GPS模块开发详解

谁借莪１个温暖的怀抱￠ 2022-12-16 06:41 892阅读 0赞

一、了解硬件  
我使用的GPS模块型号为UBX-M8030

参看：UBX-M8030 系列  
参看：UBX-M8030 datasheet

1、查看一下它的特性：  
多用途 GNSS 芯片，提供三种产品等级  
最多可并发接收 3 个 GNSS（GPS、伽利略、GLONASS、北斗）  
行业领先的 -167 dBm 导航灵敏度  
业界最低电流消耗  
在城市峡谷中具有绝佳的定位精度  
安全性和完整性保护  
支持所有的卫星增强系统  
车载级芯片的工作温度为 -40°至 +105°C  
\#\#2、原理图

可以看出与MCU相连的只有RXD、TXD、GPS\_POW三个引脚

其中GPS\_POW 模块主电源使能引脚：  
用来使能BL9198稳压芯片输入5v输出3.3v

同4G模块一样，GPS\_POW 引脚，高电平GPS工作，低电平GPS不工作。

\#define GPS\_POWER\_ON() (GPIO\_SetBits (BSP\_GPIOA\_PORTS, BSP\_GPIOA\_GPS\_POWEN\_PINS))  
\#define GPS\_POWER\_OFF() (GPIO\_ResetBits (BSP\_GPIOA\_PORTS, BSP\_GPIOA\_GPS\_POWEN\_PINS))  
1  
2  
这里不做过多讲解了。

二、软件部分  
1、初始化  
首先明确一下，我们一共使用了4个串口：

4G模块 – USART1  
GPS – USART2  
BLE – USART3  
DEBUG – UART4

\#\#\#串口初始化  
其中串口初始化部分我就不讲了，参看：STM32开发 – 串口详解

需要注意的两点：  
1、串口时钟使能  
USART2是挂载在 APB1 下面的外设，所以使能函数为：

RCC\_APB1PeriphClockCmd(RCC\_APB1Periph\_USART2, ENABLE);  
1  
2、GPIO端口模式设置  
TX的GPIO工作模式为：GPIO\_Mode\_AF\_PP;//复用推挽输出  
RX的GPIO工作模式为：GPIO\_Mode\_IN\_FLOATING;//浮空输入或者上拉输入  
\#\#\#DMA配置  
通过DMA方式接收GPS过来的数据。

void GpsRxDMACfg( uint8\_t buf\[\],uint16\_t BufferSize)  
\{  
DMA\_InitTypeDef DMA\_InitStructure;

RCC\_AHBPeriphClockCmd(RCC\_AHBPeriph\_DMA1, ENABLE); //开启DMA1时钟  
USART\_DMACmd(USART2, USART\_DMAReq\_Rx, ENABLE); //打开串口2 DMA接收使能 开启串口DMA接收  
  
DMA\_DeInit(GPS\_RxDMA\_Ch); //恢复缺省值  
DMA\_InitStructure.DMA\_PeripheralBaseAddr = (uint32\_t)&(USART2->DR); //设置USART2发送数据寄存器  
DMA\_InitStructure.DMA\_MemoryBaseAddr = (uint32\_t)buf; //设置发送缓冲区首地址  
DMA\_InitStructure.DMA\_DIR = DMA\_DIR\_PeripheralSRC; //设置外设位目标，内存缓冲区->外设寄存器  
DMA\_InitStructure.DMA\_BufferSize = BufferSize; //需要发送的字节数  
DMA\_InitStructure.DMA\_PeripheralInc = DMA\_PeripheralInc\_Disable; //外设地址不做增加调整，调整不调整都是DMA自动实现的  
DMA\_InitStructure.DMA\_MemoryInc = DMA\_MemoryInc\_Enable; //内存缓冲区地址增加调整  
DMA\_InitStructure.DMA\_PeripheralDataSize = DMA\_PeripheralDataSize\_Byte; //外设数据宽度8位，1个字节  
DMA\_InitStructure.DMA\_MemoryDataSize = DMA\_MemoryDataSize\_Byte; //内存数据宽度8位，1个字节  
DMA\_InitStructure.DMA\_Mode = DMA\_Mode\_Circular; //单次传输模式  
DMA\_InitStructure.DMA\_Priority = DMA\_Priority\_High; //优先级设置  
DMA\_InitStructure.DMA\_M2M = DMA\_M2M\_Disable; //关闭内存到内存的DMA模式  
DMA\_Init(GPS\_RxDMA\_Ch, &DMA\_InitStructure); //写入配置  
DMA\_Cmd(GPS\_RxDMA\_Ch, ENABLE); //开启DMA通信，等待接收数据  
\}  
  
这里留下一个小疑问，DMA是什么作用？  
参看：STM32开发 – DMA详解

三、GNSS卫星协议  
参看：GNSS卫星协议

NMEA(National Marine Electronics Association) 0183协议简介  
NMEA 0183 是美国国家海洋电子协会为海用电子设备制定的标准格式，是一种航海、海运方面有关于数字信号传递的标准，此标准定义了电子信号所需要的传输协议，传输数据时间。这个协议是文本格式的。大致格式如下：

NMEA0183消息输出格式 ： $–sss,df1,df2,…\[CR\]\[LF\]  
数据标识是表示某种卫星发射。 --标识如下：

各主要 GNNS 消息内容识别码的含义如下：  
GGA：时间、位置、定位数据  
GLL：经纬度,UTC时间和定位状态  
GSA：接收机模式和卫星工作数据,包括位置和水平/竖直稀释精度等。稀释精度（Dilution of Precision）是个地理定位  
术语.一个接收器可以在同一时间得到许多颗卫星定位信息，但在精密定位上，只要四颗卫星讯号即已足够了  
GSV：接收机能接收到的卫星信息，包括卫星 ID，海拔，仰角，方位角，信噪比（SNR）等  
RMC：日期，时间，位置，方向，速度数据。是最常用的一个消息  
VTG：方位角与对地速度  
MSS：信噪比(SNR),信号强度，频率，比特率  
ZDA：时间和日期数据  
注： GNSS系统还含有一些未在此列出的其它信号，特定软硬件平台只能处理的特定的信号

与地理信息密切相关的消息及其所含主要内容如下，各消息之间的信息字段有出入也有重复，在一轮消息循环里，各消息相同的字段中包含相同的地理数据，可综合多个消息来获取完整的数据。

各信息内容识别码下的信号分析如下：  
1. GGA(时间、位置、定位数据)  
例样数据：  
$–GGA,1661229.478,3723.2475,N,12158.3416,W,1,07,1.0,9.0,M,7.3,M, ,0000\*18

2. GLL(经纬度,UTC时间和定位状态)  
例样数据：  
$–GLL,3723.2475,N,12158.3416,W,161229.487,A,0\*2C

3. GSA(接收机模式和卫星工作数据,包括位置和水平/竖直稀释精度等)  
例样数据：  
$–GSA,A,3,07,02,26,27,09,04,15, , , , , ,1.8,1.0,1.5\*33

4． GSV(接收机能接收到的卫星信息，包括卫星ID，仰角，方位角，信噪比（SNR）等)  
例样数据：  
$–GSV,2,1,07,07,79,048,42,02,51,062,43,26,36,256,42,27,27,138,42\*71

$–GSV,2,2,07,09,23,313,42,04,19,159,41,15,12,041,42\*41  
这两条语句描述一个完整的卫星信息（这里共描述7颗卫星，每颗卫星的描述部分已用不同颜色标出），每颗卫星用4个段来描述：卫星ID（又称随机伪代码， PRC）、卫星高程（仰角，卫星和接收点连线与水平面的夹角）、方位角（连线在水平面上的投影与正北方向的顺时针旋转夹角）、信噪比。

5. MSS(信噪比(SNR),信号强度，频率，比特率)  
例样数据：  
$–MSS,55,27,318.0,100,\*66

6. RMC(日期，时间，位置，方向，速度数据。是最常用的一个消息)  
例样数据：  
$–RMC,161229.487,A,3723.2475,N,12158.3416,W,0.13,309.62,120598, , ,A\*10  
这条语句基本上包含了GPS应用程序所需的全部数据：纬度、经度、速度、方向、卫星时间、状态以及磁场变量

7. VTG(方位角与对地速度)  
例样数据：  
$–VTG,309.62,T, ,M,0.13,N,0.2,K,A\*6E

8. TXT(短文本信息传送)  
例样数据：  
$–TXT,01,01,01,ANTENNA OK\*2B

四、数据接收  
我们知道了GPS使用的是USART2，DMA接收使能  
参看：STM32开发 – DMA详解

一个比较重要的函数，获取当前剩余数据量大小：

uint16\_t DMA\_GetCurrDataCounter(DMA\_Channel\_TypeDef\* DMAy\_Channelx)  
1  
则：  
先配置DMA

GpsRxDMACfg( GpsTransferBuffer,DEF\_GPS\_RBUFSIZE );  
//GpsTransferBuffer为接收buffer，DEF\_GPS\_RBUFSIZE 为设置的接收buffer大小（512）  
1  
2  
根据设置的接收buff大小减去当前剩余数据量，得到当前接收数据大小。

curcount = DEF\_GPS\_RBUFSIZE - DMA\_GetCurrDataCounter( GPS\_RxDMA\_Ch );  
1  
五、GNNS 消息解析  
最重要的是将接收到的GNNS 消息解析，提取出自己想要的数据。

这部分根据GNNS 消息格式来看。

举个栗子：  
$GPGSV,2,1,07,07,79,048,42,02,51,062,43,26,36,256,42,27,27,138,42\*71

$GPGSV,2,2,07,09,23,313,42,04,19,159,41,15,12,041,42\*41

循环到接收buffer里 '$'位置，然后为信息内容识别码 GPGSV，然后就是数逗号。  
最后提取想要的数据。

gps.c 代码如下：

\#include "gps.h"  
\#include "led.h"  
\#include "delay.h"  
\#include "usart3.h"  
\#include "stdio.h"  
\#include "stdarg.h"  
\#include "string.h"  
\#include "math.h"  
//  
//本程序只供学习使用，未经作者许可，不得用于其它任何用途  
//ALIENTEK STM32F103开发板  
//ATK-S1216F8 GPS模块驱动代码  
//正点原子@ALIENTEK  
//技术论坛:www.openedv.com  
//修改日期:2015/04/11  
//版本：V1.0  
//版权所有，盗版必究。  
//Copyright(C) 广州市星翼电子科技有限公司 2014-2024  
//All rights reserved  
//

const u32 BAUD\_id\[9\]=\{4800,9600,19200,38400,57600,115200,230400,460800,921600\};//模块支持波特率数组  
//从buf里面得到第cx个逗号所在的位置  
//返回值:0~0XFE,代表逗号所在位置的偏移.  
// 0XFF,代表不存在第cx个逗号  
u8 NMEA\_Comma\_Pos(u8 \*buf,u8 cx)  
\{  
u8 \*p=buf;  
while(cx)  
\{  
if(\*buf=='\*'||\*buf<' '||\*buf>'z')return 0XFF;//遇到'\*'或者非法字符,则不存在第cx个逗号  
if(\*buf==',')cx--;  
buf++;  
\}  
return buf-p;  
\}  
//m^n函数  
//返回值:m^n次方.  
u32 NMEA\_Pow(u8 m,u8 n)  
\{  
u32 result=1;  
while(n--)result\*=m;  
return result;  
\}  
//str转换为数字,以','或者'\*'结束  
//buf:数字存储区  
//dx:小数点位数,返回给调用函数  
//返回值:转换后的数值  
int NMEA\_Str2num(u8 \*buf,u8\*dx)  
\{  
u8 \*p=buf;  
u32 ires=0,fres=0;  
u8 ilen=0,flen=0,i;  
u8 mask=0;  
int res;  
while(1) //得到整数和小数的长度  
\{  
if(\*p=='-')\{mask|=0X02;p++;\}//是负数  
if(\*p==','||(\*p=='\*'))break;//遇到结束了  
if(\*p=='.')\{mask|=0X01;p++;\}//遇到小数点了  
else if(\*p>'9'||(\*p<'0')) //有非法字符  
\{  
ilen=0;  
flen=0;  
break;  
\}  
if(mask&0X01)flen++;  
else ilen++;  
p++;  
\}  
if(mask&0X02)buf++; //去掉负号  
for(i=0;i<ilen;i++) //得到整数部分数据  
\{  
ires+=NMEA\_Pow(10,ilen-1-i)\*(buf\[i\]-'0');  
\}  
if(flen>5)flen=5; //最多取5位小数  
\*dx=flen; //小数点位数  
for(i=0;i<flen;i++) //得到小数部分数据  
\{  
fres+=NMEA\_Pow(10,flen-1-i)\*(buf\[ilen+1+i\]-'0');  
\}  
res=ires\*NMEA\_Pow(10,flen)+fres;  
if(mask&0X02)res=-res;  
return res;  
\}  
//分析GPGSV信息  
//gpsx:nmea信息结构体  
//buf:接收到的GPS数据缓冲区首地址  
void NMEA\_GPGSV\_Analysis(nmea\_msg \*gpsx,u8 \*buf)  
\{  
u8 \*p,\*p1,dx;  
u8 len,i,j,slx=0;  
u8 posx;  
p=buf;  
p1=(u8\*)strstr((const char \*)p,"$GPGSV");  
len=p1\[7\]-'0'; //得到GPGSV的条数  
posx=NMEA\_Comma\_Pos(p1,3); //得到可见卫星总数  
if(posx!=0XFF)gpsx->svnum=NMEA\_Str2num(p1+posx,&dx);  
for(i=0;i<len;i++)  
\{  
p1=(u8\*)strstr((const char \*)p,"$GPGSV");  
for(j=0;j<4;j++)  
\{  
posx=NMEA\_Comma\_Pos(p1,4+j\*4);  
if(posx!=0XFF)gpsx->slmsg\[slx\].num=NMEA\_Str2num(p1+posx,&dx); //得到卫星编号  
else break;  
posx=NMEA\_Comma\_Pos(p1,5+j\*4);  
if(posx!=0XFF)gpsx->slmsg\[slx\].eledeg=NMEA\_Str2num(p1+posx,&dx);//得到卫星仰角  
else break;  
posx=NMEA\_Comma\_Pos(p1,6+j\*4);  
if(posx!=0XFF)gpsx->slmsg\[slx\].azideg=NMEA\_Str2num(p1+posx,&dx);//得到卫星方位角  
else break;  
posx=NMEA\_Comma\_Pos(p1,7+j\*4);  
if(posx!=0XFF)gpsx->slmsg\[slx\].sn=NMEA\_Str2num(p1+posx,&dx); //得到卫星信噪比  
else break;  
slx++;  
\}  
p=p1+1;//切换到下一个GPGSV信息  
\}  
\}  
//分析BDGSV信息  
//gpsx:nmea信息结构体  
//buf:接收到的GPS数据缓冲区首地址  
void NMEA\_BDGSV\_Analysis(nmea\_msg \*gpsx,u8 \*buf)  
\{  
u8 \*p,\*p1,dx;  
u8 len,i,j,slx=0;  
u8 posx;  
p=buf;  
p1=(u8\*)strstr((const char \*)p,"$BDGSV");  
len=p1\[7\]-'0'; //得到BDGSV的条数  
posx=NMEA\_Comma\_Pos(p1,3); //得到可见北斗卫星总数  
if(posx!=0XFF)gpsx->beidou\_svnum=NMEA\_Str2num(p1+posx,&dx);  
for(i=0;i<len;i++)  
\{  
p1=(u8\*)strstr((const char \*)p,"$BDGSV");  
for(j=0;j<4;j++)  
\{  
posx=NMEA\_Comma\_Pos(p1,4+j\*4);  
if(posx!=0XFF)gpsx->beidou\_slmsg\[slx\].beidou\_num=NMEA\_Str2num(p1+posx,&dx); //得到卫星编号  
else break;  
posx=NMEA\_Comma\_Pos(p1,5+j\*4);  
if(posx!=0XFF)gpsx->beidou\_slmsg\[slx\].beidou\_eledeg=NMEA\_Str2num(p1+posx,&dx);//得到卫星仰角  
else break;  
posx=NMEA\_Comma\_Pos(p1,6+j\*4);  
if(posx!=0XFF)gpsx->beidou\_slmsg\[slx\].beidou\_azideg=NMEA\_Str2num(p1+posx,&dx);//得到卫星方位角  
else break;  
posx=NMEA\_Comma\_Pos(p1,7+j\*4);  
if(posx!=0XFF)gpsx->beidou\_slmsg\[slx\].beidou\_sn=NMEA\_Str2num(p1+posx,&dx); //得到卫星信噪比  
else break;  
slx++;  
\}  
p=p1+1;//切换到下一个BDGSV信息  
\}  
\}  
//分析GNGGA信息  
//gpsx:nmea信息结构体  
//buf:接收到的GPS数据缓冲区首地址  
void NMEA\_GNGGA\_Analysis(nmea\_msg \*gpsx,u8 \*buf)  
\{  
u8 \*p1,dx;  
u8 posx;  
p1=(u8\*)strstr((const char \*)buf,"$GNGGA");  
posx=NMEA\_Comma\_Pos(p1,6); //得到GPS状态  
if(posx!=0XFF)gpsx->gpssta=NMEA\_Str2num(p1+posx,&dx);  
posx=NMEA\_Comma\_Pos(p1,7); //得到用于定位的卫星数  
if(posx!=0XFF)gpsx->posslnum=NMEA\_Str2num(p1+posx,&dx);  
posx=NMEA\_Comma\_Pos(p1,9); //得到海拔高度  
if(posx!=0XFF)gpsx->altitude=NMEA\_Str2num(p1+posx,&dx);  
\}  
//分析GNGSA信息  
//gpsx:nmea信息结构体  
//buf:接收到的GPS数据缓冲区首地址  
void NMEA\_GNGSA\_Analysis(nmea\_msg \*gpsx,u8 \*buf)  
\{  
u8 \*p1,dx;  
u8 posx;  
u8 i;  
p1=(u8\*)strstr((const char \*)buf,"$GNGSA");  
posx=NMEA\_Comma\_Pos(p1,2); //得到定位类型  
if(posx!=0XFF)gpsx->fixmode=NMEA\_Str2num(p1+posx,&dx);  
for(i=0;i<12;i++) //得到定位卫星编号  
\{  
posx=NMEA\_Comma\_Pos(p1,3+i);  
if(posx!=0XFF)gpsx->possl\[i\]=NMEA\_Str2num(p1+posx,&dx);  
else break;  
\}  
posx=NMEA\_Comma\_Pos(p1,15); //得到PDOP位置精度因子  
if(posx!=0XFF)gpsx->pdop=NMEA\_Str2num(p1+posx,&dx);  
posx=NMEA\_Comma\_Pos(p1,16); //得到HDOP位置精度因子  
if(posx!=0XFF)gpsx->hdop=NMEA\_Str2num(p1+posx,&dx);  
posx=NMEA\_Comma\_Pos(p1,17); //得到VDOP位置精度因子  
if(posx!=0XFF)gpsx->vdop=NMEA\_Str2num(p1+posx,&dx);  
\}  
//分析GNRMC信息  
//gpsx:nmea信息结构体  
//buf:接收到的GPS数据缓冲区首地址  
void NMEA\_GNRMC\_Analysis(nmea\_msg \*gpsx,u8 \*buf)  
\{  
u8 \*p1,dx;  
u8 posx;  
u32 temp;  
float rs;  
p1=(u8\*)strstr((const char \*)buf,"$GNRMC");//"$GNRMC",经常有&和GNRMC分开的情况,故只判断GPRMC.  
posx=NMEA\_Comma\_Pos(p1,1); //得到UTC时间  
if(posx!=0XFF)  
\{  
temp=NMEA\_Str2num(p1+posx,&dx)/NMEA\_Pow(10,dx); //得到UTC时间,去掉ms  
gpsx->utc.hour=temp/10000;  
gpsx->utc.min=(temp/100)%100;  
gpsx->utc.sec=temp%100;  
\}  
posx=NMEA\_Comma\_Pos(p1,3); //得到纬度  
if(posx!=0XFF)  
\{  
temp=NMEA\_Str2num(p1+posx,&dx);  
gpsx->latitude=temp/NMEA\_Pow(10,dx+2); //得到°  
rs=temp%NMEA\_Pow(10,dx+2); //得到'  
gpsx->latitude=gpsx->latitude\*NMEA\_Pow(10,5)+(rs\*NMEA\_Pow(10,5-dx))/60;//转换为°  
\}  
posx=NMEA\_Comma\_Pos(p1,4); //南纬还是北纬  
if(posx!=0XFF)gpsx->nshemi=\*(p1+posx);  
posx=NMEA\_Comma\_Pos(p1,5); //得到经度  
if(posx!=0XFF)  
\{  
temp=NMEA\_Str2num(p1+posx,&dx);  
gpsx->longitude=temp/NMEA\_Pow(10,dx+2); //得到°  
rs=temp%NMEA\_Pow(10,dx+2); //得到'  
gpsx->longitude=gpsx->longitude\*NMEA\_Pow(10,5)+(rs\*NMEA\_Pow(10,5-dx))/60;//转换为°  
\}  
posx=NMEA\_Comma\_Pos(p1,6); //东经还是西经  
if(posx!=0XFF)gpsx->ewhemi=\*(p1+posx);  
posx=NMEA\_Comma\_Pos(p1,9); //得到UTC日期  
if(posx!=0XFF)  
\{  
temp=NMEA\_Str2num(p1+posx,&dx); //得到UTC日期  
gpsx->utc.date=temp/10000;  
gpsx->utc.month=(temp/100)%100;  
gpsx->utc.year=2000+temp%100;  
\}  
\}  
//分析GNVTG信息  
//gpsx:nmea信息结构体  
//buf:接收到的GPS数据缓冲区首地址  
void NMEA\_GNVTG\_Analysis(nmea\_msg \*gpsx,u8 \*buf)  
\{  
u8 \*p1,dx;  
u8 posx;  
p1=(u8\*)strstr((const char \*)buf,"$GNVTG");  
posx=NMEA\_Comma\_Pos(p1,7); //得到地面速率  
if(posx!=0XFF)  
\{  
gpsx->speed=NMEA\_Str2num(p1+posx,&dx);  
if(dx<3)gpsx->speed\*=NMEA\_Pow(10,3-dx); //确保扩大1000倍  
\}  
\}  
//提取NMEA-0183信息  
//gpsx:nmea信息结构体  
//buf:接收到的GPS数据缓冲区首地址  
void GPS\_Analysis(nmea\_msg \*gpsx,u8 \*buf)  
\{  
NMEA\_GPGSV\_Analysis(gpsx,buf); //GPGSV解析  
NMEA\_BDGSV\_Analysis(gpsx,buf); //BDGSV解析  
NMEA\_GNGGA\_Analysis(gpsx,buf); //GNGGA解析  
NMEA\_GNGSA\_Analysis(gpsx,buf); //GPNSA解析  
NMEA\_GNRMC\_Analysis(gpsx,buf); //GPNMC解析  
NMEA\_GNVTG\_Analysis(gpsx,buf); //GPNTG解析  
\}  
///UBLOX 配置代码/  
检查CFG配置执行情况  
返回值:0,ACK成功  
1,接收超时错误  
2,没有找到同步字符  
3,接收到NACK应答  
u8 SkyTra\_Cfg\_Ack\_Check(void)  
\{  
u16 len=0,i;  
u8 rval=0;  
while((USART3\_RX\_STA&0X8000)==0 && len<100)//等待接收到应答  
\{  
len++;  
delay\_ms(5);  
\}  
if(len<100) //超时错误.  
\{  
len=USART3\_RX\_STA&0X7FFF; //此次接收到的数据长度  
for(i=0;i<len;i++)  
\{  
if(USART3\_RX\_BUF\[i\]==0X83)break;  
else if(USART3\_RX\_BUF\[i\]==0X84)  
\{  
rval=3;  
break;  
\}  
\}  
if(i==len)rval=2; //没有找到同步字符  
\}else rval=1; //接收超时错误  
USART3\_RX\_STA=0; //清除接收  
return rval;  
\}  
//配置SkyTra\_GPS/北斗模块波特率  
//baud\_id:0~8，对应波特率,4800/9600/19200/38400/57600/115200/230400/460800/921600  
//返回值:0,执行成功;其他,执行失败(这里不会返回0了)  
u8 SkyTra\_Cfg\_Prt(u8 baud\_id)  
\{  
SkyTra\_baudrate \*cfg\_prt=(SkyTra\_baudrate \*)USART3\_TX\_BUF;  
cfg\_prt->sos=0XA1A0; //引导序列(小端模式)  
cfg\_prt->PL=0X0400; //有效数据长度(小端模式)  
cfg\_prt->id=0X05; //配置波特率的ID  
cfg\_prt->com\_port=0X00; //操作串口1  
cfg\_prt->Baud\_id=baud\_id; 波特率对应编号  
cfg\_prt->Attributes=1; //保存到SRAM&FLASH  
cfg\_prt->CS=cfg\_prt->id^cfg\_prt->com\_port^cfg\_prt->Baud\_id^cfg\_prt->Attributes;  
cfg\_prt->end=0X0A0D; //发送结束符(小端模式)  
SkyTra\_Send\_Date((u8\*)cfg\_prt,sizeof(SkyTra\_baudrate));//发送数据给SkyTra  
delay\_ms(200); //等待发送完成  
usart3\_init(BAUD\_id\[baud\_id\]); //重新初始化串口3  
return SkyTra\_Cfg\_Ack\_Check();//这里不会反回0,因为UBLOX发回来的应答在串口重新初始化的时候已经被丢弃了.  
\}  
//配置SkyTra\_GPS模块的时钟脉冲宽度  
//width:脉冲宽度1~100000(us)  
//返回值:0,发送成功;其他,发送失败.  
u8 SkyTra\_Cfg\_Tp(u32 width)  
\{  
u32 temp=width;  
SkyTra\_pps\_width \*cfg\_tp=(SkyTra\_pps\_width \*)USART3\_TX\_BUF;  
temp=(width>>24)|((width>>8)&0X0000FF00)|((width<<8)&0X00FF0000)|((width<<24)&0XFF000000);//小端模式  
cfg\_tp->sos=0XA1A0; //cfg header(小端模式)  
cfg\_tp->PL=0X0700; //有效数据长度(小端模式)  
cfg\_tp->id=0X65 ; //cfg tp id  
cfg\_tp->Sub\_ID=0X01; //数据区长度为20个字节.  
cfg\_tp->width=temp; //脉冲宽度,us  
cfg\_tp->Attributes=0X01; //保存到SRAM&FLASH  
cfg\_tp->CS=cfg\_tp->id^cfg\_tp->Sub\_ID^(cfg\_tp->width>>24)^(cfg\_tp->width>>16)&0XFF^(cfg\_tp->width>>8)&0XFF^cfg\_tp->width&0XFF^cfg\_tp->Attributes; //用户延时为0ns  
cfg\_tp->end=0X0A0D; //发送结束符(小端模式)  
SkyTra\_Send\_Date((u8\*)cfg\_tp,sizeof(SkyTra\_pps\_width));//发送数据给NEO-6M  
return SkyTra\_Cfg\_Ack\_Check();  
\}  
//配置SkyTraF8-BD的更新速率  
//Frep:（取值范围:1,2,4,5,8,10,20,25,40,50）测量时间间隔，单位为Hz，最大不能大于50Hz  
//返回值:0,发送成功;其他,发送失败.  
u8 SkyTra\_Cfg\_Rate(u8 Frep)  
\{  
SkyTra\_PosRate \*cfg\_rate=(SkyTra\_PosRate \*)USART3\_TX\_BUF;  
cfg\_rate->sos=0XA1A0; //cfg header(小端模式)  
cfg\_rate->PL=0X0300; //有效数据长度(小端模式)  
cfg\_rate->id=0X0E; //cfg rate id  
cfg\_rate->rate=Frep; //更新速率  
cfg\_rate->Attributes=0X01; //保存到SRAM&FLASH .  
cfg\_rate->CS=cfg\_rate->id^cfg\_rate->rate^cfg\_rate->Attributes;//脉冲间隔,us  
cfg\_rate->end=0X0A0D; //发送结束符(小端模式)  
SkyTra\_Send\_Date((u8\*)cfg\_rate,sizeof(SkyTra\_PosRate));//发送数据给NEO-6M  
return SkyTra\_Cfg\_Ack\_Check();  
\}  
//发送一批数据给SkyTraF8-BD，这里通过串口3发送  
//dbuf：数据缓存首地址  
//len：要发送的字节数  
void SkyTra\_Send\_Date(u8\* dbuf,u16 len)  
\{  
u16 j;  
for(j=0;j<len;j++)//循环发送数据  
\{  
while((USART3->SR&0X40)==0);//循环发送,直到发送完毕  
USART3->DR=dbuf\[j\];  
\}  
\}  
  
其中字符串函数，和进制间转换、进制和字符串间转换有点难度。  
参看：STM32开发 – 进制与字符串间的转换

六、GPS位置拾取  
举个栗子：  
gpsifo=092128.00,2948.63490,12127.56768,191218,12,0.57,0.015  
对应：  
时间分秒时,纬度,经度, RMC 时间日期,GGA卫星数,精度因子,VTG 方向,速度

其中，GPS精度因子大于7的GPS信息是不上报的

通过 GGA(时间、位置、定位数据)我们可以知道经纬度这些信息。  
如得到的纬度和经度为：  
2312.49700,11314.65422

具体参看方法：GPS经纬度的表示方法及换算

2312.49700,11314.65422  
ddmm.mmmmm,dddmm.mmmmm

23°12′  
0.49700′ \* 60 = 29.82″

113°14′  
0.65422′ \* 60 = 39.25″  
即：北纬N23°12′29.82″ 东经E113°14′39.25″

也可以这么算：  
2312.49700,11314.65422  
ddmm.mmmmm,dddmm.mmmmm

23°  
12.49700′ / 60 = 0.2082833333°

113°  
14.65422′ / 60 = 0.2442370000°  
即：23.2082833333,113.2442370000

因此转换为应该为：  
23.2082833333,113.2442370000  
打开：GPS经纬度坐标拾取

就可以定位当前的位置。  
当然你也可以反向查询当前位置的坐标地址。  
参看：日常生活小技巧 – 百度地图坐标拾取

七、UBX-CFG  
需要ublox-m8030设置成GPS+北斗模式，使用SBAS卫星增强系统。

查看相关手册  
查看相关手册：u-blox 8 / u-blox M8 Receiver Description Including Protocol Specification

查看UBX-CFG：

我们重点关注的就是两个部分，UBX-CFG-GNSS(0x06 0x3E)和UBX-CFG-SBAS(0x06 0x16)

UBX-CFG-GNSS(0x06 0x3E)

UBX-CFG-SBAS(0x06 0x16)

UBX-CFG-NMEA(0x06 0x17)

u-center软件使用  
上面的手册看完了，你以为这样我就会配置了吗？哈哈，太天真了。  
我真的不会配置。。。  
但是呢，u-center软件可以配置，并得到我要的报文。

1、在菜单栏选择Receiver->Port，选择对应的COM口和Baudrate

2、在菜单栏选择View->Text Console,查看相关输出信息

输出信息：

2、在菜单栏选择View->Messages View，进行配置

在Messages View中找到 UBX－>CFG－>GNSS(GNSS Config)，点击后会出现卫星模式设置对话框，我们可以设置成GPS+BeiDou

里面的16进制码就是我们要的报文咯，通过串口发送即可配置为GPS+北斗模式。

八、ublox-m8030设置成GPS+北斗模式和使用SBAS卫星增强系统  
配置 UBX->CFG->CFG

配置 UBX->CFG->PRT  
设置波特率

配置UBX->CFG->NMEA  
在NMEA中选择NMEA的版本号为V4.1，查看GBGSV信息，同时还可以显示出北斗的SNR值

配置UBX->CFG->GNSS  
设置成GPS+北斗模式和使用SBAS卫星增强系统的报文

通过查看u-center软件可以查看定位卫星：包含GPS/BD/SBAS

串口发送代码实现：

// UBX Protocol sync chars  
\#define UBX\_SYNC\_CHAR\_1 (0xB5) // First synchronization character of UBX Protocol  
\#define UBX\_SYNC\_CHAR\_2 (0x62) // Second synchronization character of UBX Protocol  
\#define UBX\_MIN\_SIZE (8) // sync-2, class-1, ID-1, size-2, crc-2  
\#define UBX\_MAX\_INCOMING\_SIZE (500)  
\#define UBX\_INVALID\_INCOMING\_SIZE (0xFFFF)

typedef enum /\*\_\_attribute\_\_((\_\_packed\_\_)) UBX\_CLASS\_ID\_t\*/  
\{  
UBX\_CLASS\_NAV = 0x01,  
UBX\_CLASS\_RXM = 0x02,  
UBX\_CLASS\_INF = 0x04,  
UBX\_CLASS\_ACK = 0x05,  
UBX\_CLASS\_CFG = 0x06,  
UBX\_CLASS\_MON = 0x0A,  
UBX\_CLASS\_AID = 0x0B,  
UBX\_CLASS\_TIM = 0x0D,  
\} UBX\_CLASS\_ID;

typedef enum /\*\_\_attribute\_\_((\_\_packed\_\_)) UBX\_MSG\_ID\_t\*/  
\{  
// NAV Class  
UBX\_MSG\_NAV\_POSECEF = 0x01,  
UBX\_MSG\_NAV\_POSLLH = 0x02,  
UBX\_MSG\_NAV\_STATUS = 0x03,  
UBX\_MSG\_NAV\_DOP = 0x04,  
UBX\_MSG\_NAV\_SOL = 0x06,  
UBX\_MSG\_NAV\_VELECEF = 0x11,  
UBX\_MSG\_NAV\_VELNED = 0x12,  
UBX\_MSG\_NAV\_TIMEGPS = 0x20,  
UBX\_MSG\_NAV\_TIMEUTC = 0x21,  
UBX\_MSG\_NAV\_CLOCK = 0x22,  
UBX\_MSG\_NAV\_SVINFO = 0x30,  
UBX\_MSG\_NAV\_SBAS = 0x32,  
  
// RXM Class  
UBX\_MSG\_RXM\_SVSI = 0x20, // SV Status Info  
  
// ACK Class  
UBX\_MSG\_ACK\_NAK = 0x00, // Not Acknowledged  
UBX\_MSG\_ACK\_ACK = 0x01, // Acknowledged  
  
// class CFG  
UBX\_CFG\_PRT = 0x00, // Configure port  
UBX\_CFG\_MSG = 0x01, // Configure Message Rate  
UBX\_CFG\_INF = 0x02, // Configure Protocol  
UBX\_CFG\_RST = 0x04, // Perform Reset  
UBX\_CFG\_DAT = 0x06, // Set Standard Datum  
UBX\_CFG\_TP = 0x07, // Configure Time Pulse  
UBX\_CFG\_RATE = 0x08, // Configure Nav Rates  
UBX\_CFG\_CFG = 0x09, // Save/load configuration  
UBX\_CFG\_RXM = 0x11, // Configure Low Power Mode  
UBX\_CFG\_ANT = 0x13, // Configure Antenna  
UBX\_CFG\_SBAS = 0x16, // Configure SBAS  
UBX\_CFG\_NMEA = 0x17, // Configure NMEA Protocol  
UBX\_CFG\_USB = 0x1B, // Configure USB  
UBX\_CFG\_TMODE = 0x1D, // Save/load configuration  
UBX\_CFG\_NAVX5 = 0x23, // Save/load configuration  
UBX\_CFG\_NAV5 = 0x24, // Save/load configuration  
UBX\_CFG\_GNSS = 0x3E, // Save/load configuration

// class MON  
UBX\_CFG\_MON\_IO = 0x02, // I/O Status  
UBX\_CFG\_MON\_VER = 0x04, // HW/SW Version  
UBX\_CFG\_MON\_MSGPP = 0x06, // Message Parse/Process Status  
UBX\_CFG\_MON\_RXBUF = 0x07, // RX Buffer Status  
UBX\_CFG\_MON\_TXBUF = 0x08, // TX Buffer Status  
UBX\_CFG\_MON\_HW = 0x09, // HW Status  
\} UBX\_MSG\_ID;

/\*F\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*\*  
\*  
\* UINT16 gps\_CalcChecksum()  
\*  
\* Calculate the 16 Bit checksum as defined in the UBX protocol spec.  
\*/  
static uint16\_t gps\_CalcChecksum(const uint8\_t \*Payload, uint16\_t Length)  
\{  
uint16\_t i;  
uint8\_t Ck\_A = 0; // First Byte of Checksum  
uint8\_t Ck\_B = 0; // Second Byte of Checksum  
uint16\_t Checksum = 0; // Final result  
if (NULL != Payload)\{  
for (i = 0; i < Length; i++) \{  
Ck\_A = Ck\_A + Payload\[i\];  
Ck\_B = Ck\_B + Ck\_A;  
\}  
Checksum = (Ck\_A<<8) | Ck\_B;  
\}  
return (Checksum);  
\}

static uint8\_t sendUbxMessage(uint8\_t ClassId, uint8\_t MsgId, uint8\_t \*Payload, uint16\_t PayloadLength)  
\{  
static uint8\_t ubxMessage\[100\];  
uint16\_t Checksum = 0xFFFF, i = 0;

if((Payload != NULL) && /\*(PayloadLength > 0) && \*/(PayloadLength < sizeof(ubxMessage)))\{  
// Fill in the PacketArray to be sent to I2C  
// UBX\_SYNC\_CHAR\_1 will be passed to the i2c\_Write in the RegAddr field.  
// The Data structure starts with CHAR2  
ubxMessage\[i++\] = UBX\_SYNC\_CHAR\_1;  
ubxMessage\[i++\] = UBX\_SYNC\_CHAR\_2;  
ubxMessage\[i++\] = ClassId;  
ubxMessage\[i++\] = MsgId;  
ubxMessage\[i++\] = (uint8\_t)(PayloadLength & 0xff);  
ubxMessage\[i++\] = (uint8\_t)((PayloadLength >> 8) & 0xff);  
// Now the Payload  
memcpy(&ubxMessage\[i\], Payload, PayloadLength);  
i += PayloadLength;  
// Finally the Checksum  
\{  
Checksum = gps\_CalcChecksum(&ubxMessage\[2\], PayloadLength+4); // Do not include Sync Char2. Do include Class,ID,Length,Payload  
ubxMessage\[i++\] = (Checksum >> 8) & 0xff;  
ubxMessage\[i++\] = Checksum & 0xff;  
\}  
ComSendByteFra(USART2, ubxMessage, i);  
return 0;  
\}else  
return 2;  
\}

static uint8\_t configPortGPS(uint8\_t EnableNMEA)  
\{  
Uart portID 0x1, default disable out Protocl NMEA  
uint8\_t PortCfgPayload\[\]=\{0x01, 0x00, 0x00, 0x00, 0xC0, 0x08, \\  
0x00, 0x00, 0x80, 0x25, 0x00, 0x00, 0x07, 0x00, 0x01, 0x00, \\  
0x00, 0x00, 0x00, 0x00\};

if ( EnableNMEA )  
\{  
PortCfgPayload\[14\] = 0x03;  
\}

return sendUbxMessage(UBX\_CLASS\_CFG,UBX\_CFG\_PRT, PortCfgPayload,sizeof(PortCfgPayload));  
\}

九、NMEA版本4.1介绍

文档里有这样一段话，建议希望使用NMEA协议的Beidou和/或Galieo客户，建议使用NMEA版本4.1，因为早期版本不支持这两个GNSS。

接下来我们需要了解一下NMEA版本4.1，如下图所示NMEA协议消息的结构：

标识符：  
NMEA标准区分GNSS的方法之一是使用双字母消息标识符，‘Talker ID’。 u-blox接收器使用的特定Talker ID取决于设备型号和系统组态。  
下表显示了将用于各种GNSS配置的Talker ID。

NMEA 4.1及以上版本的额外字段

消息概述  
使用UBX协议消息UBX-CFG-MSG配置NMEA消息时，显示的类/ ID  
应使用该表

对应的 UBX-CFG-MSG

十、卫星定位几个重要概念  
参看：卫星定位几个重要概念

概念  
1、GNSS的全称是全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System），它是泛指所有的卫星导航系统，包括全球的、区域的和增强的，如美国的GPS、俄罗斯的Glonass、欧洲的Galileo、中国的北斗卫星导航系统，以及相关的增强系统，如美国的WAAS（广域增强系统）、欧洲的EGNOS（欧洲静地导航重叠系统）和日本的MSAS（多功能运输卫星增强系统）等，还涵盖在建和以后要建设的其他卫星导航系统。  
2、NMEA是美国国家海洋电子协会的简称，是GPS导航设备统一的RTCM标准协议。北斗协议和NMEA协议的数据格式一模一样，这两种协议的唯一区别是协议头不一样，如：NMEA协议：”GPGGA“，对应的北斗协议为”BDGGA“  
另外，GNGGA表示GPS与北斗混合定位，比如定位的卫星共7颗，其中5颗是GPS定位，2颗是北斗定位  
3、AGPS，辅助全球卫星定位系统，是一种GPS的运行方式。它可以利用手机基地站的资讯，配合传统GPS卫星，让定位的速度更快。  
4、GPGSA(BDGSA)、GPGSV(BDGSV);GNGGA、GNGLL、GNRMC、GNVTG

经验分享  
其中上面这段GNGGA表示GPS与北斗混合定位  
困扰了我好久，我要做GPS+北斗模式定位，一开始以为可以同时获得GPS（GPGGA）和北斗（BDGGA）的定位信息。其实是不对的，GPS与北斗混合定位其定位信息为GNGGA。

比如之前获取的GPS信息：  
（可用卫星数范围0~12）

这里的可用卫星数范围0~12由来：

十一、GPS飘移  
什么是GPS的漂移？  
用过GPS的人大概都有这种体会：当GPS终端静止的时候，其定位坐标（经纬度）经常在变，偶尔变化还比较大，甚至还会显示有速度。业内人士把这种现象称为“漂移”。

其实，GPS漂移不仅在静止的时候会产生，动态的时候也会产生，只不过漂移的程度没那么明显，产生的几率小些罢了，这是GPS的一个基本特性。（至于GPS为什么会产生漂移，了解GPS的定位原理就不难解释，在此不再详述。）

GPS的神奇就在于不论你走到哪里，它都知道你的位置坐标。然而在实际应用中，它也会让你感到难堪或委屈。

假如你是某单位司机，单位领导为了加强对车辆的管理，都装了GPS监控设备，限定车辆在某段时间内只能在某个指定的区域行驶，对违反该规定的司机作出处罚。也许某天你就会收到处罚通知：某时某刻，你违反了此项规定。而你却莫名其妙，深感委屈。如果你真的委屈了，请别怪管理人员，因为是“GPS出错了”，GPS当时发生了漂移，漂到其他一个地方而导致了“越区行驶”！

GPS漂移现象还会导致其他更多问题，如里程统计偏差较大。车辆停在单位门口一天，却显示其行驶里程为十几公里，甚至上百公里。由此可见，很多GPS应用中的问题都和“漂移现象”有关。

如果GPS漂移问题不能较好的解决，将会使越来越多的用户对GPS产生误解甚至怀疑，在一定程度上制约着GPS应用的推广。

导致GPS飘移的原因  
参看：GPS定位不准及产生漂移的原因详解  
参看：【GPS】导致GPS定位飘移的几种原因

1、天气情况  
下雨天，空气中水分多，影响了信号的传输。这也是为什么夏季手机信号稍弱的原因，夏季雨多潮湿，再加之高温蒸发，使得空气中的水分变多，从而影响GPS信号的传输。

2.高楼因素影响GPS接受信号  
在一些高层建筑物的低层或者地下建筑，如地下停车场、地下商场、地铁、隧道等，由于受到墙体的遮挡，室内信号衰减非常大，就形成了信号覆盖弱点，所以造成定位不精准，误差大等情况。

3.卫星数量  
农村及偏僻地区上空安置卫星数量少，造成位置偏差大等情况。  
当定位器搜索不到GPS信号而自动启用基站定位的话，则误差更大，范围几十到几百米都有可能。

4.信号传播过程  
GPS信号从卫星向地面传输的过程中，会受到大气电离层、地面建筑物、森林、水面等因素 的影响，导致GPS接受器计算出现偏差，所以会出现漂移。尤其是车辆静止时，更容易出现飘移。博实结车载GPS的漂移一般是几十米范围内。

解决GPS漂移  
参看：关于解决GPS定位设备：GPS静态漂移的方法  
GPS漂移是GPS应用时需要处理的问题之一，漂移主要有两个方面，  
第一， 速度过快，以至于GPS的响应时间短于当前运行速度，出现漂移；  
第二， 在高大建筑密集或天气情况不好的地方，因为GPS信号经过多次的折、反射，造成信号误差，出现漂移。

GPS漂移的两种表现：静态位置漂移、速度（位置）漂移  
静态速度漂移可以解决，不动时候为零。位置漂移是属于正常的，这是精度的问题，现在民用一般在10米以下，好的时候5米。另外测量型的精度很高，如果再用差分技术可以达到更高，不过这种产品很贵，用的少。

解决GPS漂移主要从两方面入手：

一、 主系统的设计主要减少在近距离内对GPS信号的干扰。  
二、 软件处理。软件处理主要集中在导航软件处完成，导航软件会将坐标定位在道路之内，如果GPS接收到的信号超出道路的半径范围将自动过滤这个数据，并根据上次的速度及方向推算出当前点的位置。

对于GPS静态飘移，也有建议做软件判断：  
1、检测到的状态为静止时，强制速度为0  
2、速度为0时，强制方向为0  
3、数据中的速度值为0时，就不去更新地图上的经纬度  
4、通过比较上次定位数据的经纬度差的绝对值（同时包括时间）再来判断是否有慢速移动  
5、对于车载终端，只能通过辅助手段来解决GPS静态飘移的问题，如通过检查ACC钥匙电的方法来检测是否为静态飘移，因为钥匙电是关闭时，车一定是不动的，另外有些GPS模块（UBLOX）可设置静止模式、行走模式、汽车模式、海上模式、飞行模式，通过设置这些参数来解决漂移问题。  
6、通过判断PDOP（定位精度因子）来判断，是否要传当前这个定位经纬度数据，当PDOP值≥3.0时，定位精度会比较差，建议不要传这个经纬度数据，可以再GPGSA语句获得。  
7、2D数据定位精度比较差，并且容易出现叠加飘移，所以也不建议上传数据，也可以再GPGSA里面获得。  
8、在定位设备采用电子围栏方式处理，连续判断5-10次。如果该点连续判断5-10次在设置的围栏以外，可以确定该点确实处于移动状态，并出电子围栏以外，如果该点只有1次或者2次在电子围栏以外，可以判断该点是飘移出去的点，进行数据过滤，丢掉此点数据。

扩展：  
参看：GPS漂移过滤算法  
参看：计算两个GPS坐标的距离  
参看：【GPS】GPS定位原理  
参看：GPS坐标转化工具类  
参看：GPS定位基本原理浅析  
参看：10分钟开发 GPS 应用,了解一下  
参看：GPS精度因子  
参看：NMEA data

GPS定位要求要接收至少4颗卫星的位置才能完成定位，这是因为接收机的时钟和卫星的时钟存在差异，所以三颗卫星计算位置，另一颗卫星用来修正误差。

WGS84坐标系 地球坐标系，国际通用坐标系  
GCJ02坐标系 火星坐标系，WGS84坐标系加密后的坐标系；Google国内地图、高德、QQ地图 使用  
BD09坐标系 百度坐标系，GCJ02坐标系加密后的坐标系

HDOP（horizontal dilution of precision ）水平分量精度因子：为纬度和经度等误差平方和的开根号值。  
DOP值的大小与GPS定位的误差成正比，DOP值越大，定位误差越大，定位的精度就低

获取信号强度??  
查看相关手册，里面没有信号强度（GPMSS），只有信噪比（GPGSV）  
NMEA标准中称为SNR（信噪比）的字段通常被称为信号强度。 SNR是原始信号强度的间接但更有用的值。 它的范围从0到99，并且根据NMEA标准具有dB单位，但是各个制造商发送具有不同起始编号的不同数字范围，因此这些值本身不一定用于评估不同的单位。 给定gps中的工作值范围通常在最低值和最高值之间显示大约25到35的差异，但是0是特殊情况，并且可以显示在视图中但未被跟踪的卫星上。  
信噪比越大越好！！

原文：https://juyou.blog.csdn.net/article/details/82110535