Unterrichts- und Lernmaterial für Mikrocontroller
Unterrichts- und Lernmaterial fürMikrocontroller

1 - Das Parallax GPS Empfänger Modul

Die Fa. Parallax hat schon vor 20 Jahren einen GPS Modul mit integrierter Antenne herausgegeben, der sich mit Hilfe des Boards of Education und der BASIC Stamp 2 betreiben lässt.

Der GPS Empfängerbaustein stellt Standarddatensätze, Rohdaten des Typs NMEA0183 (National Marine Electronics Association) oder nutzerspezifische Daten über ein serielles Dateninterface zur Verfügung. Er kann bis zu 20 Satelliten verfolgen und verbessert mit der WAAS/EGNOS (Wide Area Augmentation System/European Geostationary Navigation Overlay Service) Funktionalität die Positionsbestimmung.

Das Modul liefert unter anderem das aktuelle Datum, die Zeit, Breiten- und Höhenangaben, Geschwindigkeit und die Bewegungsrichtung und lässt sich damit in der Robotik und anderen Projekten hervorragend einsetzen.

Das GPS Modul wird mit 5V betrieben und kommuniziert über eine asynchrone serielle Schnittstelle mit 4800 bps auf TTL-Pegel.

2 - Pinbelegung des Moduls

Pin1     GND   Masse, wird mit GND auf dem BoE verbunden.

Pin2     Vcc     Spannungsversorgung, 5V Gleichspannung

Pin3     SIO     Serieller Kommunikationsanschluss (Befehle werden an das Modul übermittelt

                        und Daten empfangen vom Modul). Asynchron, TTL-Pegel, 4800 bps,

                        8 Datenbits, no Parity, 1 Stop Bit, non-inverted

Pin4     /RAW Modus Auswahlpin. Active Low digitaler Eingang. Ein unbeschalteter /RAW

                        Pin schaltet den "Smart Mode" ein. Über ihn lassen sich bestimmte GPS Daten

                        über Kommandos abrufen. Wird /RAW auf LOW gezogen, arbeitet das Modul

                        im Rohdaten Modus. Es werden Standard NMEA0183 Textstrings übertragen,

                        die von fortgeschrittenen Nutzern direkt ausgewertet werden können.

3 - Schaltungsaufbau

Das GPS-Modul kann direkt in das Steckbrett des BoE eingesteckt werden. Wenn man nur im Smart Modus arbeiten möchte, dann bleibt der /RAW Anschluss unbelegt. Alle Daten werden dann über den SIO Pin ausgetauscht.

Das Modul sollte so positioniert werden, dass die Antenne zum Himmel zeigt. Die besten Ergebnisse bekommt man, wenn die Messungen unter freiem Himmel stattfinden, dabei sollte es keine Sichtbehinderungen zum Himmel geben. Beeinträchtigungen beim Empfang können sich durch Motoren, Computer, WLAN-Geräte, die starke Magnetfelder und Interferenzen erzeugen, ergeben.

Auf dem Modul befindet sich eine rote LED, die den Status des GPS-Empfängers anzeigt.

  1. schnelles oder langsames Blinken: es wird nach Satelliten gesucht bzw. es können keine Satelliten fixiert werden.
  2. Dauerlicht: mindestens drei Satelliten wurden fixiert.

Nachdem das GPS Modul an einer neuen Position aktiviert wurde, kann es bis zu fünf Minuten dauern, bis die Daten von den Satelliten abgerufen werden können. In dieser Zeit blinkt die rote LED des Moduls. Sobald alle notwendigen Informationen gesammelt worden sind und genügend Satelliten fixiert werden konnten, geht die blinkende rote LED in ein Dauerleuchten über.

Sollte die LED ausgehen, hat sich ein Problem eingestellt. Es sollten die Anschlüsse und die Konfiguration des Moduls überprüft werden.

Modusauswahl

Über den Pin /RAW kann der Nutzer zwei Operationsmodi des GPS Empfängers einstellen:

  1. Smart Modus: der /RAW Pin bleibt unbeschaltet oder wird auf HIGH gezogen. In diesem Modus lassen sich spezifische GPS Daten abfordern (siehe Kommunikationsprotokoll).
  2. Raw Modus: Wird der /RAW Pin auf LOW gezogen, ist der "Raw Modus" eingeschaltet. Das GPS Modul überträgt standardisierte NMEA0183 Textzeilen (GGA, GSV, GSA und RMC), die von Nutzern direkt ausgewertet werden können.

4 - Kommunikationsprotokoll im Smart Modus

Der GPS Empfänger wird vom Controller über eine asynchrone serielle Schnittstelle mit Standard TTL-Pegel gesteuert. Über den I/O Pin SIO werden Befehle an das GPS Modul geschickt und Dateninformationen an den Controller zurückgeschickt. Die Kommunikation läuft in der Einstellung: 4800 bps, 8 Datenbits, no parity, 1 Stop-Bit, nicht-invertiert.

Ein Befehl wird an das GPS Modul über eine ASCII Kopfzeile mit !GPS gefolgt von einer besimmten Hexadezimalzahl geschickt. Abhängig vom eingegangenen Befehl werden anschließend vom GPS Modul unterschiedlich viele Datenbytes zurückgeschickt:

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Kommentare

  • olaf (Sonntag, 10. Dezember 2017 08:35)

    wow...die mit Abstand beste Site, die ich bisher zu diesem Thema gesehen habe :-))
    Vielen Dank dafür. Hilft super beim Erklären!!

  • David Eisenblätter (Sonntag, 11. Februar 2018 13:38)

    Sehr schön erklärt, und zufällig heute, wo ich nochmal nach einer detailierten Gedankenstütze diesbezüglich gesucht habe!

    Vielen vielen Dank!

    David.

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