描述

該項目使用開源minmea NMEA 解析器和低成本LPC845-BRK 開發板作為簡單的位置查??找器。

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

可以在 UART0 上看到調試輸出，它可通過 LPC845-BRK 上的 USB CDC 獲得，從而在對源代碼進行任何修改時輕松獲得狀態更新。

* 任何通過 UART 提供標準 NMEA 語句的 GPS 都應該在這個項目中工作。

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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（調試模式）

當您將固件閃存到 LPC845（使用免費的跨平臺 MCUXpresso IDE 和 LPC845-BRK 上的調試器）時，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，等待鎖定 3 顆或更多衛星時，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，藍色 LED 將開始閃爍，表明 MCU 當前正在處理來自 GPS 單元的 NMEA 數據，調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容易理解，但下面描述了一些關鍵概念。

半正弦距離估計器

我們可以使用Haversine 公式的實現來確定兩點之間的距離，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 公式將近似計算兩個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整函數頂部的系數來輸出英里或任何其他單位。

Haversine 有點不完美，因為地球不是一個完美的球體，它以直線計算距離，但它是一個很好的整體距離近似值，計算量最少。

GPS 位置數據

應用程序中的另一個關鍵功能是解析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;
}

在這個基本示例中，我們只解析RMC語句，它代表最小推薦數據，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 - 修復時間為 12:35:19 UTC
• A - 狀態 A=active 或 V=Void。
• 4807.038, N - 北緯 48 度 07.038'
• 01131.000, E - 東經 11 度 31.000'
• 022.4 - 對地速度（節）
• 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 - 校驗和數據，始終以 * 開頭

距離事件

這個應用程序的關鍵部分是上面 GPS 解析函數中的以下幾行代碼，每當解析引擎解析到新的位置定位時，它就會不斷地將當前位置與目的地進行比較：

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);
}

根據你想做什么，你應該擴展上面的代碼，比如當你接近目的地時，壓電蜂鳴器發出越來越響亮或頻率越來越高的聲音。

壓電蜂鳴器

根據您的應用要求，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整壓電蜂鳴器（使用 SCT 外圍設備）發出的確切頻率：

#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);

進一步發展

雖然當前的概念證明具有簡單、便攜式尋路器的關鍵要素，但我目前正在研究一種外殼，使整個設備便攜，并由 3.7V LIPO 電池供電。當我完成一些原型時，硬件文件將在此處可用。