树莓派&全球定位系统
一、项目背景全球定位系统(Global Positioning System，GPS)是一种以人造地球卫星为基础的高精度无线电导航定位系统，它在全球任何地方以及近地空间都能够提供准确的地理位置、精确及其他的信息。它是由空间卫星、地面监控和用户接收等三大部分组成。在太空中有24颗卫星组成一个分布网络，分别分布在6条离地面2万公里、倾斜角为55°的地球准同步轨道上，每条轨道上有4颗卫星。GPS卫星每隔12小时绕地球一周，使地球上任一地点能够同时接收7～9颗卫星的信号。地面共有1个主控站和5个监控站负责对卫星的监视、遥测、跟踪和控制。它们负责对每颗卫星进行观测，并向主控站提供观测数据。主控站收到数据后，计算出每颗卫星在每一时刻的精确位置，并通过3个注入站将它传送到卫星上去，卫星再将这些数据通过无线电波向地面发射至用户接收端设备。本次案例模仿GPS系统，具体功能为1.GPS卫星定位，2.生成位置地图，3.谷歌浏览器自动打开地图。
二、硬件和软件硬件：1.树莓派4B2G版 *1https://www.dfrobot.com.cn/goods-1976.html2.GPS+BDS北斗双模卫星导航模块 *1 （需手工焊接针排，稍有难度，希望以后能给直接焊接好）https://www.dfrobot.com.cn/goods-2844.html3.USB to Serial 转串口模块 *1集成了CP2103芯片，树莓派免驱动，即插即用https://www.dfrobot.com.cn/goods-242.html
软件：树莓派brust系统，Thonny编辑器或python3
三、知识准备
1.UART:一种通用串行数据总线，用于异步通信。该总线双向通信，可以实现全双工传输和接收。在嵌入式设计中，UART用于主机与辅助设备通信，如汽车音响与外接AP之间的通信，与PC机通信包括与监控调试器和其它器件，如EEPROM通信。
2.serial串口：本次只用树莓派4B miniUSB串口UART测试。树莓派有两个串口可以使用，一个是硬件串口（/dev/ttyAMA0）,另一个是mini串口（/dev/ttyS0）。硬件串口有单独的波特率时钟源，性能好，稳定性强；mini串口功能简单，稳定性较差，波特率由CPU内核时钟提供，受内核时钟影响。3.pip 用来安装来自PyPI的python所有的依赖包，并且可以选择安装任何在PyPI上已上传的先前版本的依赖包；apt-get 用来安装软件、更新源、也可以用来更新自Ubuntu的典型依赖包，树莓派系统也可以使用该命令；典型安装即意味着它只是安装（最新发布或最近一个的）单一版本，并且我们不能决定我们要安装的依赖包的版本或选择它之前的版本。
4.注意：serial库和pyserial库不一样卸载serial库（不删除后续会报错），安装pyserial库（python调用serial的API接口库）
pyserial库python调用串口的API接口，可用pip3 list 命令查看，没有可以运行pip3 install pyserial安装
四、技术实现：
1.GPS模块修改串口+树莓派+python读取数据方案：
树莓派（3/4代）板载蓝牙模块，默认的硬件串口是分配给蓝牙模块使用的，我的树莓派声音输出是蓝牙音箱，正好冲突；而且该操作较为复杂，容易破坏树莓派，不适合初学者使用，所以果断放弃该方案。
2.GPS模块USB转串口+树莓派+python读取数据方案：不需要复杂的调整，GPS模块直接和转接模块连接，防止插错GPIO口烧毁板子，数据交换简单高效。
硬件连接参考：GPS模块VCC连接USB转接模块的5VGPS模块GND连接USB转接模块的GNDGPS模块TX连接USB转接模块的RXGPS模块RX连接USB转接模块的TXUSB转接模块USB连接树莓派USB口https://mc.dfrobot.com.cn/data/attachment/album/202012/11/143442ox40hzzprdhhlhdd.jpg
https://mc.dfrobot.com.cn/data/attachment/album/202012/11/143438vwn6l0hdwon11o6m.jpg
https://mc.dfrobot.com.cn/data/attachment/album/202012/11/143449ekczo4scuuasziuo.jpg
https://mc.dfrobot.com.cn/data/attachment/album/202012/11/143440v33tjtwu31lt3z9f.jpg
五、软件实现1.运行lsusb命令看是否检测出来
2.安装串口工具 运行 sudo apt-get install minicom 运行串口工具 运行 minicom -b 9600 -o -D /dev/ttyUSB0 屏幕中可以收到大量信息具体可参考模块的说明https://www.dfrobot.com.cn/images/upload/File/20200807111306dx8497.pdf 注意1：模块首次启动定位时间：32 秒（也有可能是几分钟，要看具体环境而定），定位完成后模块的红色提示灯会一直闪动。 注意2.模块天线一定要放在窗外，做好在空地中做测试，可以减少卫星的遮挡，提高实验效率。https://mc.dfrobot.com.cn/data/attachment/album/202012/11/144850fmw3kziquutn91mi.jpg键盘CTRL+A，可以调出菜单；键盘X退出串口工具
3.代码解析导入串口库，导入folium地图库，导入webbrowser库(调用浏览器打开生成地图网页)import serial
import folium
import webbrowser打开串口，flag为标志为0时生成地图，1时不再重复生成ser = serial.Serial("/dev/ttyUSB0",9600)
flag=0
读取地理坐标try:
line = str(str(ser.readline())) #返回值是bytes,头两位是b',所以数据需要在第二位开始截取
if line.startswith('$GNGGA'): #GNGGA解析数据
line = str(line).split(',')# 字符分隔
data_jng = float(line[:3]) + float(line)/60
# 按照说明解析经度，除60将分转化为度
data_wei = float(line[:2]) + float(line)/60
#维度同理可求
print("经度:",data_jng)
print("维度:",data_wei)
生成并打开地图city_map = folium.Map(location=, zoom_start=14)
city_map.save('city_Map.html')
if flag==0:
webbrowser.open('city_Map.html')
flag=1
完整代码import serial
import folium
import webbrowser
ser = serial.Serial("/dev/ttyUSB0",9600)
flag=0
try:
while True:
line = str(str(ser.readline()))
if line.startswith('$GNGGA'):
line = str(line).split(',')
data_jng = float(line[:3]) + float(line)/60
data_wei = float(line[:2]) + float(line)/60
print("经度:",data_jng)
print("维度:",data_wei)
city_map = folium.Map(location=, zoom_start=14)
city_map.save('city_Map.html')
if flag==0:
webbrowser.open('city_Map.html')
flag=1
except KeyboardInterrupt:
ser.close()
六、整体测试代码
1.如果卫星信号不好，无法获取信息，程序会报错
2.地图文件生成和打开较慢，请耐心等待
葛老师的帖子很好，我也想用上手头的GPS模块，再配一个震动模块，装在小电动上，看看道路平坦程度。
另外这个GPS模块搜星速度和信号强度咋样 文档建议在开阔地测试，我是在窗户缝把天线伸出去搜索的，效果还可以；需要注意首次冷启动加电需要32秒后才有信号。 你好，为啥保存好的HTML文件用浏览器打开，一直在转圈圈，显示不出来 pATAq 发表于 2021-1-3 17:06
葛老师的帖子很好，我也想用上手头的GPS模块，再配一个震动模块，装在小电动上，看看道路平坦程度。
另外这 ...
你好，为啥保存好的HTML文件用浏览器打开，一直在转圈圈，显示不出来 奥本 发表于 2022-5-18 22:26
你好，为啥保存好的HTML文件用浏览器打开，一直在转圈圈，显示不出来
不知道，我这里没遇到过呐 耘想 发表于 2023-3-7 08:48
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{:6_207:}{:6_207:}{:6_207:} 厉害厉害 好棒啊！！ 厉害厉害！！！ 赞赞赞赞赞！
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