ArduinoMegaをNEO-6MGPSモジュールとインターフェースする方法

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Arduino IDE

このプロジェクトについて

私が見つけたのは、ArduinoMegaとNEO-6MGPSモジュールとのインターフェースに関するチュートリアルがないため、作成することにしました。あなたがそれを好きになることを願っています！

必要なコンポーネント

ハードウェア

• Arduino Mega ==> $ 30
• Neo-6MGPSモジュール==> $ 30

ソフトウェア

• Arduino IDE

プロジェクトの総費用は60ドルです。

GPSに関する情報

GPSとは何ですか？

全地球測位システム（GPS）は、少なくとも24個の衛星で構成される衛星ベースのナビゲーションシステムです。 GPSは、世界中のあらゆる気象条件で24時間機能し、サブスクリプション料金やセットアップ料金はかかりません。

GPSの仕組み

GPS衛星は、正確な軌道で1日2回地球を周回します。各衛星は、GPSデバイスが衛星の正確な位置をデコードして計算できるようにする固有の信号と軌道パラメータを送信します。 GPS受信機は、この情報と三辺測量を使用して、ユーザーの正確な位置を計算します。基本的に、GPS受信機は、送信された信号を受信するのにかかる時間によって、各衛星までの距離を測定します。さらにいくつかの衛星からの距離測定により、受信機はユーザーの位置を特定して表示できます。

2D位置（緯度と経度）とトラックの動きを計算するには、GPS受信機を少なくとも3つの衛星の信号にロックする必要があります。 4つ以上の衛星がある場合、受信機は3D位置（緯度、経度、高度）を判別できます。通常、GPS受信機は8つ以上の衛星を追跡しますが、それは時刻と地球上のどこにいるかによって異なります。位置が特定されると、GPSユニットは

• 速度
• ベアリング
• 追跡
• トリップディスト
• 目的地までの距離

シグナルとは

GPS衛星は、少なくとも2つの低電力無線信号を送信します。信号は見通し内を通過します。つまり、信号は雲、ガラス、プラスチックを通過しますが、建物や山などのほとんどの固体オブジェクトは通過しません。ただし、最近の受信機はより感度が高く、通常は家の中を追跡できます。 GPS信号には3種類の情報が含まれています

• 疑似ランダムコード

I.D.です。どの衛星が情報を送信しているかを識別するコード。デバイスの衛星ページで、信号を受信して​​いる衛星を確認できます。

• エフェメリスデータ

エフェメリスデータは、衛星の位置を特定するために必要であり、衛星の状態、現在の日付と時刻に関する重要な情報を提供します。

• アルマナックデータ

アルマナックデータは、GPS受信機に各GPS衛星が一日中いつでもどこにあるべきかを伝え、その衛星とシステム内の他のすべての衛星の軌道情報を示します。

Neo-6MGPSモジュール

NEO-6MGPSモジュールを下図に示します。外部アンテナが付属しており、ヘッダーピンは付属していません。だからあなたはそれをはんだ付けする必要があります。

NEO-6MGPSモジュールの概要

• NEO-6MGPSチップ

モジュールの心臓部は、u-bloxのNEO-6MGPSチップです。 50チャネルで最大22の衛星を追跡でき、45mAの供給電流しか消費せずに、業界最高レベルの感度、つまり-161dBの追跡を実現します。 u-blox 6ポジショニングエンジンは、1秒未満のTime-To-First-Fix（TTFF）も誇っています。チップが提供する最高の機能の1つは、省電力モード（PSM）です。受信機の一部のON / OFFを選択的に切り替えることで、システムの消費電力を削減できます。これにより、モジュールの消費電力がわずか11mAに劇的に削減され、GPS腕時計などの電力に敏感なアプリケーションに適しています。 NEO-6M GPSチップの必要なデータピンは「0.1」ピッチヘッダーに分割されています。これには、UARTを介したマイクロコントローラーとの通信に必要なピンが含まれます。

注 ：-モジュールは4800bpsから230400bpsまでのボーレートをサポートし、デフォルトのボーは9600です。

位置修正LEDインジケーター

NEO-6M GPSモジュールには、位置修正のステータスを示すLEDがあります。状態に応じてさまざまな速度で点滅します

• 点滅なし ==>は衛星を検索していることを意味します
• 1秒ごとに点滅 –位置修正が見つかったことを意味します

• 3.3VLDOレギュレーター

NEO-6Mチップの動作電圧は2.7〜3.6Vです。ただし、モジュールには、MICRELのMIC5205超低ドロップアウト3V3レギュレータが付属しています。ロジックピンも5ボルト耐性があるため、ロジックレベルコンバータを使用せずに、Arduinoまたは任意の5Vロジックマイクロコントローラに簡単に接続できます。

バッテリーとEEPROM

モジュールには、HK24C322線式シリアルEEPROMが装備されています。サイズは4KBで、I2Cを介してNEO-6Mチップに接続されています。モジュールには、スーパーキャパシタとして機能する充電式ボタン電池も含まれています。

EEPROMとバッテリーは、バッテリーでバックアップされたRAM（BBR）を保持するのに役立ちます。 BBRには、クロックデータ、最新の位置データ（GNSSまたはビットデータ）、およびモジュール構成が含まれています。ただし、永続的なデータストレージを目的としたものではありません。

バッテリーは時計と最後の位置を保持するため、最初の修正までの時間（TTFF）は1秒に大幅に短縮されます。これにより、はるかに高速な位置ロックが可能になります。

バッテリーがないと、GPSは常にコールドスタートするため、最初のGPSロックには時間がかかります。電源を入れるとバッテリーは自動的に充電され、電源が入っていない状態で最大2週間データを保持します。

ピン配置

• GNDはグランドピンであり、ArduinoのGNDピンに接続する必要があります。
• TxD（トランスミッタ）ピンはシリアル通信に使用されます。
• RxD（レシーバー）ピンはシリアル通信に使用されます。
• VCCはモジュールに電力を供給します。 Arduinoの5Vピンに直接接続できます。

Arduino Mega

Arduinoは、使いやすいハードウェアとソフトウェアに基づくオープンソースのエレクトロニクスプラットフォームです。 Arduinoボードは、入力（センサーのライト、ボタンの指、またはTwitterメッセージ）を読み取り、それを出力に変換することができます。モーターをアクティブにし、LEDをオンにし、オンラインで何かを公開します。ボード上のマイクロコントローラーに一連の命令を送信することで、ボードに何をすべきかを伝えることができます。そのためには、Arduinoプログラミング言語（配線に基づく）と、処理に基づくArduinoソフトウェア（IDE）を使用します。

Arduino Mega 2560は、Atmega2560をベースにしたマイクロコントローラーボードです。

• ボードには54個のデジタルI / Oピンと16個のアナログピンが組み込まれており、このデバイスを他とは一線を画すものにしています。54個のデジタルI / Oのうち、15個がPWM（パルス幅変調）に使用されます。
• 16MHz周波数の水晶発振器。
• ボードには、コンピューターからボードにコードを接続および転送するために使用されるUSBケーブルポートが付属しています。
• DC電源ジャックは、ボードに電力を供給するために使用されるボードに結合されています。
• ボードには2つの電圧レギュレーター（5Vと3.3V）が付属しており、要件に応じて電圧を柔軟に調整できます。
• リセットボタンとUSARTと呼ばれる4つのハードウェアシリアルポートがあり、通信をセットアップするための最高速度を生成します。
• ボードに電力を供給する方法は3つあります。 USBケーブルを使用してボードに電力を供給し、コードをボードに転送するか、ボードのVinを使用するか、電源ジャックまたはバッターを介して電力を供給することができます。

仕様

ピン配置

ピンの説明

• 5Vおよび3.3V ==>このピンは、約5Vの出力安定化電圧を提供するために使用されます。この安定化電源は、ボード上のコントローラーおよびその他のコンポーネントに電力を供給します。これは、ボードのVin、USBケーブル、または別の安定化された5V電圧電源から取得できます。別の電圧レギュレーションは3.3Vピンによって提供されます。引き出すことができる最大電力は50mAです。
• GND ==>ボードには5つのアースピンがあり、プロジェクトに複数のアースピンが必要な場合に便利です。
• リセット ==>このピンはボードをリセットするために使用されます。このピンをLOWに設定すると、ボードがリセットされます。
• ビン ==>ボードに供給される入力電圧は7Vから20Vの範囲です。電源ジャックによって提供される電圧には、このピンを介してアクセスできます。ただし、このピンからボードへの出力電圧は自動的に5Vに設定されます。
• シリアル通信 ==> RXDとTXDは、シリアルデータの送受信に使用されるシリアルピンです。つまり、Rxはデータの送信を表し、Txはデータの受信に使用されます。これらのシリアルピンには4つの組み合わせがあり、Serail 0にはRX（0）とTX（1）が含まれ、Serial 1にはTX（18）とRX（19）が含まれ、Serial 2にはTX（16）とRX（17）が含まれます。シリアル3にはTX（14）とRX（15）が含まれています。
• 外部割り込み ==> 6つのピンは、外部割り込みの作成に使用されます。つまり、割り込み0（0）、割り込み1（3）、割り込み2（21）、割り込み3（20）、割り込み4（19）、割り込み5（18）です。これらのピンは、さまざまな方法で割り込みを生成します。つまり、LOW値の提供、立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジ、または割り込みピンへの値の変更です。
• LED ==>このボードには、デジタルピン13に接続されたLEDが組み込まれています。このピンのHIGH値はLEDをオンにし、LOW値はLEDをオフにします。
• AREF ==> AREFは、アナログ入力の基準電圧であるアナログ基準電圧の略です。
• アナログピン ==>ボードにはA0からA15のラベルが付いた16本のアナログピンが組み込まれています。これらのアナログピンはすべてデジタルI / Oピンとして使用できることに注意してください。各アナログピンには10ビットの分解能があります。これらのピンは、グランドから5Vまで測定できます。ただし、上限値はAREFおよびanalogReference（）関数を使用して変更できます。
• I2C ==> 2つのピン20と21はI2C通信をサポートします。20はSDA（主にデータを保持するために使用されるシリアルデータライン）を表し、21はSCL（主にデバイス間のデータ同期を提供するために使用されるシリアルクロックライン）を表します。
• SPI通信 ==> SPIは、コントローラと他の周辺機器コンポーネント間のデータ送信に使用されるシリアルペリフェラルインターフェイスの略です。 SPI通信には、50（MISO）、51（MOSI）、52（SCK）、53（SS）の4つのピンが使用されます。

Arduino IDE

ここでは、ArduinoIDEがすでにインストールされていることを前提としています。

1.以下に示す必要なライブラリをダウンロードします

TinyGPS lib

2.ダウンロードした後。解凍してフォルダC：\ Users \ ... \ Documents \ Arduino \ librariesに移動し、（-）がないことを確認します。

3. Arduino IDEを開き、プログラムセクションからコードをコピーします。

4.次に、そのボードを選択します。[ツール] ==> [ボード] ==>ここでArduinoMega2560を使用しているボードを選択します。

5.ボードを選択したら、そのポートを選択し、[ツール] ==> [ポート]に移動します。

6.ボードとポートを選択したら、[アップロード]をクリックします。

接続

Arduino MEGA ==> NEO-6M GPS

• 3.3V ==> VCC
• GND ==> GND
• Tx1（18）==> Rx
• Rx1（19）==> Tx

Serial1の代わりにSerial2またはSerial3を使用することもできます

Serial2ピン

• Tx2（16）==> Rx
• Rx2（17）==> Tx

Serial3ピン

• Tx3（14）==> Rx
• Rx3（15）==> Tx

結果

コード

• Arduinomega_GPS

Arduinomega_GPS Arduino

 //ピン18および19に接続＃include  // long lat、lon; //緯度と経度の変数を作成しますobjectfloatlat、lon; TinyGPS gps; // gps objectvoid setup（）{Serial.begin（57600）;を作成します// serialSerial.println（ "GPS受信信号："）; Serial1.begin（9600）;に接続します// gpsセンサーを接続します} void loop（）{while（Serial1.available（））{// gpsデータをチェックしますif（gps.encode（Serial1.read（）））// gpsデータをエンコードします{gps.f_get_position（＆lat 、＆​​lon）; //緯度と経度を取得Serial.print（ "Position："）; // Latitude Serial.print（ "Latitude："）; Serial.print（lat、6）; Serial.print（ "、"）; // Longitude Serial.print（ "Longitude："）; Serial.println（lon、6）; }}} / * //ピン16および17に接続＃include  // long lat、lon; //緯度と経度の変数を作成しますobjectfloatlat、lon; TinyGPS gps; // gps objectvoid setup（）{Serial.begin（57600）;を作成します// serialSerial.println（ "GPS受信信号："）; Serial2.begin（9600）;に接続します// gpsセンサーを接続します} void loop（）{while（Serial2.available（））{// gpsデータをチェックしますif（gps.encode（Serial2.read（）））// gpsデータをエンコードします{gps.f_get_position（＆lat 、＆​​lon）; //緯度と経度を取得Serial.print（ "Position："）; // Latitude Serial.print（ "Latitude："）; Serial.print（lat、6）; Serial.print（ "、"）; // Longitude Serial.print（ "Longitude："）; Serial.println（lon、6）; }}} * // * //ピン14および15に接続＃include  // long lat、lon; //緯度と経度の変数を作成しますobjectfloatlat、lon; TinyGPS gps; // gps objectvoid setup（）{Serial.begin（57600）;を作成します// serialSerial.println（ "GPS受信信号："）; Serial3.begin（9600）;に接続します// gpsセンサーを接続します} void loop（）{while（Serial3.available（））{// gpsデータをチェックしますif（gps.encode（Serial3.read（）））// gpsデータをエンコードします{gps.f_get_position（＆lat 、＆​​lon）; //緯度と経度を取得Serial.print（ "Position："）; // Latitude Serial.print（ "Latitude："）; Serial.print（lat、6）; Serial.print（ "、"）; // Longitude Serial.print（ "Longitude："）; Serial.println（lon、6）; }}} * / 

回路図