基于EM411 GPS接收模塊的便攜GPS系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　1 引言

　　GPS以其高精度，全天候，全球覆蓋，方便靈活和優(yōu)質(zhì)價(jià)廉吸引全世界許多用戶。GPS的廣泛應(yīng)用改變了人們的工作方式，提高工作效率，帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。這里提出一種基于EM411 GPS接收模塊和PIC18F2550單片機(jī)的手持式GPS定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。該系統(tǒng)采用點(diǎn)陣字符液晶屏顯示接收GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)，并用SD卡記錄所接收到的GPS信息，從而實(shí)現(xiàn)GPS數(shù)據(jù)導(dǎo)入電子地圖。

　　2 NEMA協(xié)議簡(jiǎn)介

　　目前，GPS采用NMEA-0183協(xié)議做為發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)，NMEA-0183是美國(guó)國(guó)家海洋電子協(xié)會(huì)(NationalMarine Electronics Association)為統(tǒng)一海洋導(dǎo)航規(guī)范而制定的標(biāo)準(zhǔn)，該格式標(biāo)準(zhǔn)已成為國(guó)際通用的一種格式，協(xié)議內(nèi)容在兼容NMEA-180和NMEA-0182的基礎(chǔ)上。增加了GPS、測(cè)深儀、羅經(jīng)方位系統(tǒng)等多種設(shè)備接口和通訊協(xié)議定義，同時(shí)還允許一些特定廠商對(duì)其設(shè)備通信自定協(xié)議。NMEA-0183格式數(shù)據(jù)串的所有數(shù)據(jù)都采用ASCⅡ文本字符表示，數(shù)據(jù)傳輸以“$”開(kāi)頭，后面是語(yǔ)句頭。語(yǔ)句頭由5個(gè)字母組成。其前2個(gè)字母表示“系統(tǒng)ID”，即表示該語(yǔ)句是屬于何種系統(tǒng)或設(shè)備，例如GP表示該語(yǔ)句屬于GPS定位系統(tǒng)，HC表示該語(yǔ)句屬于羅經(jīng)方位系統(tǒng)；后3個(gè)字母表示“語(yǔ)句ID，表示該語(yǔ)句是關(guān)于何方面的數(shù)據(jù)。語(yǔ)句頭后是數(shù)據(jù)體，包含不同的數(shù)據(jù)體字段，語(yǔ)句末尾為校驗(yàn)碼(可選)，以回車換行符CR>LF>結(jié)束，也就是ACSII字符 “回車”(十六進(jìn)制的0D)和“換行”(十六進(jìn)制的0A)。數(shù)據(jù)字段以逗號(hào)分隔識(shí)別，空字段保留逗號(hào)。在GPS系統(tǒng)中常用語(yǔ)句有GPGGA(GPS定位信息)，GPGSA(當(dāng)前衛(wèi)星信息)，GPGSV(可見(jiàn)衛(wèi)星信息)，GPRMC(推薦定位信息)，GPGLL(定位地理信息)，GPVTG(地面速度信息) 等。GPS數(shù)據(jù)傳輸是以標(biāo)準(zhǔn)異步串行方式發(fā)送，其串行通信波特率為4 800 b／s、數(shù)據(jù)位8位、停止位1位、無(wú)奇偶校驗(yàn)位。文獻(xiàn)[2]給出各種GPS語(yǔ)句的詳細(xì)數(shù)據(jù)格式。

　　3 EM411 GPS接收模塊簡(jiǎn)介

　　GPS接收模塊性能主要決定于其內(nèi)部使用的GPS核心芯片組，GPS芯片組SiRF Star III通過(guò)采用20萬(wàn)次／頻率的相關(guān)器(Correlators)提高了靈敏度并能在室內(nèi)定位。冷開(kāi)機(jī)／暖開(kāi)機(jī)／熱開(kāi)機(jī)的時(shí)間分別達(dá)到42 s／38 s／1 s，可同時(shí)追蹤20個(gè)衛(wèi)星信道。

　　EM411型GPS接收模塊采用SiRF Star III高效能GPS芯片組，其具有特點(diǎn)：極佳的靈敏度(追蹤感度：-159 dBm)；訊號(hào)微弱時(shí)，TTFF(Time to First Fix)定位仍十分迅速；支持NMEA 0183語(yǔ)言格式：GGA，GSA，GSV，RMC，GLL，VTG；內(nèi)建超大電容，可儲(chǔ)存快速獲取的衛(wèi)星訊號(hào)數(shù)據(jù)；內(nèi)建陶瓷天線；LED指示燈顯示衛(wèi)星定位狀況：LED不亮?xí)r接收器關(guān)閉，LED恒亮?xí)r未定位或搜尋訊號(hào)，LED閃爍時(shí)已定位。此外，EM411體積小巧，外形尺寸為30 mm×30 mm×10．5 mm，工作時(shí)供電電壓為4．5～6．5 V，消耗電流為60 mA。對(duì)外提供6個(gè)引腳，使用時(shí)引腳1、5接地，引腳2接電源，引腳3為串口輸出數(shù)據(jù)線，引腳4為串口輸入數(shù)據(jù)線，引腳6懸空。