اتصال ماژول GPS به رزبری‌پای

مقدمه

• سیسستم موقعیت‌یاب جهانی (GPS) از سیگنال‌های ارسالی از ماهواره‌های فضایی و ایستگاه‌های زمینی استفاده کرده و موقعیت شما را در زمین مشخص می‌کند.
• GPS سیگنال‌های فرکانس رادیویی ارسالی از ماهواره‌ها و ایستگاه‌های زمینی را دریافت می‌کند. GPS از این سیگنال‌ها استفاده کرده تا مکان دقیق را مشخص کند.
• خود GPS هیچ اطلاعاتی منتقل نمی‌کند.
• سیگنال‌های دریافتی از ماهواره‌ها و ایستگاه‌های زمینی دارای یک برچسب زمانی (Time Stamp) از لحظه‌ی انتقال سیگنال می‌باشند. با محاسبه‌ی اختلاف زمان ارسال سیگنال با زمان دریافت سیگنال، و با استفاده از سرعت سیگنال، می‌توان مسافت بین ماهواره و GPS دریافت کننده را با یک فرمول ساده سرعت و زمان مشخص کرد.
• با استفاده از ۳ ماهواره یا بیشتر، مکان دقیق GPS را می‌توان محاسبه کرد.
• برای اطلاعات بیشتر راجع به GPS و نحوه‌ی استفاده از ان، به مطلب ماژول گیرنده GPS در بخش ماژول‌ها و سنسورها رجوع کنید.
• ماژول گیرنده GPS از UART برای ارتباط بین کنترلر یا ترمینال کامپیوتر استفاده می‌کند.
• پیش از استفاده از UART روی رزبری‌پای، باید آن را پیکربندی و فعال کنید. برای اطلاعات بیشتر درباره‌ی UART در رزبری‌پای و نحوه‌ی استفاده از آن، به مطلب ارتباط UART رزبری‌پای با استفاده از پایتون و C در بخش رزبری‌پای رجوع کنید.

دیاگرام اتصالات

مثال

برای استخراج اطلاعات GPS، می‌خواهیم ارتباط بین رزبری‌پای را با ماژول GPS برقرار کنیم. با استفاده از پایتون و زبان WiringPi) C) می‌توان میان رزبری‌پای و ماژول GPS ارتباط برقرار کرد. برای برقراری این ارتباط، ماژول GPS را همانند شکل فوق به رزبری‌پای متصل کنید.

استفاده از پایتون

می‌خواهیم با استفاده از پایتون اطلاعات طول، عرض و زمان را، از رشته NMEA GPGGA که ماژول GPS آن را دریافت می‌کند استخراج کنیم و سپس این اطلاعات را روی کنسول (ترمینال) چاپ کنیم. با استفاده از عرض و طول، مکان فعلی را روی نقشه گوگل تعیین می‌کنیم.

برنامه پایتون

'''
GPS Interfacing with Raspberry Pi using Pyhton
http://www.electronicwings.com
'''
import serial               #import serial pacakge
from time import sleep
import webbrowser           #import package for opening link in browser
import sys                  #import system package

def GPS_Info():
    global NMEA_buff
    global lat_in_degrees
    global long_in_degrees
    nmea_time = []
    nmea_latitude = []
    nmea_longitude = []
    nmea_time = NMEA_buff[0]                    #extract time from GPGGA string
    nmea_latitude = NMEA_buff[1]                #extract latitude from GPGGA string
    nmea_longitude = NMEA_buff[3]               #extract longitude from GPGGA string

    print("NMEA Time: ", nmea_time,'\n')
    print ("NMEA Latitude:", nmea_latitude,"NMEA Longitude:", nmea_longitude,'\n')
   
    lat = float(nmea_latitude)                  #convert string into float for calculation
    longi = float(nmea_longitude)               #convertr string into float for calculation
   
    lat_in_degrees = convert_to_degrees(lat)    #get latitude in degree decimal format
    long_in_degrees = convert_to_degrees(longi) #get longitude in degree decimal format
   
#convert raw NMEA string into degree decimal format  
def convert_to_degrees(raw_value):
    decimal_value = raw_value/100.00
    degrees = int(decimal_value)
    mm_mmmm = (decimal_value - int(decimal_value))/0.6
    position = degrees + mm_mmmm
    position = "%.4f" %(position)
    return position
  
gpgga_info = "$GPGGA,"
ser = serial.Serial ("/dev/ttyS0")              #Open port with baud rate
GPGGA_buffer = 0
NMEA_buff = 0
lat_in_degrees = 0
long_in_degrees = 0

try:
    while True:
        received_data = (str)(ser.readline())                   #read NMEA string received
        GPGGA_data_available = received_data.find(gpgga_info)   #check for NMEA GPGGA string                
        if (GPGGA_data_available>0):
            GPGGA_buffer = received_data.split("$GPGGA,",1)[1]  #store data coming after "$GPGGA," string
            NMEA_buff = (GPGGA_buffer.split(','))               #store comma separated data in buffer
            GPS_Info()                                          #get time, latitude, longitude

            print("lat in degrees:", lat_in_degrees," long in degree: ", long_in_degrees, '\n')
            map_link = 'http://maps.google.com/?q=' + lat_in_degrees + ',' + long_in_degrees    #create link to plot location on Google map
            print("<<<<<<<<press ctrl+c to plot location on google maps>>>>>>\n")               #press ctrl+c to plot on map and exit
            print("------------------------------------------------------------\n")
                      
except KeyboardInterrupt:
    webbrowser.open(map_link)        #open current position information in google map
    sys.exit(0)

خروجی پایتون

• خروجی در Python IDE

• خروجی روی گوگل مپ

• برای ترسیم مکان روی گوگل مپ، باید URL link را برای گوگل مپ فراخوانی کنیم. می‌توان لینک زیر را همراه با طول و عرض استخراج شده برای بازکردن نقشه گوگل استفاده کرد.

http://maps.google.com/?q=<latitude>,<longitude>

استفاده از زبان C

• می‌توان رشته‌ی NMEA GPGGA را استخراج کرده و روی پنجره‌ی خروجی چاپ کرد. در اینجا، از کتابخانه‌ی WiringPi زبان C برای خواندن ماژول GPS استفاده می‌کنیم.
• این کتابخانه دیگه پشتیبانی و توسعه پیدا نمی‌کنه.

زبان C

/*
   GPS Interfacing with Raspberry Pi using C (WiringPi Library)
   http://www.electronicwings.com
*/

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>

#include <wiringPi.h>
#include <wiringSerial.h>

int main ()
{
  int serial_port;
  char dat,buff[100],GGA_code[3];
  unsigned char IsitGGAstring=0;
  unsigned char GGA_index=0;
  unsigned char is_GGA_received_completely = 0;

  if ((serial_port = serialOpen ("/dev/ttyS0", 9600)) < 0)                    /* open serial port */
  {
    fprintf (stderr, "Unable to open serial device: %s\n", strerror (errno)) ;
    return 1 ;
  }

  if (wiringPiSetup () == -1)                                                                                                            /* initializes wiringPi setup */
  {
    fprintf (stdout, "Unable to start wiringPi: %s\n", strerror (errno)) ;
    return 1 ;
  }

  while(1){
                 
                   if(serialDataAvail (serial_port) )                  /* check for any data available on serial port */
                     {
                         dat = serialGetchar(serial_port);                /* receive character serially */                  
                         if(dat == '

خروجی

نکته: هنگام برقراری ارتباط بین ماژول GPS و رزبری‌پای، از پورت سریال dev/ttyS0/ برای ارتباط UART استفاده می‌کنیم. اگر می‌خواهید ماژول را به رزبری‌پای ۲ یا مدل‌های پیشین وصل کنید، باید از پورت dev/ttyAMA0/ استفاده کنید.

منبع: ترجمه از سایت electronicwings.com

){
                                 IsitGGAstring = 0;
                                 GGA_index = 0;
                         }
                         else if(IsitGGAstring ==1){
                                   buff[GGA_index++] = dat;
                                   if(dat=='\r')
                                             is_GGA_received_completely = 1;
                                    }
                         else if(GGA_code[0]=='G' && GGA_code[1]=='G' && GGA_code[2]=='A'){
                                   IsitGGAstring = 1;
                                   GGA_code[0]= 0;
                                   GGA_code[0]= 0;
                                   GGA_code[0]= 0;                            
                                   }
                         else{
                                   GGA_code[0] = GGA_code[1];
                                   GGA_code[1] = GGA_code[2];
                                   GGA_code[2] = dat;
                                   }
                     }   
                if(is_GGA_received_completely==1){
                         printf("GGA: %s",buff);
                         is_GGA_received_completely = 0;
                }
           }
           return 0;
}

خروجی

نکته: هنگام برقراری ارتباط بین ماژول GPS و رزبری‌پای، از پورت سریال dev/ttyS0/ برای ارتباط UART استفاده می‌کنیم. اگر می‌خواهید ماژول را به رزبری‌پای ۲ یا مدل‌های پیشین وصل کنید، باید از پورت dev/ttyAMA0/ استفاده کنید.

• منبع: ترجمه از سایت electronicwings.com

پیشنهاد می‌کنم در ادامه آموزش ساخت مسیریاب مکانی با استفاده از GSM SIM800 و آردوینو را هم مطالعه کنید.

اگر این نوشته‌ برایتان مفید بود لطفا کامنت بنویسید.