Совместная работа модуля и платы «Ардуино» осуществляется при помощи интерфейса UART.

Существует несколько методов подключения:

  1. Через HardwareSerial: применяется при работе с платой Arduino Leonardo с микроконтроллером ATmega32U4. Модуль подключается к плате через порт USB и пины RX и TX. Важно, чтобы «Ардуино» поддерживала 2 интерфейса UART.

  2. Посредством SoftwareSerial: используется при работе с платой Arduino Uno. Контроллер подключается к компьютеру при помощи пинов RX и TX. По этой причине модуль необходимо подсоединить к 4 и 5 контактам платы и загрузить электронную библиотеку SoftwareSerial.

  3. При помощи HardwareSerial Mega: применяется во время работы с платформой Arduino Mega 2560. Модуль подключается к 3 аппаратным UART: Serial1, Serial2 и Serial3. Они состоят из 14-19 пинов.

После подключения всех устройств начнется процедура холодного старта. Она длится в течение 27 сек. После этого модуль начнет определять свое местоположение и выводить на экран точные координаты. Если прибор не смог перейти в рабочий режим, то пользователю необходимо положить его на окно или на иное открытое пространство, где отсутствует большое количество препятствий.

Подключение модуля GPS к Arduino
Схема подключения модуля GPS и платы Ардуино.

Управление модулем

Для работы с GPS-модулем используются следующие программы:

  1. U-Center: ПО для настройки параметров GNSS-приемников. Это приложение позволяет проверять правильность позиционирования GPS-устройств. U-Center автоматически обновляет координаты в течение небольшого промежутка времени. В этом приложении также можно разрабатывать графики. Данная опция упрощает работу с большим числом контроллеров.

  2. Visual GPS: программное обеспечение, предназначенное для отображения координат модуля при помощи протокола NMEA 0183. Информация о местоположении физического предмета выводится на экран ПК в графическом формате. Приложение связывается с устройством и извлекает данные протокола из файла. Visual GPS имеет 4 опции: определение качества сигнала, настройку навигации, исследование земной поверхности и нахождение азимута.

  3. Time Tools GPS Clock: ПО для синхронизации работы GPS-контроллера с персональным компьютером. Приложение отображает информацию о состоянии приемника и точности позиционирования устройства. Эта программа не способна определить точное время из-за отсутствия последовательного порта для ПК.

  4. GPS TrimbleStudio: приложение для отображения координат физического объекта на экране. Полученную информацию можно отобразить в «Гугл Картах». В GPS TrimbleStudio можно сохранить конфигурацию модуля в отдельном файле.

  5. Fugawi: программа для разработки маршрутов и записи путевых точек на картах. Навигация осуществляется на суше. В Fugawi присутствует несколько разновидностей топографических карт. Запись маршрутов осуществляется по международному стандарту NOAA RNC.

  6. 3D World Map: приложение для отображения земной поверхности в трехмерном формате. В нем пользователь может узнать информацию о 278 государствах мира. 6.3D World Map позволяет измерять расстояние между 2 точками маршрута.

Проверить работу GPS-контроллера можно при помощи программной среды Arduino IDE. Для этого необходимо подключить плату к ПК и загрузить на нее код для вывода координат объекта. Предварительно нужно настроить скорость интерфейса модуля и платформы «Ардуино». В противном случае при компиляции скетча программная среда не сможет вывести данные на экран.

Ссылка на основную публикацию