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關于Arduino Mega與NEO 6M GPS模塊接口的教程

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資料介紹

描述

我發現沒有關于 Arduino Mega 與 NEO-6M GPS 模塊接口的教程，所以我決定制作一個。希望你喜歡！

所需組件

硬件

Arduino 超級 ==> 30 美元
Neo-6M GPS 模塊 ==> $30

軟件

Arduino IDE

該項目的總成本為60美元。

全球定位系統信息

什么是全球定位系統？

全球定位系統 (GPS) 是一種基于衛星的導航系統，由至少 24 顆衛星組成。GPS 全天 24 小時在任何天氣條件下工作，在世界任何地方工作，無需訂閱費或設置費。

GPS的工作原理

GPS 衛星在精確的軌道上每天繞地球兩次。每顆衛星都傳輸獨特的信號和軌道參數，使 GPS 設備能夠解碼和計算衛星的精確位置。GPS 接收器使用此信息和三邊測量來計算用戶的確切位置。本質上，GPS 接收器通過接收發射信號所需的時間量來測量到每顆衛星的距離。通過更多衛星的距離測量，接收器可以確定用戶的位置并顯示它。

要計算您的二維位置（緯度和經度）并跟蹤運動，GPS 接收器必須鎖定至少 3 顆衛星的信號。通過 4 顆或更多衛星，接收器可以確定您的 3-D 位置（緯度、經度和高度）。通常，GPS 接收器將跟蹤 8 顆或更多衛星，但這取決于一天中的時間和您在地球上的位置。確定您的位置后，GPS 單元可以計算其他信息，例如

速度
軸承
追蹤
行程范圍
到目的地的距離

什么是信號

GPS 衛星至少傳輸 2 個低功率無線電信號。信號通過視線傳播，這意味著它們將穿過云層、玻璃和塑料，但不會穿過大多數固體物體，例如建筑物和山脈。然而，現代接收器更敏感，通常可以跟蹤房屋。GPS 信號包含 3 種不同類型的信息

偽隨機碼

它是一個 ID 代碼，用于識別正在傳輸信息的衛星。您可以在設備的衛星頁面上查看從哪些衛星接收信號。

星歷數據

需要星歷數據來確定衛星的位置，并提供有關衛星健康狀況、當前日期和時間的重要信息。

年歷數據

年歷數據告訴 GPS 接收器，每顆 GPS 衛星在一天中的任何時間都應該在哪里，并顯示該衛星和系統中所有其他衛星的軌道信息。

Neo-6M GPS模塊

NEO-6M GPS模塊如下圖所示。它帶有一個外部天線，不帶有插頭引腳。所以你需要焊接它。

NEO-6M GPS模塊概述

NEO-6M GPS芯片

該模塊的核心是 u-blox 的 NEO-6M GPS 芯片。它可以在 50 個通道上跟蹤多達 22 顆衛星，并達到業界最高水平的靈敏度，即 -161 dB 跟蹤，同時僅消耗 45mA 電源電流。u-blox 6 定位引擎還擁有不到 1 秒的首次定位時間 (TTFF)。該芯片提供的最佳功能之一是省電模式 (PSM)。它可以通過選擇性地打開和關閉接收器的某些部分來降低系統功耗。這將模塊的功耗顯著降低至僅 11mA，使其適用于 GPS 手表等對功率敏感的應用。NEO-6M GPS 芯片的必要數據引腳被拆分為“0.1” 間距接頭。這包括通過 UART 與微控制器通信所需的引腳。

注意：- 模塊支持波特率從 4800bps 到 230400bps，默認波特率為 9600。

位置固定 LED 指示燈

NEO-6M GPS 模塊上有一個 LED，用于指示定位狀態。它會根據它所處的狀態以不同的速率閃爍

No Blinking ==> 表示正在搜索衛星
每 1 秒閃爍一次- 表示已找到定位

3.3V LDO 穩壓器

NEO-6M 芯片的工作電壓為 2.7 至 3.6V。但是，該模塊配備了MICREL的MIC5205超低壓差3V3穩壓器。邏輯引腳也可以承受 5 伏電壓，因此我們可以輕松地將其連接到 Arduino 或任何 5V 邏輯微控制器，而無需使用任何邏輯電平轉換器。

電池和 EEPROM

該模塊配備一個 HK24C32 兩線串行 EEPROM。它大小為4KB，通過I2C連接到NEO-6M芯片。模塊還包含一個可充電紐扣電池，用作超級電容器。

EEPROM 與電池一起有助于保留電池支持的 RAM (BBR)。BBR 包含時鐘數據、最新位置數據（GNSS 或位數據）和模塊配置。但它并不意味著永久數據存儲。

由于電池保留時鐘和最后位置，首次定位時間 (TTFF) 顯著減少到 1 秒。這允許更快的位置鎖定。

如果沒有電池，GPS 總是冷啟動，因此初始 GPS 鎖定需要更多時間。通電時電池會自動充電，并且可以在沒有電源的情況下保持數據長達兩周。

引腳排列

GND 是接地引腳，需要連接到 Arduino 上的 GND 引腳。
TxD（發送器）引腳用于串行通信。
RxD（接收器）引腳用于串行通信。
VCC 為模塊供電。您可以直接將其連接到 Arduino 上的 5V 引腳。

阿杜諾兆

Arduino 是一個基于易于使用的硬件和軟件的開源電子平臺。Arduino 板能夠讀取輸入——傳感器上的光、按鈕上的手指或 Twitter 消息——并將其轉換為輸出——激活電機、打開 LED、在線發布內容。您可以通過向板上的微控制器發送一組指令來告訴您的板該做什么。為此，您需要使用 Arduino 編程語言（基于 Wiring）和基于 Processing 的 Arduino 軟件 (IDE)。

Arduino Mega 2560 是基于 Atmega2560 的微控制器板。

板上集成了 54 個數字 I/O 引腳和 16 個模擬引腳，這使得該設備獨一無二并與眾不同。在 54 個數字 I/O 中，15 個用于 PWM（脈沖寬度調制）。
16MHz頻率的晶體振蕩器。
該板帶有 USB 電纜端口，用于將代碼從計算機連接和傳輸到板。
直流電源插孔與用于為電路板供電的電路板耦合。
該板帶有兩個電壓調節器，即 5V 和 3.3V，可根據要求靈活調節電壓。
有一個復位按鈕和 4 個稱為 USART 的硬件串行端口，可產生最大的通信設置速度。
有三種方式為電路板供電。您可以使用 USB 電纜為電路板供電并將代碼傳輸到電路板，也可以使用電路板的 Vin 或通過電源插孔或電池為其供電。

規格

引腳排列

引腳說明

5V & 3.3V ==>此引腳用于提供 5V 左右的輸出穩壓。該穩壓電源為板上的控制器和其他組件供電。它可以從電路板的 Vin 或 USB 電纜或其他穩壓 5V 電壓電源獲得。而另一個電壓調節由 3.3V 引腳提供。它可以消耗的最大功率為50mA。
GND ==>板上有 5 個接地引腳，這在項目需要多個接地引腳時非常有用。
復位==> 此引腳用于復位電路板。將此引腳設置為低電平將重置電路板。
Vin ==> 它是提供給電路板的輸入電壓，范圍從 7V 到 20V。電源插孔提供的電壓可通過此引腳訪問。但是，通過該引腳到電路板的輸出電壓將自動設置為 5V。
串行通信==> RXD 和 TXD 是用于發送和接收串行數據的串行引腳，即 Rx 表示數據的傳輸，而 Tx 用于接收數據。使用這些串行引腳的四種組合，其中串行 0 包含 RX(0) 和 TX(1)，串行 1 包含 TX(18) 和 RX(19)，串行 2 包含 TX(16) 和 RX(17)，串行 3 包含 TX(14) 和 RX(15)。
外部中斷==> 六個引腳用于創建外部中斷，即中斷 0(0)、中斷 1(3)、中斷 2(21)、中斷 3(20)、中斷 4(19)、中斷 5(18)。這些引腳通過多種方式產生中斷，即提供低值、上升沿或下降沿或改變中斷引腳的值。
LED ==> 該板帶有連接到數字引腳 13 的內置 LED。該引腳的高值將打開 LED，低值將其關閉。
AREF ==> AREF 代表模擬參考電壓，它是模擬輸入的參考電壓。
模擬引腳==> 板上有 16 個模擬引腳，標記為 A0 到 A15。需要注意的是，所有這些模擬引腳都可以用作數字 I/O 引腳。每個模擬引腳都有 10 位分辨率。這些引腳可以測量從地到 5V 的電壓。但是，可以使用 AREF 和analogReference() 函數更改上限值。
I2C ==> 20 和 21 兩個引腳支持 I2C 通信，其中 20 代表 SDA（串行數據線，主要用于保存數據），21 代表 SCL（串行時鐘線，主要用于提供設備之間的數據同步）
SPI 通信==> SPI 代表串行外圍接口，用于在控制器和其他外圍組件之間傳輸數據。四個引腳即 50 (MISO)、51 (MOSI)、52 (SCK)、53 (SS) 用于 SPI 通信。