GPS-G03A(H)模塊在ARM系統中的應用

李曉強

（西安理工大學 高等技術學院，陜西 西安 710082）

0 引言

當前GPS技術在我國主要應用于大地測量、工程測量、地球動力學、海洋測量和水下地形測繪等。此外，在軍事國防、智能交通、農業氣象、環境監測、航天航空、物理探礦、姿態測定等領域，也都開展了GPS技術的研究和應用[1]。目前，此類系統以單片機和DSP作為主控器較多。進入本世紀以來，由于ARM處理器的高速發展，及其與單片機相比具有32位的內核、較高的運算速度、豐富的片內集成以及較強的運算能力的特點，同時其結構的簡單使ARM內核非常小，相對DSP器件的功耗也非常低[1]。因此本文使用ARM作為主控器與GPS－G03A(H)構建系統。

1 系統總體構成

系統主要由計算機主控芯片LPC2214、GPS－G03A(H)、外擴存儲器、通訊接口、電源以及其它工作所需其他輔助電路組成構成。

2 GPS-G03A(H)特性

GPS－G03A(H)是一款超低功耗的GPS天線接收一體機，內置UBLOX公司的小型封裝GPS模塊LEA－4H和接收天線，提供一路 3V（兼容 5V TTL輸入電平）串 口，支持 3.15到 5.25V范圍內的工作電壓輸入以及一路 RS232標準串口，并支持靈敏度、串口通訊波特率設置[2]。LEA－4H內集成CPU可直接解算出經緯度，時間和速度等信息，在接收到衛星信號數目足夠（>4個）的情況下還能給出海拔高度和絕對高度信息，定位結果從串口輸出。其信號輸出格式兼容NEMA和UBX Binary等多種數據輸出格式，默認為NEMA輸出，協議數據解釋見表1所示。

表1 NMEA協議GPGGA格式說明

3 通訊接口設計

GPS－G03A(H)與LPC2214以RS232串口形式傳輸數據。LPC2214包含兩個UART異步串行通訊接口，分別為UART0和UART1，其結構和寄存器符合16C550工業標準。[3]由于UART使用的是TTL定義的高低電平，與RS232定義的高低電平完全不同。RS232標準采用負邏輯方式，標準邏輯“1”對應－3V～15V 電平，標準邏輯“0”對應+3V～+15V 電平。LPC2214采用的 TTL標準邏輯“1”對應+2V～+3.3V 電平，標準邏輯“0”對應+0V～+0.4V電平.所以在應用時我們要使其進行通訊必須進行電平信號的轉換。由于系統電源為3.3V所以我們選擇工作電壓為3.3V的SP323E芯片進行UART的TTL電平與RS232通訊的轉換。接口擴展如圖1所示。

圖1 擴展串口電路

4 通訊

LPC2214芯片共2個UART串口UART0和UART1，使用時對串口進行初始化設置，根據與之通訊的設備通過相應寄存器設置通訊波特率（例如我們選用GPS接收機采用波特率為9600），當波特率設置不正確時一般無法通訊，但有時也會收到一系列錯誤信息要注意辨別。串口工作模式 （8位數據位，1位停止位，無奇偶校驗），通過UxLCR進行設置。初始化完成后就可以編程進行數據的接收和發送，根據我們選用GPS接收機實際情況對UART0接收數據進行判斷是否GPGGA格式，然后進行存儲，通過UART1發送到上位機進行顯示以判斷數據正確性。

在使用時，GPS需要通過其設置軟件u－center對其發送數據格式以及通訊波特率進行設置，我們設置數據格式為NMEA－GPGGA，波特率9600。打開軟件左上角第三行工具欄中方波形狀圖標可設置波特率，數據格式可在左欄中進行設置，設置值存入模塊就可以對模塊數據進行接收。

5 實驗及結果

進行合理設置之后，與控制電路串口連接，利用主控器UART0接收GPS數據，再利用UART1發回計算機串口得到數據如圖2所示，為了能看到完整信息顯示選擇十六進制顯示。選中部分為一條信息，16進制ASCII翻成字符如下：

圖2 GPS接收數據串口顯示

$GPGGA,114231.00,3413.29338,N,10859.19597,E,1,08,6.10,454.5,M,-28.3,M,,*7D

根據協議解讀可知，時間 （UTC時間）是11：42：31，北緯34°13'17.6028''東經108°59'11.7582''海拔高度454.5米。其中經緯度小數點之前是度分，60進制。小數點之后，是10進制表示分，所以要進行轉換才是秒的值。0D 0A為回車換行表示信息結束。

定位結果與本地經緯度以及海拔高度符合，數據正確。經過實驗證明本系統工作可靠能提供有效的GPS定位數據。

［1］胡延霖，蘇永振，陳暉.基于ARM的無人機飛行控制系統的硬件實現[J].戰術導彈技術，2006.

［2］GPS-G03A(H)產品說明書[Z].中國電子器件工業總公司，2005.

［3］周立功.ARM嵌入式系統基礎教程[M].北京航空航天大學出版社，2005.

［4］周立功.ARM嵌入式系統實驗教程（一）[M].北京航空航天大學出版社，2005.

［5］David Seal.ARM Architecture Reference Manual Second Edition[M].Pearson Education Limited.

［6］馬忠梅，等.ARM嵌入式處理器結構與應用基礎[M].北京:北京航空航天大學出版社，2003.