GPS模块使用手册
GPS 模块使用手册
一、GPS 模块的几个重要指标
1.卫星轨迹
全球有24颗GPS卫星沿6条轨道绕地球运行（每4个一组），GPS接收模块就是靠接收
这些卫星来进行定位的。但一般在地球的同一边不会超过12 颗卫星，所以一般选择可以跟踪12 颗卫星以下的器件就可以了。当然，所能跟踪的卫星数越多，性能越好。大多数GPS 接收器可以追踪8～12 颗卫星。计算2 维坐标至少需要3 颗卫星，4 颗卫星可以计算3维坐标。
2.并行通道
由于最多可能有12 颗卫星是可见的，GPS 接收器必须按顺序访问每一颗卫星来获取每颗卫星的信息，所以市面上的GPS 接收器大多数是12 并行通道型的，这允许它们连续追踪每一颗卫星的信息。12 通道接收器的优点包括快速冷启动和初始化卫星的信息，而且在森林地区可以有更好的接收效果。一般12 通道接收器不需要外置天线，除非是在封闭的空间，如船舱或车厢中。
3.定位时间
定位时间是指重启GPS接收器时，确定现在位置所需的时间。对于12 通道接收器，冷
启动时的定位时间一般为3～5 min ，热启动时为15～30 s。
4.定位精度
普通GPS接收器的水平位置定位精度在5～10 m 内。
5.DGPS 功能
DGPS是一个固定的GPS接收器，用于接收卫星的信号。DGPS可以准确地计算出理论上卫星信号传送到的精确时间，然后将它与实际传送时间相比较，并计算出差值。DGPS 将这个差值发送出去，其它GPS 接收器就可以利用这个差值得到一个更精确的位置读数（5～10 m或者更少的误差）。许多GPS设备提供商在一些地区设置了DGPS 发送机，供客户免费使用，只要客户所购买的GPS 接收器有DGPS 功能即可。
6.信号干扰
要获得一个很好的定位信号，GPS 接收器必须至少能接收到3～5颗卫星。如果是在峡谷中或两边高楼林立的街道上，或者是在茂密的丛林里，有可能接收不到足够的卫星，无法定位或者只能得到二维坐标。同样，如果在一个建筑里面，有可能无法更新位置。一些GPS 接收器有单独的天线可以贴在挡风玻璃上，或者将一个外置天线放在车顶上，这有助于接收器收到更多的卫星信号。
二、HOLUX M-89 GPS 模块特性
我们选用的是台湾生产的HOLUX M-89 GPS 模块，并为其配备了PCB 板，以方便与单片机进行连接，下面与反面如下图所示，
HOLUX M-89 GPS
模块主要特性如下：HOLUX M-89 GPS 接收卫星信号时一般还需要配备天线，如下图所示：
产品特征
通道：并行32 通道
频率：L1 1575.42MHz
C/A 码（1.023MHZ 码片速率）跟踪灵敏度：-159dB
动态性能
速度：515 米/ 秒
加速度：4g
颠簸：20 米/秒
捕获时间
重获取时间：0.1 秒
热启动时间：1 秒
温启动时间：33 秒
冷启动时间：36 秒
精度
定位：10 米（2D RMS ）1-5 米（DGPS ）
速度：0.1 米/秒
时间：1ms
数据特性
I/O 信息：1 个全双工串行TTL 接口数据传输速率：4800～38400 （标准：9600）格式：SiRF 二进制和NMEA-0183 （v3.01）—— GGA,GLL,GSA,GSV ,RMC,VTG
DGPS 协议：RTCM SC-104 ，类型1，2和9
脉冲延时：100ms
电气特性
输入电压：3.3~5VDC
后备电源：直流3V
输入电流：80mA
物理特性
尺寸：25.4mm（D）× 25.4mm（W×） 3mm（H）
重量：7g
环境特性
操作温度：-30～+85 ℃
存贮范围：-40～+85 ℃
三、12864显示GPS数据实验
1.HOLUX M-89 GPS 模块与DD-900 实验开发板的连接
HOLUX M-89 GPS 模块安装在一块PCB 板上，板上引出有6 针间距为2.54mm 的插针，可方便地与顶顶电子开发的DD-900 实验开发板进行连接，各插针管脚功能及其与DD-900 实验开发板的连接方法如下：
1脚：指示灯，通电常亮，接收到卫星开始闪烁，模块板上带有LED 灯，实验时可不接。
2脚：外部复位输入，模块内部有复位电路，实验时可不接。
3脚：模块串口数据输出。接DD-900 实验开发板MCU 的RXD 脚（P30 脚）。
4脚：模块串口数据输入。接DD-900 实验开发板MCU 的TXD 脚（P31 脚）。
5脚：GND 。接DD-900 实验开发板的地端。
6脚：电源输入，电压范围：3.3-5V ，接DD-900 实验开发板的3.3V 或5V 端。
2.GPS 源程序实验步骤
（1 ）打开STC 下载软件，将“ 12864 液晶屏显示GPS 数据C51 源程序”中的“GPS_12864.hex”目标文件下载到DD-900 实验开发板上。
（2）取一只12864 液晶显示屏，将其插到DD-900 实验开发板上。
（3）将GPS 模块与天线连接好。
（4）找四根杜邦线，将GPS模块与DD-900 实验开发板的连接好。断开232 与单片机的短接插针。使单片机只能与GPS 模块进行通信。
（5）打开DD-900 实验开发板电源，约几十秒后，在12864 液晶屏上即可显示出经度、纬度、时间、海拔高度等信息，如下图所示：
以上信息的意思为：东经120 度23.7285 分，北纬36 度17.3538 分，时间为15 点10 分52 秒，海拔高度为145.6 米。
需要注意的是，实验时，要将GPS 模块和天线放置在室外，以便接收到卫星信号，另外，GPS启动时需要一定的启动时间，GPS启动后才能接收到并计算出正确的数据。
另外，如果你没有采用DD-900 实验开发板，而是采用其它实验板，需要将单片机晶振频率设置为11.0592MHz ，以保证GPS 模块与单片机按照9600 的波特率进行通信。
四、用串口调试助手查看GPS 数据
1.GPS 模块与DD-900 的连接
（1）GPS模块通过DD-900 实验开发板串口，可以方便地与PC机进行连接，连接方法
如下：
（2）GPS模块的3 脚（模块串口数据输出）接DD-900 实验开发板MCU 的TXD 脚（P31 脚），注意，与上个实验不同。
（3）GPS模块的4 脚（模块串口数据输入）接DD-900 实验开发板MCU 的RXD 脚（P30 脚），注意，与上个实验不同。
（4）GPS 模块5 脚（GND）接DD-900 实验开发板的地端。
（5）GPS 模块6 脚（电源输入）接DD-900 实验开发板的3.3V 或5V 端。
（6）取下DD-900 的MCU 。
2.实验方法连接完成后，打开顶顶串口调试助手，选择好串口（一般为串口1，如果采用
USB转串
口，要选择虚拟串口号，本例采用的是USB转串口，虚拟串口号为COM）5。
波特率选择为9600，校验位为NINE，数据位为8，停止位为1。
GPS数据，如图所以上设置完成后，打开串口，即可在接收窗口中接收到有
示：
五、其它
1.GPS 模块与PC机的通信
模组可以直接采用电平转换电路MAX232 ，将GPS模块的串口和PC 机的串口连接,用串口调试工具和GPS 模块调试软件监控模块输出的数据，注意：模块的默认波特率为9600，PC 机串口波特率必须设置成9600。如果没有接GPS天线或收不到卫星信号。模组上的LED 灯一直常亮，如果收到有效的卫星信号LED 开始闪烁。
2.GPS 的数据协议
GPS数据格式支持NMEA0183 V 3.01 数据协议。
格式NMEA0183 V3.01 ：GPGGA（1 次／1 秒）、GPGSA（1 次／5 秒）、GPGSV（1 次／5 秒）、GPRMC （1 次／1 秒）、GPVTG （1 次／1 秒）。
下面是调试模组用串口监控到的数据：
无卫星状态：
$GPGGA,000355.026,8960.0000,N,00000.0000,E,0,0,,137.0,M,13.0,M,,*44 $GPGSA,A,1,,,,,,,,,,,,,,,*1E
$GPGSV,1,1,00*79
$GPRMC,000355.026,V ,8960.0000,N,00000.0000,E,0.00,0.00,060180,,,N*79 $GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,N*32
$GPGGA,000356.026,8960.0000,N,00000.0000,E,0,0,,137.0,M,13.0,M,,*47 $GPRMC,000356.026,V ,8960.0000,N,00000.0000,E,0.00,0.00,060180,,,N*7A $GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,N*32
$GPGGA,000357.026,8960.0000,N,00000.0000,E,0,0,,137.0,M,13.0,M,,*46 $GPRMC,000357.026,V ,8960.0000,N,00000.0000,E,0.00,0.00,060180,,,N*7B $GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,N*32
$GPGGA,000358.026,8960.0000,N,00000.0000,E,0,0,,137.0,M,13.0,M,,*49 $GPRMC,000358.026,V ,8960.0000,N,00000.0000,E,0.00,0.00,060180,,,N*74 $GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,N*32
$GPGGA,000359.026,8960.0000,N,00000.0000,E,0,0,,137.0,M,13.0,M,,*48 $GPRMC,000359.026,V ,8960.0000,N,00000.0000,E,0.00,0.00,060180,,,N*75 $GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,N*32
$GPGGA,000400.026,8960.0000,N,00000.0000,E,0,0,,137.0,M,13.0,M,,*43 $GPGSA,A,1,,,,,,,,,,,,,,,*1E
$GPGSV,1,1,00*79
$GPRMC,000400.026,V ,8960.0000,N,00000.0000,E,0.00,0.00,060180,,,N*7E $GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,N*32
$GPGGA,000401.026,8960.0000,N,00000.0000,E,0,0,,137.0,M,13.0,M,,*42 $GPRMC,000401.026,V ,8960.0000,N,00000.0000,E,0.00,0.00,060180,,,N*7F $GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,N*32
$GPGGA,000402.026,8960.0000,N,00000.0000,E,0,0,,137.0,M,13.0,M,,*41 $GPRMC,000402.026,V ,8960.0000,N,00000.0000,E,0.00,0.00,060180,,,N*7C $GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,N*32
$GPGGA,000403.026,8960.0000,N,00000.0000,E,0,0,,137.0,M,13.0,M,,*40 $GPRMC,000403.026,V ,8960.0000,N,00000.0000,E,0.00,0.00,060180,,,N*7D $GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,N*32
$GPGGA,000404.026,8960.0000,N,00000.0000,E,0,0,,137.0,M,13.0,M,,*47 $GPRMC,000404.026,V ,8960.0000,N,00000.0000,E,0.00,0.00,060180,,,N*7A $GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,N*32
$GPGGA,000405.026,8960.0000,N,00000.0000,E,0,0,,137.0,M,13.0,M,,*46 $GPGSA,A,1,,,,,,,,,,,,,,,*1E
有卫星状态：
$GPGGA,090113.000,3958.2847,N,11616.6454,E,1,8,1.00,67.6,M,-6.7,M,,*78 $GPRMC,090113.000,A,3958.2847,N,11616.6454,E,0.00,0.00,080110,,,A*60 $GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,A*3D
$GPGGA,090114.000,3958.2847,N,11616.6456,E,1,8,1.00,67.7,M,-6.7,M,,*7C $GPRMC,090114.000,A,3958.2847,N,11616.6456,E,0.00,0.00,080110,,,A*65 $GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,A*3D
$GPGGA,090115.000,3958.2846,N,11616.6456,E,1,8,1.00,67.7,M,-6.7,M,,*7C
$GPRMC,090115.000,A,3958.2846,N,11616.6456,E,0.00,0.00,080110,,,A*65
$GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,A*3D $GPGGA,090116.000,3958.2846,N,11616.6456,E,1,8,1.00,67.8,M,-6.7,M,,*70 $GPRMC,090116.000,A,3958.2846,N,11616.6456,E,0.00,0.00,080110,,,A*66
$GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,A*3D $GPGGA,090117.000,3958.2845,N,11616.6457,E,1,8,1.00,67.8,M,-6.7,M,,*73 $GPGSA,A,3,29,15,10,18,09,21,24,27,,,,,1.28,1.00,0.79*08
$GPGSV,3,1,10,24,78,302,38,15,77,207,42,29,36,238,48,10,33,073,24*76
$GPGSV,3,2,10,21,29,310,39,08,22,054,,18,15,276,42,27,14,167,36*7D $GPGSV,3,3,10,09,05,175,35,40,,,*45 $GPRMC,090117.000,A,3958.2845,N,11616.6457,E,0.00,0.00,080110,,,A*65
$GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,A*3D $GPGGA,090118.000,3958.2846,N,11616.6457,E,1,8,1.00,67.8,M,-6.7,M,,*7F $GPRMC,090118.000,A,3958.2846,N,11616.6457,E,0.00,0.00,080110,,,A*69
$GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,A*3D $GPGGA,090119.000,3958.2846,N,11616.6458,E,1,9,0.85,67.8,M,-6.7,M,,*7C $GPRMC,090119.000,A,3958.2846,N,11616.6458,E,0.00,0.00,080110,,,A*67
$GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,A*3D $GPGGA,090120.000,3958.2847,N,11616.6459,E,1,9,0.85,67.8,M,-6.7,M,,*76 $GPRMC,090120.000,A,3958.2847,N,11616.6459,E,0.00,0.00,080110,,,A*6D
$GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,A*3D $GPGGA,090121.000,3958.2847,N,11616.6460,E,1,9,0.85,67.8,M,-6.7,M,,*7D $GPRMC,090121.000,A,3958.2847,N,11616.6460,E,0.00,0.00,080110,,,A*66
$GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,A*3D $GPGGA,090122.000,3958.2847,N,11616.6461,E,1,9,0.85,67.8,M,-6.7,M,,*7F $GPGSA,A,3,29,15,10,18,09,21,24,08,27,,,,1.14,0.85,0.77*0D
$GPGSV,3,1,10,24,78,302,38,15,77,207,42,29,36,238,48,10,33,073,22*70
$GPGSV,3,2,10,21,29,310,39,08,22,054,21,18,15,276,42,27,14,167,36*7E
$GPGSV,3,3,10,09,05,175,35,43,,,*46
$GPRMC,090122.000,A,3958.2847,N,11616.6461,E,0.00,0.00,080110,,,A*64
$GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,A*3D $GPGGA,090123.000,3958.2848,N,11616.6462,E,1,9,0.85,67.8,M,-6.7,M,,*72 $GPRMC,090123.000,A,3958.2848,N,11616.6462,E,0.00,0.00,080110,,,A*69
$GPVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,A*3D
2.GPS 语句数据格式
GPS 模块可以输出多种数据格式输出语句，这样，在源程序中，我们通过对这些输出语句进行解析，就可以得到GPS 的定位数据。
下面重点介绍GPRMC 和GPGGA 输出语句：
( 1) GPRMC 输出语句
其标准格式为:
$GPRMC, <1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>,<12>A*hh
<3> 纬度，格式：度度分分. 分分分分( ddmm.mmmm )。
<4> 纬度区分，北半球（N ）或南半球（S）。
<5> 经度，格式：度度分分. 分分分分。
<6> 经度区分，东（E）半球或西（W ）半球。
<7> 相对位移速度，0.0 至1851.8 knots（节）
<8> 相对位移方向，000.0 至359.9 度。实际值。
<9> 日期，格式：日日月月年年（ddmmyy ）。
<10> 磁偏角，（000 - 180）度，前导位数不足则补0 。
<11> 磁偏角方向，E= 东W= 西。
A* 语句结束标志符。
hh 从$开始的所有ASCII 码校验和。
（2）GPGGA 输出语句
这是一帧GPS 定位的主要数据，也是使用最广的数据。为了便于理解，下面举例说明＄GPGGA 语句各部分的含义。
其标准格式为:
$GPGGA, <1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,M,<10>,M,<11><12>*hh
$GPGGA ：起始引导符及语句格式说明（本句为GPS 定位数据）。
<1> UTC 时间，时时分分秒秒格式。
<2> 纬度，度度分分.分分分分格式（第1位是0 也将传送）。
<3> 纬度半球，N 或S（北纬或南纬）。
<4> 经度，度度度分分.分分分分格式（第1 位0 也将传送）。
<5> 经度半球，E 或W（东经或西经）。
<6> GPS质量指示，0：方位无法使用，1=非差分GPS 获得方位，2=差分方式获得方位（DGPS），6=估计获得。
<7> 使用卫星数量，从00到12（第1位是0 也将传送）。
<8> 水平精确度，0.5～99.9。
<9> 天线离海平面的高度，-9 999.9 ～9999.9m。M 指单位米。
<10> 大地水准面高度，-999.9～9999.9m。M 指单位米。
<11> 差分GPS数据期限（RTCM SC-104），最后设立RTCM传送的秒数量（例如无DGPS 为0）。
<12> 差分参考基站标号，从0000～1023,实时DGPS 时无。
* 语句结束标志符。
hh 从$开始的所有ASCII 码校验和。
例如，假如实时收到的一条“ $GPGGA ”语句如下：
$GPGGA,114641,3002.3232,N,12206.1157,E,1,03,12.9,53.2,M,11.6,M,,*4A
这是一条GPS定位数据信息语句，其含义是：UTC 时间为11时46分41秒，位置在北纬30 度2.323 2 分，东经122 度6.115 7 分，普通GPS 定位方式，接收到3 颗卫星，水平精度为12.9 m ，天线离海平面高度为53.2m ，所在地离地平面高度为11.6m，校验和为4AH 。
由于GPS 模块发送的不止是一条语句，要完整的接收这条“$GPGGA ”语句，就必须
判断这条语句的头。也就是“ $GPGGA ，”这7 个字符，当完整的收到这7个字符后，才能保证是所需要的数据。