Подключение GPS-трекера к Arduino. Получение и вывод GPS координат на Arduino

Система глобального позиционирования GPS уже плотно вошла в нашу жизнь. Сегодня сложно представить мобильный телефон без встроенного GPS-модуля. Эта спутниковая система навигации позволяет отслеживать любые объекты, определять их координаты и скорость перемещения. Теперь GPS доступна не только компаниям, разрабатывающим соответствующее оборудование, но и простым радиолюбителям, которые во всю уже используют популярные платы Arduino. В данном материале будет рассмотрено подключение миниатюрного GPS-трекера к плате Arduino Pro Mini. В качестве подопытного используется трекер PG03 MiniGPS.

Данный трекер помимо непосредственно географических координат показывает направление движения, пройденный путь и скорость перемещения. К сожалению, он не обеспечивает запись информации, поэтому, подключив его к Arduino, можно получить доступ к этим данным и делать с ними все, что захочется.

Сначала трекер нужно разобрать. Ниже показаны изображения разобранного GPS-трекера.

Сердцем трекера является GPS-чип Venus638FLP. Его 44-ый вывод является выходом интерфейса UART (TxD). Можно припаять провод непосредственно к этому выводу, а можно найти на плате контакт для тестирования, к которому также подключен данный вывод. Ниже показаны изображения расположения выводов микросхемы и способ подключения к нужному выводу.

Теперь возьмем компактную плату Arduino Pro Mini и модуль для SD-карт, чтобы записывать данные протокола NMEA. Схема соединений Arduino Pro Mini и модуля для SD-карт выглядит следующим образом:

Подключение выводов модуля для SD-карт:

GND к GND
VCC к 3.3 В
MISO к выводу 12
MOSI к выводу 11
SCK к выводу 13
CS к выводу 10

Подключение выводов GPS-трекера:

GND к GND
Вывод 2 (Arduino) к выводу 44 (GPS)

Питание лучше взять с GPS-трекера (3.7 В). Поскольку его аккумулятор имеет малую энергоемкость, то предпочтительно подключить внешний аккумулятор, например, от мобильного телефона на 1400 мАч, как показано на одном из рисунков выше.

Теперь нужно скачать библиотеку TinyGPS , также потребуется библиотека для работы с SD-картами и библиотека SoftwareSerial, которую можно найти в Arduino\libraries.

В нижеприведенном куске кода можно выбирать, какие данные записывать:

void gpsdump(TinyGPS &gps) { float flat, flon; // Lat, Long float fkmph = gps.f_speed_kmph(); // Speed in km/hr float falt = gps.f_altitude(); // +/- altitude in meters (seem to be elevation, in fact) float fc = gps.f_course(); // Course in degrees unsigned long age; gps.f_get_position(&flat, &flon, &age); Serial.print(” lat “); Serial.print(flat, 4); Serial.print(” lon “); Serial.print(flon, 4); Serial.print(” kms “); Serial.print(fkmph); Serial.print(” course “); Serial.print(fc); Serial.print(” elevation “); Serial.println(falt); /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

Загрузите скетч в Arduino, вставьте SD-карту, отформатированную в соответствии с FAT32 и имеющую в корне файл log.txt. Запустите последовательный монитор, и вы увидите данные, которые будут записываться на SD-карту.

GPS-модули позволяют вашему автономному устройству отслеживать свои координаты и параметры перемещения. Такая функциональность важна для всевозможных трекеров, умных ошейников и рюкзаков. В этой статье мы сделали попытку краткого обзора GPS-модулей и программ для работы с GPS на компьютере. Подключение к ардуино рассмотрено на примере наиболее популярного модуля NEO 6.0

Прежде чем приступать к подключению GPS к ардуино, нужно научиться тестировать сам модуль. Для этого нам обязательно понадобится программа, позволяющая показать статус устройства, количество пойманных спутников и другу тестовую информацию. Мы постарались собрать вместе наиболее популярный софт для работы с GPS на компьютере.

U-Center

Программа u-center используется для работы с GNSS-проемниками от фирмы U-Blox. С помощью этого программного обеспечения можно тестировать точность позиционирования, изменять конфигурацию ресивера и проводить общую диагностику, обрабатывать полученные данные и отображать их в режиме реального времени. Координаты приемник получает с помощью GPS, ГЛОНАСС. Полученную информацию можно экспортировать и показывать в картах Google Maps, Google Earth. Программа позволяет создавать двухмерные диаграммы, гистограммы и другие виды графиков. u-center можно использовать при работе с несколькими приемниками.

Возможности программного обеспечения U-Center:

Работа с Windows;
Чтение NMEA , SiRF данных, UBX;
Вывод полученных данных в виде текста и графиков;
Запись данных, и воспроизведение;
Полное управление модулем GPS;
Возможность изменения конфигурации GPS-модуля;
Запись новой конфигурации в модуль;
Запись конфигурации в файл формата.txt;
Обновление прошивки модуля;
Возможность холодного, теплого и горячего старта модуля.

Программа позволяет оценивать работоспособность приемника, анализировать его быстродействие и устанавливать его настройки. Помимо U-Center могут использоваться и другие программы, например, Visual GPS, Time Tools GPS Clock и другие.

Visual GPS

Эта программа используется для отображения GPS данных по протоколу NMEA 0183 в графическом виде. Программа позволяет записывать лог GPS данных в файл. Существует два режима работы в программе – в первом Visual GPS связывается с приемником GPS, а во втором Visual GPS считывает показания NMEA из файла. Программа имеет 4 основных окна – Signal Quality (качество сигнала), Navigation (навигация), Survey (исследование), Azimuth and Elevation (азимут и высота).

Time Tools GPS Clock

Эта программа работает на Windows и любых рабочих станциях, она проверяет время со стандартного приемника времени NMEA GPS, который подключен к компьютеру, и позволяет синхронизировать время на ПК. Отображается информация о времени, дате, состоянии GPS, полученная от приемника. Недостатком программы является невозможность высокоточного определения времени, так как GPS-устройства не имеют секундного импульса для последовательного порта компьютера.

GPS TrimbleStudio

Программное обеспечение используется для работы с приемником Copernicus в Windows. Программа отображает принимаемые навигационные данные. Полученные координаты можно отобрать на картах Google Maps, Microsoft Visual Earth. Все установленные настройки приемника можно сохранить в конфигурационном файле

Fugawi

Программа используется для планирования маршрута, GPS навигации в реальном времени. Программа позволяет записывать и сохранять маршруты и путевые точки на картах. Навигация производится как на суше, так и на воде и в воздухе. В программе используются различные виды цифровых карт – топографические карты, стандарты NOAA RNC, отсканированные копии бумажных карт, Fugawi Street Maps.

3D World Map

В этой программе можно увидеть землю в трехмерном виде. Используется как удобный географический справочник, в котором можно узнать информацию 269 странах и тридцати тысячах населенных пунктов, производить измерение между двумя точками, воспроизводить аудиозаписи.

Обзор GPS-модулей для Ардуино

Для работы с Ардуино существует большое количество различных GPS-модулей. С их помощью можно определять точное местоположение (географические координаты, высота над уровнем моря), скорость перемещения, дату, время.

Модуль EM-411. Устройство создано на базе высокопроизводительного чипа SiRF Star III, который обладает низким потреблением энергии. Модуль имеет большой объем памяти для сохранения данных альманаха, поддерживает стандартный протокол NMEA 0183. Время холодного старта составляет около 45 секунд.

VK2828U7G5LF. Этот модуль построен на базе чипа Ublox UBX-G7020-KT. С его помощью можно получать координаты по GPS и ГЛОНАСС. В приемнике имеется встроенная память, в которую можно сохранять настройки. Модуль оснащен встроенной керамической антенной, работает по протоколу NMEA 0183. Напряжение питания модуля 3,3-5В.

SKM53 GPS. Один из самых дешевых модулей, обладающий низким потреблением тока. Время холодного запуска примерно 36 секунд, горячего – 1 секунда. Для позиционирования используются 66 каналов, для слежения 22 канала. В модуле имеется встроенная GPS антенна, устройство обеспечивает высокую производительность навигации при различных условиях видимости.

Neo-6M GPS. Приемник производится компанией u-blox. В этом модуле используются новейшие технологии для получения точной информации о местоположении. Напряжение питания модуля 3-5В. Линейка устройств представлена типами G, Q, M, P, V и T со своими уникальными характеристиками. Время холодного старта около 27 секунд.

locosys 1513. Этот модуль поддерживает работу с GPS, ГЛОНАСС, Galileo, QZSS, SBAS. Базируется на чипе MediaTek MT333, который обладает низким энергопотреблением, высокой чувствительностью и стабильной работой в различных условиях. В приемнике имеется поддержка текстового протокола управления. Время холодного старта примерно 38 секунд.

Arduino GPS модуль GY-NEO6MV2

Модуль использует стандартный протокол NMEA 0183 для связи с GPS приемниками. Приемник представляет собой плату, на которой располагаются модуль NEO-6M-0-001, стабилизатор напряжения, энергонезависимая память, светодиод и аккумулятор.

Технические характеристики модуля:

Напряжение питания 3,3-5В;
Интерфейс UART 9600 8N1 3.3V;
Протокол NMEA;
Вес модуля 18 гр.;
Наличие EEPROM для сохранения настроек;
Наличие встроенной батареи;
Возможность подключения антенны к разъему U-FL;
Время холодного старта примерно 27 секунд, время горячего старта – 1 секунда;
Наличие более 50 каналов позиционирования;
Частота обновления 5 Гц;
Рабочие температуры от -40С до 85С.

Модуль широко используется для коптеров, определения текущего положения малоподвижных объектов и транспортных средств. Полученные координаты можно загрузить в карты Google Maps, Google Earth и другие.

После холодного старта модуля начинается скачивание альманаха. Время загрузки – не более 15 минут, в зависимости от условий и количество спутников в зоне видимости.

Распиновка: GND (земля), RX (вход для данных UART), TX (выход для данных UART), Vcc – питание от 3,3В до 5 В.

Для подключения потребуются модуль GY-NEO6MV2, плата Ардуино, провода, антенна GPS. Соединение контактов: VCC к 5V, GND к GND, RX к 9 пину на Ардуино, TX к 10 пину. Затем Ардуино нужно подключить к компьютеру через USB.

Для работы потребуется подключить несколько библиотек. SoftwareSerial – требуется для расширения аппаратных функций устройства и обработки задачи последовательной связи. Библиотека TinyGPS используется для преобразования сообщений NMEA в удобный для чтения формат.

Проверка работы через программу U-Center

Как упоминалось выше, модуль производится компанией u-blox, поэтому для настройки приемника используется программа U-Center.

При подключении к UART приемник отправляет сообщения при помощи протокола NMEA раз в секунду. С помощью программы можно настраивать передаваемые сообщения.

Чтобы настроить модуль, нужно подключить его через USB-UART(COM-UART) преобразователь. Настроить подключение можно с помощью меню Receiver-Port . Как только будет установлено соединение, загорится зеленый индикатор. Приемник начнет устанавливать соединения со спутниками, после чего на экране появятся текущие координаты, время и другая информация. Все сообщения появляются в окне Messages. В меню View – Messages можно выбрать сообщения, которые будут передаваться к микроконтроллеру. В зависимости от поставленной задачи, можно уменьшить количество отправляемых сообщений, что увеличит скорость обработки данных и облегчит алгоритм разбора сообщений контроллером.

Если не устанавливается связь со спутником, нужно проверить, подключена ли антенна. Затем нужно проверить напряжение питание, оно должно быть 5В. Если соединение так и не устанавливается, можно поместить модуль к окну или выйти на открытую территорию.

Посмотреть передающиеся данные можно через меню View.

Все сообщения начинаются символом $, следующие за ним символы – идентификаторы сообщения. GP- это глобальная система, следующие 3 буквы показывают, какая информация содержится.

RMC – наименьшая навигационная информация (время, дата, координаты, скорость, направление).

GGA – зафиксированная информация позиционирования. Записаны время, координаты, высота, статус определения местоположения, количество спутников.

Проверка работы через Arduino IDE

Работать с модулем можно также через стандартную среду разработки Arduino IDE. После подключения модуля к плате, нужно загрузить скетч и посмотреть на результат. Если на мониторе появится бессвязный набор знаков, нужно отрегулировать скорость интерфейса Ардуино с компьютером и скорость интерфейса модуля с контроллером.

Скетч для вывода данных о местоположении.

#include #include //подключение необходимых для работы библиотек TinyGPS gps; SoftwareSerial gpsSerial(8, 9); //номера пинов, к которым подключен модуль (RX, TX) bool newdata = false; unsigned long start; long lat, lon; unsigned long time, date; void setup(){ gpsSerial.begin(9600); // установка скорости обмена с приемником Serial.begin(9600); Serial.println("Waiting data of GPS..."); } void loop(){ if (millis() - start > 1000) //установка задержки в одну секунду между обновлением данных { newdata = readgps(); if (newdata) { start = millis(); gps.get_position(&lat, &lon); gps.get_datetime(&date, &time); Serial.print("Lat: "); Serial.print(lat); Serial.print(" Long: "); Serial.print(lon); Serial.print(" Date: "); Serial.print(date); Serial.print(" Time: "); Serial.println(time); }} } // проверка наличия данных bool readgps() { while (gpsSerial.available()) { int b = gpsSerial.read(); //в библиотеке TinyGPS имеется ошибка: не обрабатываются данные с \r и \n if("\r" != b) { if (gps.encode(b)) return true; } } return false; }

После того, как код будет залит, нужно подождать несколько секунд (время холодного старта), чтобы устройство смогло определить местоположение и начать показывать координаты. Как только устройство начнет свою работу, на плате будет мигать светодиод.

В мониторе порта появятся данные широты и долготы. Также будет получено значение текущей даты и времени по Гринвичу. Установить свой часовой пояс можно вручную – это делается в строке Serial.print(static_cast(hour+8));

Заключение

Как видим, для начал работы с GPS не требуется каких-то совсем уж сложных манипуляций. На помощь приходят готовые модули или шилды, взаимодействующие с Arduino через UART. Для облегчения написания скетчей можно использовать готовые библиотеки. Кроме того, любой GPS-модуль можно протестировать без Ардуино, подключив к компьютеру и воспользовавшись специальным софтом. Обзор наиболее популярных программ мы привели в этой статье.

Что такое GPS?

Глобальная система позиционирования (GPS) – это спутниковая навигационная система, состоящая по меньшей мере из 24 спутников. GPS работает в любых погодных условиях в любой точке мира 24 часа в сутки без абонентской платы или платы за установку. Система GPS идеальна для определения местоположения в радиолюбительских проектах с использованием Arduino.

Как работает GPS?

Спутники GPS кружат вокруг Земли два раза в день на точной орбите. Каждый спутник передает уникальный сигнал и параметры орбиты, которые позволяют устройствам GPS декодировать и вычислять точное местоположение спутника. GPS-приемники используют эту информацию и трилатерацию для расчета точного местоположения пользователя. По сути, GPS-приемник измеряет расстояние до каждого спутника относительно количества времени, которое требуется для приема передаваемого сигнала. При измерениях расстояния от нескольких спутников приемник может определить положение пользователя и отобразить его.

Чтобы вычислить ваше положение в двумерном пространстве (широта и долгота) и движение, GPS-приемник должен принимать сигналы не менее 3 спутников. При наличии 4 или более спутников приемник может определить ваше трехмерное положение (широта, долгота и высота). Как правило, приемник GPS будет отслеживать 8 или более спутников, но это зависит от времени суток и того, где вы находитесь на земле. Как только ваша позиция будет определена, модуль GPS сможет рассчитать другую информацию, такую как скорость, расстояние до пункта назначения и т.д.

Спутники GPS передают по меньшей мере 2 маломощных радиосигнала. Сигналы движутся по линии прямой видимости, то есть они будут проходить сквозь облака, стекло и пластик, но не будут проходить через большинство твердых объектов, таких как здания и горы. Однако современные приемники более чувствительны и обычно могут отслеживать эти сигналы в помещениях. Сигнал GPS содержит 3 различных типа информации. Во-первых, это псевдослучайный код, то есть ID-код, который идентифицирует, какой спутник передает информацию. Во-вторых, данные эфемерид – необходимы для определения местоположения спутника и дают важную информацию о состоянии спутника, текущую дату и время. В-третьих, данные альманаха, которые сообщают GPS-приемнику, где каждый спутник GPS должен быть в определенное время в течение дня, и отображают информацию об орбите для этого спутника и каждого другого спутника в системе.

Подключение GPS-модуля NEO-6m к Arduino

Добавить в Arduino-проект возможности GPS довольно просто. Нужно лишь подключить к плате Arduino GPS-модуль, например, NEO-6m. Схема подключения показана ниже. Для лучшего приема сигналов к GPS-модулю желательно присоединить антенну.

Код взаимодействия Arduino и GPS-модуля NEO-6m

Ниже представлен код (скетч), позволяющий получать данные от GPS-модуля и выводить их на экран LCD-дисплея.

#include #include #include float lat = 28.5458,lon = 77.1703; // создать переменную для объекта широты и долготы SoftwareSerial gpsSerial(3,4); // линии RX, TX LiquidCrystal lcd(A0,A1,A2,A3,A4,A5); TinyGPS gps; // создать gps-объект void setup(){ Serial.begin(9600); // последовательный порт //Serial.println("The GPS Received Signal:"); gpsSerial.begin(9600); // подключить GPS-датчик lcd.begin(16,2); } void loop(){ while(gpsSerial.available()){ // проверить данные gps if(gps.encode(gpsSerial.read())) // декодировать данные gps { gps.f_get_position(&lat,&lon); // получить широту и долготу // отобразить положение lcd.clear(); lcd.setCursor(1,0); lcd.print("GPS Signal"); //Serial.print("Position: "); //Serial.print("Latitude:"); //Serial.print(lat,6); //Serial.print(";"); //Serial.print("Longitude:"); //Serial.println(lon,6); lcd.setCursor(1,0); lcd.print("LAT:"); lcd.setCursor(5,0); lcd.print(lat); //Serial.print(lat); //Serial.print(" "); lcd.setCursor(0,1); lcd.print(",LON:"); lcd.setCursor(5,1); lcd.print(lon); } } String latitude = String(lat,6); String longitude = String(lon,6); Serial.println(latitude+";"+longitude); delay(1000); }

После нескольких экспериментов с ардуиной решил сделать простенький GPS-tracker.
Используется Arduino Mega 2560 (Arduino Uno), SIM900 - GSM/GPRS модуль (для отправки информации на сервер), GPS приёмник SKM53 GPS.
Всё закуплено на ebay.com, в сумме около 1500 р (примерно 500р ардуина, немного меньше - GSM модуль, немного больше - GPS).

GPS приемник

Для начала нужно разобраться с работой с GPS. Выбранный модуль - один из самых дешевых и простых. Тем не менее, производитель обещает наличие батарейки для сохранения данных о спутниках. По даташиту, холодный старт должен занимать 36 секунд, однако, в моих условиях (10 этаж с подоконника, вполтную зданий нет) это заняло аж 20 минут. Следующий старт, однако, уже 2 минуты.

Важный параметр устройств, подключаемых к ардуине - энергопотребление. Если перегрузить преобразователь ардуины, она может сгореть. Для используемого приемника максимальное энергопотребление - 45mA @ 3.3v. Зачем в спецификации указывать силу тока на напряжении, отличном от требуемого (5V), для меня загадка. Тем не менее, 45 mA преобразователь ардуины выдержит.

Подключение

GPS не управляемый, хотя и имеет RX пин. Для чего - неизвестно. Основное, что можно делать с этим приемником - читать данные по протоколу NMEA с TX пина. Уровни - 5V, как раз для ардуины, скорость - 9600 бод. Подключаю VIN в VCC ардуины, GND в GND, TX в RX соответствующего serial. Читаю данные сначала вручную, затем с использованием библиотеки TinyGPS. На удивление, всё читается. После перехода на Uno пришлось использовать SoftwareSerial, и тут начались проблемы - теряется часть символов сообщения. Это не очень критично, так как TinyGPS отсекает невалидные сообщения, но довольно неприятно: о частоте в 1Гц можно забыть.

Небольшое замечание относительно SoftwareSerial: на Uno нет хардверных портов, поэтому приходится использовать программный. Так вот, он может принимать данные только на пине, на котором плата поддерживает прерывания. В случае Uno это 2 и 3. Мало того, данные одновременно может получать только один такой порт.

Вот так выглядит «тестовый стенд».

GSM приемник/передатчик

Теперь начинается более интересная часть. GSM модуль - SIM900. Он поддерживает GSM и GPRS. Ни EDGE, ни уж тем более 3G, не поддерживаются. Для передачи данных о координатах это, вероятно, хорошо - не будет задержек и проблем при переключении между режимами, плюс GPRS сейчас есть почти везде. Однако, для каких-то более сложных приложений этого уже может не хватить.

Подключение

Модуль управляется также по последовательному порту, с тем же уровнем - 5V. И здесь нам уже понадобятся и RX, и TX. Модуль - shield, то есть, он устанавливается на ардуину. Причем совместим как с mega, так и с uno. Скорость по умолчанию - 115200.

Собираем на Mega, и тут нас ждет первый неприятный сюрприз: TX пин модуля попадает на 7й пин меги. На 7м пину меги недоступны прерывания, а значит, придется соединить 7й пин, скажем, с 6м, на котором прерывания возможны. Таким образом, потратим один пин ардуины впустую. Ну, для меги это не очень страшно - всё-таки пинов хватает. А вот для Uno это уже сложнее (напоминаю, там всего 2 пина, поддерживающих прерывания - 2 и 3). В качестве решения этой проблемы можно предложить не устанавливать модуль на ардуину, а соединить его проводами. Тогда можно использовать Serial1.

После подключения пытаемся «поговорить» с модулем (не забываем его включить). Выбираем скорость порта - 115200, при этом хорошо, если все встроенные последовательные порты (4 на меге, 1 на uno) и все программные работают на одной скорости. Так можно добиться более устойчивой передачи данных. Почему - не знаю, хотя и догадываюсь.

Итак, пишем примитивный код для проброса данных между последовательными портами, отправляем atz, в ответ тишина. Что такое? А, case sensitive. ATZ, получаем OK. Ура, модуль нас слышит. А не позвонить ли нам ради интереса? ATD +7499… Звонит городской телефон, из ардуины идет дымок, ноутбук вырубается. Сгорел преобразователь Arduino. Было плохой идеей кормить его 19 вольтами, хотя и написано, что он может работать от 6 до 20V, рекомендуют 7-12V. В даташите на GSM модуль нигде не сказано о потребляемой мощности под нагрузкой. Ну что ж, Mega отправляется в склад запчастей. С замиранием сердца включаю ноутбук, получивший +19V по +5V линии от USB. Работает, и даже USB не выгорели. Спасибо Lenovo за защиту.

После выгорания преобразователя я поискал потребляемый ток. Так вот, пиковый - 2А, типичный - 0.5А. Такое явно не под силу преобразователю ардуины. Нужно отдельное питание.

Программирование

Модуль предоставляет широкие возможности передачи данных. Начиная от голосовых вызовов и SMS и заканчивая, собственно, GPRS. Причем для последнего есть возможность выполнить HTTP запрос при помощи AT команд. Придется отправить несколько, но это того стоит: формировать запрос вручную не очень-то хочется. Есть пара ньюансов с открытием канала передачи данных по GPRS - помните классические AT+CGDCONT=1,«IP»,«apn»? Так вот, тут то же самое нужно, но слегка хитрее.

Для получения страницы по определенному URL нужно послать следующие команды:

AT+SAPBR=1,1 //Открыть несущую (Carrier) AT+SAPBR=3,1,"CONTYPE","GPRS" //тип подключения - GPRS AT+SAPBR=3,1,"APN","internet" //APN, для Мегафона - internet AT+HTTPINIT //Инициализировать HTTP AT+HTTPPARA="CID",1 //Carrier ID для использования. AT+HTTPPARA="URL","http://www.example.com/GpsTracking/record.php?Lat=%ld&Lng=%ld" //Собственно URL, после sprintf с координатами AT+HTTPACTION=0 //Запросить данные методом GET //дождаться ответа AT+HTTPTERM //остановить HTTP

В результате, при наличии соединения, получим ответ от сервера. То есть, фактически, мы уже умеем отправлять данные о координатах, если сервер принимает их по GET.

Питание

Поскольку питать GSM модуль от преобразователя Arduino, как я выяснил, плохая идея, было решено купить преобразователь 12v->5v, 3A, на том же ebay. Однако, модулю не нравится питание в 5в. Идем на хак: подключаем 5в в пин, с которого приходит 5в от ардуины. Тогда встроенный преобразователь модуля (существенно мощнее преобразователя ардуины, MIC 29302WU) сделает из 5в то, что нужно модулю.

Сервер

Сервер написал примитивный - хранение координат и рисование на Яндекс.картах. В дальнейшем возможно добавление разных фич, включая поддержку многих пользователей, статус «на охране/не на охране», состояние систем автомобиля (зажигание, фары и пр.), возможно даже управление системами автомобиля. Конечно, с соответствующей поддержкой трекера, плавно превращающегося в полновесную сигнализацию.

Полевые испытания

Вот так выглядит собранный девайс, без корпуса:

После установки преобразователя питания и укладывания в корпус от дохлого DSL модема система выглядит так:

Припаивал провода, вынул несколько контактов из колодок ардуины. Выглядят так:

Подключил 12В в машине, проехался по Москве, получил трек:

Трек получается рваным. Причина в том, что отправка данных по GPRS занимает относительно много времени, и в это время координаты не считываются. Это явная ошибка программирования. Лечится во-первых, отправкой сразу пачки координат со временем, во-вторых, асинхронной работой с GPRS модулем.

Существует немало GPS-модулей и шилдов для Arduino, но многие из них довольно недешевы. Если вам в вашем проекте по каким-то причинам нужен GPS, самым дешевым (не в ущерб качеству!) из известных мне вариантов будет модуль на базе чипа NEO-6M. На AliExpress такие модули продаются за 230 рублей (4 $) с учетом доставки в Россию. Давайте же попробуем разобраться, как с ними работать.

Примечание: Как правило, GPS не работает в доме. Чтобы поймать сигнал от спутников, с модулем нужно выйти на улицу или на балкон, или хотя бы положить его рядом с окном. Кроме того, GPS может плохо ловить в облачную погоду. Учтите также, что даже на открытом воздухе и в хорошую погоду при первом включении модулю может потребоваться несколько минут на инициализацию.

К Arduino модуль подключается не сложно, так как питается он от 5 В, а данные передает по UART на скорости 9600 бод. Когда модуль находит достаточное количество спутников для определения своего местоположения, он начинает мигать синим светодиодом и передавать по UART раз в секунду что-то вроде:

$GPRMC,160709.00,A,5546.7229,N,03749.47557,E,2.578,228.26,170617,A*69
$GPVTG,228.26,T,M,2.578,N,4.774,K,A*39
$GPGGA,160709.00,5546.792,N,03749.475,E,1,07,4.00,172.3,M,13.3,M,*5C
$GPGSA,A,3,13,20,18,30,21,15,6.45,3.95,5.11*02

Тут на глаз несложно найти текущие координаты (5546.79229,N и 03749.47557,E), а также дату (170617) и время в UTC (160709). Цифры в конце строк после звездочки — это контрольные суммы. Стоит отметить, что если модуль еще не определил свои GPS-координаты, он передает по UART немного другие данные. Подробное описание того, как декодировать все эти данные можно найти в документе под названием U-blox 6 Receiver Description Including Protocol Specification .

Несмотря на то, что написать свой парсер достаточно просто, их написано и отлажено уже достаточно, чтобы не тратить на это свое время. Лично я воспользовался библиотекой TinyGPSPlus . Код прошивки:

#include
#include
#include "LiquidCrystal_I2C.h"
#include "TinyGPS++.h"

const int DELAY = 100 ;
const int SWITCH_TIME = 5000 ;

LiquidCrystal_I2C lcd(0x3F , 16 , 2 ) ;
SoftwareSerial gps_serial(A3, A2) ; /* RX, TX */
TinyGPSPlus gps_parser;

void setup()
{
Serial.begin (9600 ) ;
gps_serial.begin (9600 ) ;
lcd.begin () ;
}

String twoDigits(int x) {
if (x < 10 ) return "0" + String(x) ;
else return String(x) ;
}

int currentModeTime = 0 ;
bool showLocation = false ;

void loop() {
while (gps_serial.available () > 0 ) {
char temp = gps_serial.read () ;
Serial.write (temp) ;
gps_parser.encode (temp) ;
}

String lat = "Unknown " ;
String lng = "location " ;
if (gps_parser.location .isValid () ) {
lat = "Lat: " + String(gps_parser.location .lat () , 6 ) ;
lng = "Lng: " + String(gps_parser.location .lng () , 6 ) ;
}

String date = "Unknown date " ;
if (gps_parser.date .isValid () ) {
date = twoDigits(gps_parser.date .day () ) + "/" +
twoDigits(gps_parser.date .month () ) + "/" +
String(gps_parser.date .year () ) + " " ;
}

String time = "Unknown time " ;
if (gps_parser.time .isValid () ) {
time = twoDigits(gps_parser.time .hour () ) + ":" +
twoDigits(gps_parser.time .minute () ) + ":" +
twoDigits(gps_parser.time .second () ) + " UTC " ;
}

if (showLocation) {
lcd.setCursor (0 , 0 ) ;
lcd.print (lat) ;
lcd.setCursor (0 , 1 ) ;
lcd.print (lng) ;
} else { // show date and time
lcd.setCursor (0 , 0 ) ;
lcd.print (date) ;
lcd.setCursor (0 , 1 ) ;
lcd.print (time ) ;
}

Delay(DELAY) ;
currentModeTime + = DELAY;
if (currentModeTime >= SWITCH_TIME) {
lcd.clear () ;
showLocation = ! showLocation;
currentModeTime = 0 ;
}
}

Соответствующее устройство в действии.