描述

該項(xiàng)目使用開源minmea NMEA 解析器和低成本LPC845-BRK 開發(fā)板作為簡(jiǎn)單的位置查??找器。

MCU 將等待來自通過 UART1 連接的板外 GPS（產(chǎn)品鏈接*）的初始鎖定。一旦建立鎖定（通過FIX引腳檢測(cè)），當(dāng)前位置將不斷更新。然后您可以定期檢查當(dāng)前位置和定義的目標(biāo)位置之間的距離。

可以在 UART0 上看到調(diào)試輸出，它可通過 LPC845-BRK 上的 USB CDC 獲得，從而在對(duì)源代碼進(jìn)行任何修改時(shí)輕松獲得狀態(tài)更新。

* 任何通過 UART 提供標(biāo)準(zhǔn) NMEA 語句的 GPS 都應(yīng)該在這個(gè)項(xiàng)目中工作。

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引出線

以下引腳用于連接外部 GPS（3 引腳）和 PWM 壓電蜂鳴器（1 引腳）：

• 壓電蜂鳴器的 SCT_OUT2（PWM 輸出）：P0.29
• USART1_RXD（GPS）：P0.26
• USART1_TXD（GPS）：P0.27
• GPS 定位：P0.28

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操作（調(diào)試模式）

當(dāng)您將固件閃存到 LPC845（使用免費(fèi)的跨平臺(tái) MCUXpresso IDE 和 LPC845-BRK 上的調(diào)試器）時(shí)，您可以使用任何終端仿真器包以9600bps連接到 USART1 。

退出重置后，您將看到以下消息：

LPC845 GPS Wayfinder
Waiting for a fix on the GPS module.
The GREEN LED indicates that we are waiting for a fix.
The BLUE LED indicates that we are parsing GPS data.

此時(shí)，等待鎖定 3 顆或更多衛(wèi)星時(shí)，LED 上的綠色 LED 將以 1Hz 的頻率閃爍，這是位置鎖定所需的。

一旦獲得鎖定，藍(lán)色 LED 將開始閃爍，表明 MCU 當(dāng)前正在處理來自 GPS 單元的 NMEA 數(shù)據(jù)，調(diào)試輸出將更新為以下（示例）輸出：

Current degree coordinates and speed: xx.xxxxxx, xx.xxxxxx (0.002333)
Distance to target: 14.30 km.

源代碼

雖然大部分源代碼相對(duì)容易理解，但下面描述了一些關(guān)鍵概念。

半正弦距離估計(jì)器

我們可以使用Haversine 公式的實(shí)現(xiàn)來確定兩點(diǎn)之間的距離，如下所示：

float
calc_distance(struct gps_coord_fp_deg *a, struct gps_coord_fp_deg *b)
{
  float hav_r_meters = 6371e3; /* Mean radius of the earth in meters. */
  //float hav_r_miles = 3961;  /* Mean radius of the earth in miles. */
  /* Convert degrees to radians and calculate the deltas. */
  float lat1 = deg_to_rad(a->latitude);
  float lat2 = deg_to_rad(b->latitude);
  float lon1 = deg_to_rad(a->longitude);
  float lon2 = deg_to_rad(b->longitude);
  float delta_lat = lat2 - lat1;
  float delta_long = lon2 - lon1;
  /* Haversine */
  float hav_a = pow(sin(delta_lat/2.0f),2.0f) + cos(lat1) * cos(lat2) * pow(sin(delta_long/2.0f),2.0f);
  float hav_c = 2.0f * atan2(sqrt(hav_a), sqrt(1.0f-hav_a));
  /* Calculate the great circle distance in meters. */
  return hav_c * hav_r_meters;
}

Haversine 公式將近似計(jì)算兩個(gè)位置之間球體表面的距離，輸出以米為單位。您可以選擇更新代碼以通過調(diào)整函數(shù)頂部的系數(shù)來輸出英里或任何其他單位。

Haversine 有點(diǎn)不完美，因?yàn)榈厍虿皇且粋€(gè)完美的球體，它以直線計(jì)算距離，但它是一個(gè)很好的整體距離近似值，計(jì)算量最少。

GPS 位置數(shù)據(jù)

應(yīng)用程序中的另一個(gè)關(guān)鍵功能是解析RMC 句子的 NMEA 解析器（基于minmea ） （其他句子可以根據(jù)需要輕松添加！）：

int
parse_nmea_sentence_release(char *line)
{
  switch (minmea_sentence_id(line, false))
  {
    case MINMEA_SENTENCE_RMC: {
      struct minmea_sentence_rmc frame;
      if (minmea_parse_rmc(&frame, line)) {
        g_gps_coord_fp_deg_last.latitude = minmea_tocoord(&frame.latitude);
        g_gps_coord_fp_deg_last.longitude = minmea_tocoord(&frame.longitude);
        g_gps_coord_fp_deg_last.speed = minmea_tocoord(&frame.speed);
        g_gps_coord_fp_deg_last.is_valid = true;
        PRINTF("Current degree coordinates and speed: %f, %f (%f)\r\n",
        g_gps_coord_fp_deg_last.latitude,
        g_gps_coord_fp_deg_last.longitude,
        g_gps_coord_fp_deg_last.speed);
        float dist_m = calc_distance(&g_gps_coord_fp_deg_last, &g_gps_coord_fp_deg_trgt);
        if (dist_m > 1000.0F) {
          /* Show distance in kilometers. */
          PRINTF("Distance to target: %.2f km.\r\n", dist_m / 1000.0F);
        } else {
          /* Show distance in meters */
          PRINTF("Distance to target: %.1f meters.\r\n", dist_m);
        }
      } else {
        PRINTF("$xxRMC sentence is not parsed\r\n");
      }
    } break;
    case MINMEA_INVALID: {
      /* $xxxxx sentence is not valid */
      error_blink();
    } break;
    default: {
      /* $xxxxx sentence is valid but wasn't handled above. */
    } break;
  }
  return 0;
}

在這個(gè)基本示例中，我們只解析RMC語句，它代表最小推薦數(shù)據(jù)，具有以下 NMEA 語句格式（來源）：

$GPRMC,123519,A,4807.038,N,01131.000,E,022.4,084.4,230394,003.1,W*6A

在哪里：

• RMC - 推薦的最低刑期 C
• 123519 - 修復(fù)時(shí)間為 12:35:19 UTC
• A - 狀態(tài) A=active 或 V=Void。
• 4807.038, N - 北緯 48 度 07.038'
• 01131.000, E - 東經(jīng) 11 度 31.000'
• 022.4 - 對(duì)地速度（節(jié)）
• 084.4 - 以度為單位的軌道角度 True
• 230394 - 日期 - 1994 年 3 月 23 日
• 003.1, W - 磁差
• *6A - 校驗(yàn)和數(shù)據(jù)，始終以 * 開頭

距離事件

這個(gè)應(yīng)用程序的關(guān)鍵部分是上面 GPS 解析函數(shù)中的以下幾行代碼，每當(dāng)解析引擎解析到新的位置定位時(shí)，它就會(huì)不斷地將當(dāng)前位置與目的地進(jìn)行比較：

if (dist_m > 1000.0F) {
  /* Show distance in kilometers. */
  PRINTF("Distance to target: %.2f km.\r\n", dist_m / 1000.0F);
} else {
  /* Show distance in meters */
  PRINTF("Distance to target: %.1f meters.\r\n", dist_m);
}

根據(jù)你想做什么，你應(yīng)該擴(kuò)展上面的代碼，比如當(dāng)你接近目的地時(shí)，壓電蜂鳴器發(fā)出越來越響亮或頻率越來越高的聲音。

壓電蜂鳴器

根據(jù)您的應(yīng)用要求，您可以選擇使用以下宏啟用或禁用壓電蜂鳴器：

PIEZO_ON();
/* ... do something ... */
PIEZO_OFF();

可以使用main.c中的以下宏定義來調(diào)整壓電蜂鳴器（使用 SCT 外圍設(shè)備）發(fā)出的確切頻率：

#define SCTIMER_CLK_FREQ    (CLOCK_GetFreq(kCLOCK_Fro))
#define SCTIMER_OUT         (kSCTIMER_Out_2)
#define SCTIMER_PIEZO_FREQ  (4000U)
#define SCTIMER_PIEZO_DUTY  (25U)
#define PIEZO_ON()          SCTIMER_StartTimer(SCT0, kSCTIMER_Counter_L);
#define PIEZO_OFF()         SCTIMER_StopTimer(SCT0, kSCTIMER_Counter_L);

進(jìn)一步發(fā)展

雖然當(dāng)前的概念證明具有簡(jiǎn)單、便攜式尋路器的關(guān)鍵要素，但我目前正在研究一種外殼，使整個(gè)設(shè)備便攜，并由 3.7V LIPO 電池供電。當(dāng)我完成一些原型時(shí)，硬件文件將在此處可用。