内容介绍

一、前言

项目介绍：本项目旨在设计和开发一个基于GP-02 GPS模块的定位系统，能够实现高精度的实时地理位置跟踪。GP-02模块以其高灵敏度和低功耗为特点，非常适合应用在需要长时间运行和高可靠性的场景。该系统将结合物联网（IoT）技术，广泛应用于智能交通、物流跟踪、个人定位及救援等领域。结合单片机获取当前的经纬度信息。

设计思路：参考安可信的GP-02_kit开发板设计，增加锂电池供电、开关等部分。

框图介绍：

二、原理图及PCB介绍

系统供电采用的是ADI的ADP150AUJZ-3.3，一端接锂电池，一端输出稳压输出的3V3，用于供电给其它低电压元件。3个电容用于平滑来自电源的高频噪声和瞬态波动，防止不稳定的输入电压影响稳压器的正常工作。它可以消除输入电源中的高频干扰，使输入电压更加平滑和稳定。输出电容能够滤除输出电压中的波动和噪声，使得稳压后的输出电压更加平稳。特别是应对负载变化时，它可以帮助减少电压波动，确保3.3V电压稳定供给负载。EN端直接连接VCC自动启动。

ADP150AUJZ-3.3

ADP150AUJZ-3.3是ADI的一款超低噪声、150 mA CMOS线性调节器，ADP150是一款超低噪声(9 μV)、低压差线性调节器，采用2.2 V至5.5 V电源供电，最大输出电流为150 mA。驱动150 mA负载时压差仅为105 mV，这种低压差特性不仅可提高效率，而且能使器件在很宽的输入电压范围内工作。

超低噪声：9 μV rms，独立于V_OUT
无需额外噪声旁路电容
在1 μF陶瓷输入和输出电容下稳定工作
最大输出电流：150 mA
输入电压范围：2.2 V至5.5 V
低静态电流
- I_GND = 10 μA（空载）
低关断电流：<1 μA
低压差：105 mV（150 mA负载）
初始输出电压精度：±1%
多达14种固定输出电压选项：1.8 V至3.3 V
PSRR性能：70 dB (10 kHz)
限流和热过载保护
逻辑控制使能
5引脚TSOT封装
4引脚、0.8 mm × 0.8 mm、0.4 mm间距WLCSP
通过AEC-Q100汽车应用认证

这个电路的主要目的是为 GP-02 GPS 模块提供稳定的3.3V电源，GP-02 GPS模块是这个电路的核心组件，负责接收卫星信号并处理位置信息，并通过UART接口与主控设备通信。天线电路用于接收GPS信号，滤波电容确保供电稳定性，串行通信引脚允许模块将GPS数据传递给主控设备。

GP-02:

GP-02 是一款高性能 BDS/GNSS 多模卫星导航接收机SOC模块，集成了射频前端，数字基带处理器，32 位的 RISC CPU，电源管理和有源天线检测与保护功能。支持多种卫星导航系统，包括中国的北斗卫星导航系统 BDS，美国的 GPS，俄罗斯的GLONASS，可实现多系统联合定位。GP-02是安信可科技基于中科微最新一代自主研发的射频基带一体化导航 SoC 芯片自主研发的模组，具有低功耗，小体积等特点，首次支持 BDS+GPS 双模联合定位，是终端设备替代单 GPS 模块，或增加北斗定位功能的最佳选择。可支持客户在 tracker，OBD，定位手环，校园卡等智能设备中升级多模定位功能。

1：小尺寸 9.7mm*10.1mm(GP-02)

2：芯片采用 55nm 工艺，QFN 40pin封装，尺寸 5mm*5mm*0.8mm

3：18mA 超低功耗

4：集成射频、基带与Flash

5：支持 BDS/GPS 联合定位

6：支持 A-GPS、A-BDS

7：片上 LNA:1.5dB 噪声系数

8：电源管理：CPU 自动休眠，运行过程中自动降低功耗；支持2.7-3.6V 电源供电，推荐3.3V；RTC 和备份电路电源可低至 1.5V

9：丰富的外设接口：2个独立的 UART 接口；2个独立的 SPI 接口；1个 I2C 接口。模块上电直接从串口读取数据。

10：工作温度：-40°C~85°C

STM32F103C8T6：

STM32F103C8T6是意法半导体的一款主流高性能系列Arm Cortex-M3 MCU，配有64 KB Flash存储器，72 MHz CPU，电机控制，USB和CAN。

Arm^®32位Cortex^®-M3 CPU内核
- 最大频率72 MHz，以零等待周期访问存储器时的性能达1.25 DMIPS/MHz (Dhrystone 2.1)
- 单周期乘法和硬件除法指令
2个12位1 μs A/D转换器（多达16通道）
- 转换范围：0 V至3.6 V
- 双采样和保持功能
- 温度传感器
DMA
- 7通道DMA控制器
- 支持的外设包括：定时器、ADC、SPI、I²C和USART
7个定时器
- 3个16位定时器，每个定时器有多达4个用于IC/OC/PWM或脉冲计数的通道和正交增量编码器输入
- 用于电机控制的16位PWM定时器，带死区生成和紧急停止功能
- 2个看门狗定时器（独立看门狗和窗口看门狗）
- SysTick定时器24位递减计数器
通信接口多达9个
- 多达2个I²C接口 (SMBus/PMBus^®)
- 多达3个USART（ISO 7816接口、LIN、IrDA功能、调制解调器控制）
- 多达2个SPI (18 Mbit/s)
- CAN接口（2.0B当前最新）
- USB 2.0全速接口
CRC计算单元，96位唯一ID

三、成品功能测试

PCB预览图：

板卡焊接之后装配完成的样子：

关键代码及说明：

 int main(void)
 {		 
	delay_init();	    	 		//延时函数初始化  
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); 	//设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级
	uart_init(9600);	 				//串口初始化为9600
	usart3_init(9600);	 					//串口初始化为9600
	 while(1)
	{
		delay_ms(1);
		if(USART3_RX_STA&0X8000)		//接收到一次数据了
		{		
		 			USART3_RX_STA=0;		   //启动下一次接收
			NMEA_GNRMC_Analysis(&gpsx,(u8*)USART3_RX_BUF);
			GPS_Data.longitude=(float)((float)gpsx.longitude/100000);	
		        GPS_Data.latitude=(float)((float)gpsx.latitude/100000); 
			GPS_Data.N_S=((char)gpsx.nshemi);	
				GPS_Data.E_W=((char)gpsx.ewhemi);	
			
						 printf("Longitude: %f%c,  Latitude: %f%c\r\n",GPS_Data.longitude,GPS_Data.E_W,GPS_Data.latitude,GPS_Data.N_S);
 		}
	}
 

	}

主程序部分主要是实现了一个持续接收和解析 GPS 数据的程序。首先，调用 delay_init() 初始化延时函数，以确保可以在需要时产生延时。接着是串口的初始化，进入while循环，代码通过 delay_ms(1) 产生了 1 毫秒的延时，防止 CPU 过度忙碌，同时在循环中检查 USART3_RX_STA 状态变量，如果高位被设置，表示接收到了一次完整的数据。接着，重置接收状态 USART3_RX_STA = 0 为下一次接收做准备。随后，调用 NMEA_GNRMC_Analysis(&gpsx, (u8 *)USART3_RX_BUF) 函数解析接收到的 NMEA GNRMC 数据，将数据解析到 gpsx 结构中。经纬度数据会通过 (float)((float)gpsx.longitude / 100000) 和 (float)((float)gpsx.latitude / 100000) 转换为十进制度数，还解析了南北半球和东西半球的信息，存储在 GPS_Data.N_S 和 GPS_Data.E_W 变量中。最后，使用 printf 将解析后的经纬度及其半球信息输出到控制台或串口，以便调试和实时显示 GPS 数据。

void NMEA_GNRMC_Analysis(nmea_msg *gpsx,u8 *buf)
{
	u8 *p1,dx;			 
	u8 posx;     
	u32 temp;	   
	float rs;  
	p1=(u8*)strstr((const char *)buf,"$GNRMC");//"$GNRMC",经常有&和GNRMC分开的情况,故只判断GPRMC.						
							posx=NMEA_Comma_Pos(p1,3);								//得到纬度
	if(posx!=0XFF)
	{
		temp=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx);		 	 
		gpsx->latitude=temp/NMEA_Pow(10,dx+2);	//得到°
		rs=temp%NMEA_Pow(10,dx+2);				//得到'		 
		gpsx->latitude=gpsx->latitude*NMEA_Pow(10,5)+(rs*NMEA_Pow(10,5-dx))/60;//转换为° 
	}
	
		posx=NMEA_Comma_Pos(p1,4);								//南纬还是北纬 
	if(posx!=0XFF)gpsx->nshemi=*(p1+posx);					 
 	posx=NMEA_Comma_Pos(p1,5);								//得到经度
	if(posx!=0XFF)
	{												  
		temp=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx);		 	 
		gpsx->longitude=temp/NMEA_Pow(10,dx+2);	//得到°
		rs=temp%NMEA_Pow(10,dx+2);				//得到'		 
		gpsx->longitude=gpsx->longitude*NMEA_Pow(10,5)+(rs*NMEA_Pow(10,5-dx))/60;//转换为° 
	}
	posx=NMEA_Comma_Pos(p1,6);								//东经还是西经
	if(posx!=0XFF)gpsx->ewhemi=*(p1+posx);		 
	
	}

这段代码用于解析GNRMC信息，整个函数的主要作用是从 NMEA $GNRMC 数据中提取并解析出经度、纬度、南北半球和东西半球的信息，并将这些信息存入 gpsx 结构体中，以便于后续的处理和使用。通过这种方式，程序能够利用 GPS 数据进行位置计算、导航等功能。

出现的两个问题，一个是GPS在室内是获取不了定位数据的，只能去室外。二是锂电池接口的封装方向反了，手上的锂电池与锂电池接口方向不一致，所以只能换个方向。

四、活动总结

感谢举办方举办的FastBond活动。通过参加这次活动，将脑海中的想法制作成实物了，有了这个GP-02模块，妈妈再也不用担心我迷路了。之后也打算将这个模块集成到自己设计的开发板上，实现关于定位更加复杂的功能，完成一个更加复杂的项目。FastBond活动具有较高的自由度，能够充分激发个人的想象力与创造力，进行多元化的创作。同时，这也对参与者的知识储备提出了全面要求，让我们能够在实践中融会贯通，将理论与实际结合起来，同时希望有更多的朋友一起加入进来，分享更多的项目。