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关于Arduino Mega与NEO 6M GPS模块接口的教程

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资料介绍

描述

我发现没有关于 Arduino Mega 与 NEO-6M GPS 模块接口的教程，所以我决定制作一个。希望你喜欢！

所需组件

硬件

Arduino 超级 ==> 30 美元
Neo-6M GPS 模块 ==> $30

软件

Arduino IDE

该项目的总成本为60美元。

全球定位系统信息

什么是全球定位系统？

全球定位系统 (GPS) 是一种基于卫星的导航系统，由至少 24 颗卫星组成。GPS 全天 24 小时在任何天气条件下工作，在世界任何地方工作，无需订阅费或设置费。

GPS的工作原理

GPS 卫星在精确的轨道上每天绕地球两次。每颗卫星都传输独特的信号和轨道参数，使 GPS 设备能够解码和计算卫星的精确位置。GPS 接收器使用此信息和三边测量来计算用户的确切位置。本质上，GPS 接收器通过接收发射信号所需的时间量来测量到每颗卫星的距离。通过更多卫星的距离测量，接收器可以确定用户的位置并显示它。

要计算您的二维位置（纬度和经度）并跟踪运动，GPS 接收器必须锁定至少 3 颗卫星的信号。通过 4 颗或更多卫星，接收器可以确定您的 3-D 位置（纬度、经度和高度）。通常，GPS 接收器将跟踪 8 颗或更多卫星，但这取决于一天中的时间和您在地球上的位置。确定您的位置后，GPS 单元可以计算其他信息，例如

速度
轴承
追踪
行程范围
到目的地的距离

什么是信号

GPS 卫星至少传输 2 个低功率无线电信号。信号通过视线传播，这意味着它们将穿过云层、玻璃和塑料，但不会穿过大多数固体物体，例如建筑物和山脉。然而，现代接收器更敏感，通常可以跟踪房屋。GPS 信号包含 3 种不同类型的信息

伪随机码

它是一个 ID 代码，用于识别正在传输信息的卫星。您可以在设备的卫星页面上查看从哪些卫星接收信号。

星历数据

需要星历数据来确定卫星的位置，并提供有关卫星健康状况、当前日期和时间的重要信息。

年历数据

年历数据告诉 GPS 接收器，每颗 GPS 卫星在一天中的任何时间都应该在哪里，并显示该卫星和系统中所有其他卫星的轨道信息。

Neo-6M GPS模块

NEO-6M GPS模块如下图所示。它带有一个外部天线，不带有插头引脚。所以你需要焊接它。

NEO-6M GPS模块概述

NEO-6M GPS芯片

该模块的核心是 u-blox 的 NEO-6M GPS 芯片。它可以在 50 个通道上跟踪多达 22 颗卫星，并达到业界最高水平的灵敏度，即 -161 dB 跟踪，同时仅消耗 45mA 电源电流。u-blox 6 定位引擎还拥有不到 1 秒的首次定位时间 (TTFF)。该芯片提供的最佳功能之一是省电模式 (PSM)。它可以通过选择性地打开和关闭接收器的某些部分来降低系统功耗。这将模块的功耗显着降低至仅 11mA，使其适用于 GPS 手表等对功率敏感的应用。NEO-6M GPS 芯片的必要数据引脚被拆分为“0.1” 间距接头。这包括通过 UART 与微控制器通信所需的引脚。

注意：- 模块支持波特率从 4800bps 到 230400bps，默认波特率为 9600。

位置固定 LED 指示灯

NEO-6M GPS 模块上有一个 LED，用于指示定位状态。它会根据它所处的状态以不同的速率闪烁

No Blinking ==> 表示正在搜索卫星
每 1 秒闪烁一次- 表示已找到定位

3.3V LDO 稳压器

NEO-6M 芯片的工作电压为 2.7 至 3.6V。但是，该模块配备了MICREL的MIC5205超低压差3V3稳压器。逻辑引脚也可以承受 5 伏电压，因此我们可以轻松地将其连接到 Arduino 或任何 5V 逻辑微控制器，而无需使用任何逻辑电平转换器。

电池和 EEPROM

该模块配备一个 HK24C32 两线串行 EEPROM。它大小为4KB，通过I2C连接到NEO-6M芯片。模块还包含一个可充电纽扣电池，用作超级电容器。

EEPROM 与电池一起有助于保留电池支持的 RAM (BBR)。BBR 包含时钟数据、最新位置数据（GNSS 或位数据）和模块配置。但它并不意味着永久数据存储。

由于电池保留时钟和最后位置，首次定位时间 (TTFF) 显着减少到 1 秒。这允许更快的位置锁定。

如果没有电池，GPS 总是冷启动，因此初始 GPS 锁定需要更多时间。通电时电池会自动充电，并且可以在没有电源的情况下保持数据长达两周。

引脚排列

GND 是接地引脚，需要连接到 Arduino 上的 GND 引脚。
TxD（发送器）引脚用于串行通信。
RxD（接收器）引脚用于串行通信。
VCC 为模块供电。您可以直接将其连接到 Arduino 上的 5V 引脚。

阿杜诺兆

Arduino 是一个基于易于使用的硬件和软件的开源电子平台。Arduino 板能够读取输入——传感器上的光、按钮上的手指或 Twitter 消息——并将其转换为输出——激活电机、打开 LED、在线发布内容。您可以通过向板上的微控制器发送一组指令来告诉您的板该做什么。为此，您需要使用 Arduino 编程语言（基于 Wiring）和基于 Processing 的 Arduino 软件 (IDE)。

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

板上集成了 54 个数字 I/O 引脚和 16 个模拟引脚，这使得该设备独一无二并与众不同。在 54 个数字 I/O 中，15 个用于 PWM（脉冲宽度调制）。
16MHz频率的晶体振荡器。
该板带有 USB 电缆端口，用于将代码从计算机连接和传输到板。
直流电源插孔与用于为电路板供电的电路板耦合。
该板带有两个电压调节器，即 5V 和 3.3V，可根据要求灵活调节电压。
有一个复位按钮和 4 个称为 USART 的硬件串行端口，可产生最大的通信设置速度。
有三种方式为电路板供电。您可以使用 USB 电缆为电路板供电并将代码传输到电路板，也可以使用电路板的 Vin 或通过电源插孔或电池为其供电。

规格

引脚排列

引脚说明

5V & 3.3V ==>此引脚用于提供 5V 左右的输出稳压。该稳压电源为板上的控制器和其他组件供电。它可以从电路板的 Vin 或 USB 电缆或其他稳压 5V 电压电源获得。而另一个电压调节由 3.3V 引脚提供。它可以消耗的最大功率为50mA。
GND ==>板上有 5 个接地引脚，这在项目需要多个接地引脚时非常有用。
复位==> 此引脚用于复位电路板。将此引脚设置为低电平将重置电路板。
Vin ==> 它是提供给电路板的输入电压，范围从 7V 到 20V。电源插孔提供的电压可通过此引脚访问。但是，通过该引脚到电路板的输出电压将自动设置为 5V。
串行通信==> RXD 和 TXD 是用于发送和接收串行数据的串行引脚，即 Rx 表示数据的传输，而 Tx 用于接收数据。使用这些串行引脚的四种组合，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)。
外部中断==> 六个引脚用于创建外部中断，即中断 0(0)、中断 1(3)、中断 2(21)、中断 3(20)、中断 4(19)、中断 5(18)。这些引脚通过多种方式产生中断，即提供低值、上升沿或下降沿或改变中断引脚的值。
LED ==> 该板带有连接到数字引脚 13 的内置 LED。该引脚的高值将打开 LED，低值将其关闭。
AREF ==> AREF 代表模拟参考电压，它是模拟输入的参考电压。
模拟引脚==> 板上有 16 个模拟引脚，标记为 A0 到 A15。需要注意的是，所有这些模拟引脚都可以用作数字 I/O 引脚。每个模拟引脚都有 10 位分辨率。这些引脚可以测量从地到 5V 的电压。但是，可以使用 AREF 和analogReference() 函数更改上限值。
I2C ==> 20 和 21 两个引脚支持 I2C 通信，其中 20 代表 SDA（串行数据线，主要用于保存数据），21 代表 SCL（串行时钟线，主要用于提供设备之间的数据同步）
SPI 通信==> SPI 代表串行外围接口，用于在控制器和其他外围组件之间传输数据。四个引脚即 50 (MISO)、51 (MOSI)、52 (SCK)、53 (SS) 用于 SPI 通信。