STM32设计的儿童老人GPS防丢定位手环

描述

 一、环境介绍

MCU:  STM32F103C8T6

GSM模块: GA6--果云

开发软件: Keil5

二、GA6-GSM模块介绍与调试

说明:  GA6-B模块供电必须5V,采用电脑USB供电可能不稳定(没有5V,只有4.8V左右),导致模块使用不稳定,发送AT指令没有反应,调试阶段,可将开发板的USB线连接充电宝或者手机充电插头取电。

2.1  GA6-B模块概述

GA6-B 模组:
1.    GA6 尺寸 22.8mm x 16.8mm x 2.2 mm;
2.    正常工作温度:-30°C ~ +80°C,
3.    受限工作温度:-40°C ~ -30°C 及+80°C ~+85°C*
4.    工作电压 3.5V-4.2V;
5.    开机电压>3.5V;
6.    SLEEP 模式下的耗流为 0.9mA;
7.    四频:GSM850, EGSM 900 和 DCS 1800,PCS1900 可以自动的搜寻 四个频段。 l 符合 GSM Phase 2 / 2+ l GPRS Class 10;
8.    灵敏度<-107;
9.    支持语音通话;
10.    支持 SMS 短信;
11.    支持移动和联通2G,以及全球的GSM网络
12.    GPRS 数据特性,最大数据速率,下载 85.6Kbps,上传 42.8Kbps;
13.    支持符合 GSM 07.10 协议的串口复用功能
14.    支持 2 个串口,一个下载串口,一个 AT 命令口;
15.    AT 命令支持标准 AT 和 TCP/IP 命令接口;
16.    支持数字音频和模拟音频,支持 HR,FR,EFR,AMR 语音编码;
17.    支持FCC,CE认证;
18.    SMT 42PIN 封装;  

GA6模块的优势
广域覆盖:GPRS在全国34个省均有良好覆盖,更是全球通行的2G通讯标准。基本上在手机可以打电话的地方都可以通过GPRS无线上网;
永远在线:只要激活GPRS应用后,将一直保持在线,类似于无线专线网络服务。
按量计费:GPRS服务虽然保持一直在线,但您不必担心费用问题;因为只有产生通信流量时才计费。
高速传输:目前GPRS可支持85.6Kbps的峰值传输速率,理论峰值传输可达100余Kbps。
价格便宜 :相对于 SIM 系列的模块 价格只有其的一半。大大降低了物联网设备的入门门槛凭借超小的尺寸,超低功耗和宽工作温度范围,GA6是M2M应用的理想解决方案,适用于车载、工业及PDA、个人跟踪、电力环境检测、无线POS、智能计量以及其它M2M的应用,为其提供完善的GSM/GPRS短信、数据传输及语音服务。

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物联网卡: 

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2.2 GA6模块调试

模块默认波特率:  115200
电压:  5V
TX---URX(GA6模块)
RX---UTX(GA6模块)
 

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  1. 模块上电串口助手收到的消息:
OneNET

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注意:  电压必须5V否则,给模块发送AT指令没有用

  1. 正常情况下,模块插上SIM电话卡,供电达到5V时,模块上电会返回以下提示信息。
OneNET

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当模块出现 “SMS Ready”字符串提示时,说明模块已经可以正常的接收“AT”指令了。

 

2.3 基础常用的指令介绍使用

(指令结尾发送都需要加\r\n)

1. 检测模块是否正常

给模块发送指令: AT

 

模块正常返回,这个指令可以检测模块是否正常:

OK

 

2. 查询SIM卡是否在卡槽内

给模块发送指令: AT+CPIN?

 

如果卡在卡槽内,模块正常返回值:

+CPIN:READY

 

OK

 

3. 查询模块是否注册到网络

给模块发送指令: AT+CREG?

 

如果模块已经正常注册到网络的返回值:

AT+CREG?

 

+CREG: 1,1

 

OK

 

4. 关闭指令回显

给模块发送指令: ATE0

 

指令执行成功返回值: (关闭AT指令回显,方便调试,提高程序效率)

OK

 

2.4 GPRS网络通信相关指令介绍

1. 查询网络连接状态

给模块发送指令: AT+CIPSTATUS

 

指令执行成功返回值如下(多种):

"IP INITIAL" 初始化

"IP START" 启动任务

"IP CONFIG" 配置场景

"IP IND" 激活 GPRS/CSD 场景中

"IP GPRSACT" 接收场景配置

"IP STATUS" 获得本地 IP 地址(参考 AT+CIFSR 命令)

"TCP CONNECTING" TCP 连接中

"UDP CONNECTING" UDP 连接中

"IP CLOSE" TCP/UDP 连接关闭

"CONNECT OK" TCP/UDP 连接成功   ,连接成功之后才可进行网络数据通信

 

2. 附着GPRS网络 (进行网络通信前,需要先附着GPRS网络才可进行正常通信)

给模块发送指令: AT+CGATT=1

 

模块正常附着了GPRS网络,返回值: (注意该指令第一次附着网络需要点时间,需等待一段时间)

OK

 

3. 激活GPRS网络

给模块发送指令: AT+CGACT=1,1

 

模块正常激活了GPRS网络返回值:

OK

 

4. 建立TCP连接:  连接TCP服务器

模块发送指令: AT+CIPSTART="TCP","183.230.40.33",80

 

如果服务器正常连接成功的返回值:

OK

 

CONNECT OK

说明:  上面的指令是采用TCP协议连接,183.230.40.33服务器,端口号是80

 

5. 发送数据

给模块发送指令: AT+CIPSEND

 

如果收到指令后会返回  >  符号。,接下来就可以发送 实际要发送的数据,在发送实际数据时,不需要加回车符(\r\n)。

 

实际数据发送之后,紧接着发送一个0x1A,即可启动数据发送。

注意:  0x1A是十六进制格式数据,不是字符串。

 

如果数据发送成功,会返回 “SEND OK” 字符串。

 

发送数据示例:

POST /devices/517704007/datapoints HTTP/1.1

api-key:vvQAUiBG=HwKzqGicH=RxBvFCDw=

Host:api.heclouds.com

Connection:close

Content-Length:65

 

{"datastreams":[{"id":"ds18b20","datapoints":[{"value":66.66}]}]}

 

 

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三、STM32代码调试GA6模块

3.1 通过STM32串口代码测试GA6模块

直接接在STM32F103C8T6最小系统板上面:

OneNET

 

注意:  如果是使用USB给开发板供电,为了防止电压不够,USB线不要接分线器,直接接电脑的USB口。

因为GA6模块的电压必须5V才可驱动,4.8V都不行。

 

OneNET

OneNET

STM32F103C8T6最小系统板使用串口3与GA6-B模块连接:

5V-----5V

GND---G

PB10—URX

PB11---UTX

OneNET

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出现以上提示之后,发送AT能返回OK就说明模块已经正常工作了

OneNETOneNET

模块上电会返回以下信息:  (注意: 电压一定要保证是5V)

AT Ready

 

AST_POWERON

 

+NITZ:19/03/20,01:57:46,32

 

Call Ready

 

+CREG: 1

 

SMS Ready

 3.2 通过STM32封装标准函数(使用HTTP协议连接OneNet服务器)

GA6_GPRS.c文件代码:

#include "ga6_gprs.h"

#define GS6_GSM_CHECK_CNT 10

/*
函数功能:向GA6_GPRS发送指令
函数参数:
        char *cmd     :发送的指令
        char *check   :检查返回的字符串
        u32 wait_time :等待的时间(100ms)为单位
        
说明:该函数只是适用于成功后返回OK的指令
返回值: 0表示成功 1表示失败
*/
u8 GA6_GSM_SendCmd(char *cmd,char *check,u32 wait_time)
{
   u32 i,j;
   for(i=0;i",50))return 1;

		/*2.2 发送实际要发送的数据*/
		USART_X_SendData(USART3,data,len);

		/*2.3 结束数据发送*/
	  if(GA6_GSM_SendCmd(end_char,"SEND OK",100))return 2;
	  
		return 0;
}
;i++)>
OneNET

GA6_GPRS.h文件代码:

#ifndef GA6_GPRS
#define GA6_GPRS
#include "stm32f10x.h"
#include "usart.h"
#include "delay.h"
u8 GA6_GSM_StateCheck(void);
u8 GA6_GSM_SendDataToServer(u8 *data,u32 len);
u8 GA6_GSM_ConnectServer(char *server_ip,u32 port);
u8 GA6_GSM_SendCmd(char *cmd,char *check,u32 wait_time);
#endif
OneNET

Main.c代码

#include "stm32f10x.h"
#include 
#include 
#include "ga6_gprs.h"
#include "usart.h"
#include "timer.h"
#include "led.h"
#include "key.h"

//u8 onenet_http_cmd[]=
//{
//	"POST /devices/517704007/datapoints HTTP/1.1\r\n"\
//	"api-key:vvQAUiBG=HwKzqGicH=RxBvFCDw=\r\n"\
//	"Host:api.heclouds.com\r\n"\
//	"Connection:close\r\n"\
//	"Content-Length:65\r\n"\
//	"\r\n"\
//	"{\"datastreams\":[{\"id\":\"ds18b20\",\"datapoints\":[{\"value\":88.88}]}]}"
//};

u8 onenet_http_cmd[]=
{
	"POST /devices/517620924/datapoints HTTP/1.1\r\n"\
	"api-key:OCZ6ghYPdky3=FJQCOEVZbByHRM=\r\n"\
	"Host:api.heclouds.com\r\n"\
	"Connection:close\r\n"\
	"Content-Length:62\r\n"\
	"\r\n"\
	"{\"datastreams\":[{\"id\":\"temp\",\"datapoints\":[{\"value\":88.88}]}]}"
};
//应用发布地址: https://open.iot.10086.cn/iotbox/appsquare/appview?openid=905ef1b56ba526fdeee0c69a0787f176

/*
以下程序正确运行返回的数据:

+NITZ:19/03/20,14:45:27,32

Call Ready

+CREG: 1

SMS Ready
发送一次数据!
GA6_GSM_StateCheck=0
GA6_GSM_ConnectServer=0
GA6_GSM_SendDataToServer=0

SEND OK

HTTP/1.1 200 OK
Date: Wed, 20 Mar 2019 14:45:40 GMT
Content-Type: application/json
Content-Length: 26
Connection: close
Server: Apache-Coyote/1.1
Pragma: no-cache

{"errno":0,"error":"succ"}

CLOSED
*/


int main()
{   
  u8 key,state;
  LED_Init();
  KEY_Init();
  BEEP_Init();
  TIM1_Init(72,20000); //辅助串口1接收,超时时间为20ms
  USART_X_Init(USART1,72,115200);
  TIM2_Init(72,20000);//辅助串口2接收,超时时间为20ms
  USART_X_Init(USART2,36,9600);
  TIM3_Init(72,20000);//辅助串口3接收,超时时间为20ms
  USART_X_Init(USART3,36,115200);
  printf("UART1 OK.....\n");
  
  while(1)
  {     
     if(USART3_RX_FLAG)
     {
         USART3_RX_BUFF[USART3_RX_CNT]='\0';
         //printf("buff=%s,cnt=%d\n\n",USART3_RX_BUFF,USART3_RX_CNT);
         printf("%s",USART3_RX_BUFF);
         USART3_RX_CNT=0;
         USART3_RX_FLAG=0;
         memset(USART3_RX_BUFF,0,sizeof(USART3_RX_BUFF));
     }
     
     key=KEY_Scanf();
     if(key)
     {
		  LED0=!LED0;
		  LED1=!LED1;
		  printf("发送一次数据!\n");
		  /*1. 检查GSM工作状态*/
		  state=GA6_GSM_StateCheck();
		  printf("GA6_GSM_StateCheck=%d\n",state);
		  if(!state)
		  {
			/*2. 连接服务器*/
			state=GA6_GSM_ConnectServer("183.230.40.33",80);
			printf("GA6_GSM_ConnectServer=%d\n",state);
			if(!state)
			{
				/*3. 向服务器发送数据*/
				state=GA6_GSM_SendDataToServer(onenet_http_cmd,strlen((char*)onenet_http_cmd));
				printf("GA6_GSM_SendDataToServer=%d\n",state);
			}
			else
			{
				//手动断开服务器连接
				printf("断开服务器连接:%d\r\n",GA6_GSM_SendCmd("AT+CIPCLOSE\r\n","OK",5000));
			}
		 }
     }
  }
}
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3.3 GA6-B模块使用HTTP协议连接OneNet服务器上传GPS经纬度

为了提高效率,通过GPS配置软件,可以将GPS模块配置成功以下选项:

 

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主要修改的地方:

  1. GPS模块默认波特率为9600,配置成115200
  2. 输出的语句,只是输出RMC(推荐定位信息),因为现在只需要经纬度信息即可。
  3. 系统设置热启动状态,提高定位速度

经纬度格式分为三种:

度:              ( ddd.ddddd °)              十进制小数部分(5位)               

度 . 分 :       (ddd°mm.mmm’ )        十进制小数部分(3位)

度 . 分 . 秒 :(ddd°mm’ss’’)                                                                             

 

关系:

一度(°)等于60分钟(’)等于3600秒(“):

整度(d)等于十进制的度的整数部分(dd):

分钟(m)等于十进制的度的整数部分(dd)减去整数度(d)的60倍:

秒(s)等于十进制的度(dd)减去整数度(d)减分(M)除以60乘以3600:

GPS.c文件代码示例:


#include "gps.h"
/*
函数功能:从buf里面得到第cnt个逗号所在的位置
返 回 值:0~254,代表逗号所在位置的偏移.
255,代表不存在第cnt个逗号
*/
u8 GPS_GetCommaOffset(char *buf,u8 cnt)
{
	char *p=buf;
	while(cnt)
	{
		if(*buf=='*'||*buf<' '||*buf>'z')return 255;//遇到'*'或者非法字符,则不存在第cx个逗号
		if(*buf==',')cnt--;
		buf++;
	}
	return buf-p; //计算偏移量
}


/*
函数功能: 获取GPS经纬度数据值
函数参数:
        double *Longitude  :经度
        double *latitude   :纬度
返回值: 0表示定位成功,1表示定位失败

说明: 解析$GNRMC命令,得到经纬度
$GNRMC,023705.000,A,2842.4164,N,11549.5713,E,1.73,91.65,150319,,,A*41

转换公式示例:
经度: dddmm.mmmm 东经 11408.4790 114+(08.4790/60)=114.141317
纬度: ddmm.mmmm 北纬 2236.9453 22+(36.9453/60)= 22.615755
*/
u8 GPS_GNRMC_Decoding(char *gps_buffer,double *Longitude,double *latitude)
{
    u8 Offset;
    u32 int_data;
    double s_Longitude,s_latitude;
    char *p;

    /*1. 确定下定位是否成功*/
    p=strstr(gps_buffer,"$GNRMC");
    if(!p)return 1;
    
    Offset=GPS_GetCommaOffset(p,2);
    if(Offset==255)return 2;
    if(*(p+Offset)!='A')return 3; //定位不准确
    
    /*2. 得到纬度*/
    Offset=GPS_GetCommaOffset(p,3);
    if(Offset==255)return 4;
    sscanf(p+Offset,"%lf",&s_latitude);
   // printf("转换前的纬度:%lf\r\n",s_latitude);
  
    s_latitude=s_latitude/100;
    int_data=s_latitude;//得到纬度整数部分
    s_latitude=s_latitude-int_data;//得到纬度小数部分
    s_latitude=(s_latitude)*100;
    *latitude=int_data+(s_latitude/60.0); //得到转换后的值
   // printf("转换后的纬度: %lf\r\n",*latitude);
 
    /*3. 得到经度*/
    Offset=GPS_GetCommaOffset(p,5);
    if(Offset==255)return 5;
    sscanf(p+Offset,"%lf",&s_Longitude);
   // printf("转换前的经度:%lf\r\n",s_Longitude);
    
    s_Longitude=s_Longitude/100;
    int_data=s_Longitude;//得到经度整数部分
    s_Longitude=s_Longitude-int_data; //得到经度小数部分
    s_Longitude=s_Longitude*100;
    *Longitude=int_data+(s_Longitude/60.0);
   // printf("转换后的经度:%lf\r\n",*Longitude);
    
    return 0;
}
OneNET

GPS.h代码示例

#ifndef GPS_H
#define GPS_H
#include "stm32f10x.h"
#include 
#include "usart.h"
u8 GPS_GNRMC_Decoding(char *gps_buffer,double *Longitude,double *latitude);
#endif
OneNET

 Main.c代码示例

#include "stm32f10x.h"
#include 
#include 
#include "ga6_gprs.h"
#include "usart.h"
#include "timer.h"
#include "led.h"
#include "key.h"
#include "gps.h"

char onenet_http_cmd[1024];
//应用发布地址: https://open.iot.10086.cn/iotbox/appsquare/appview?openid=fd1307a02210acbef4b34de89d6cfe21

/*
GPS 接线方式: 将 GPS 模块的 TX 脚与 PA3 相连接。 (串口 2 的接收脚)
GPS 模块波特率默认为 9600  (为了提高速度,可以将GPS的波特率设置成115200---可直接通过上位机软件设置)
GPS 模块型号: ATGM336H-5N
电 源: 3V
*/


/*
GA6-GSM 接线方式: 将 GA6-GSM  模块的 UTX 脚与 PB11 相连接,URX 脚与 PB10 相连接。 (串口 3 的接收脚)
GA6-GSM  模块波特率默认为 115200
GA6-GSM  模块型号: 果云GA6-B
电 源: 5V
*/

int main()
{   
  double Longitude,latitude;
  u8 state;
  u32 time_cnt=0;
  u16 data_tx_len=0;
  char temp_buff[50];
  
  LED_Init();
  KEY_Init();
  BEEP_Init();
  TIM1_Init(72,20000); //辅助串口1接收,超时时间为20ms
	USART_X_Init(USART1,72,115200);
  TIM2_Init(72,20000);//辅助串口2接收,超时时间为20ms
  USART_X_Init(USART2,36,115200);   //接GPS模块
  TIM3_Init(72,20000);//辅助串口3接收,超时时间为20ms
  USART_X_Init(USART3,36,115200); //接GSM模块
  printf("UART1 OK.....\n");
  
  while(1)
  {     
      //接收GPRS模块的返回值
     if(USART3_RX_FLAG)
     {
         USART3_RX_BUFF[USART3_RX_CNT]='\0';
         //printf("buff=%s,cnt=%d\n\n",USART3_RX_BUFF,USART3_RX_CNT);
         printf("%s",USART3_RX_BUFF);
         USART3_RX_CNT=0;
         USART3_RX_FLAG=0;
         memset(USART3_RX_BUFF,0,sizeof(USART3_RX_BUFF));
     }
     
     //接收GPS模块的返回值
     if(USART2_RX_FLAG)
     {
         USART2_RX_BUFF[USART2_RX_CNT]='\0';
         //printf("USART2_RX_BUFF=%s",USART2_RX_BUFF);
       
         //解析GPS数据,得到经纬度
         if(GPS_GNRMC_Decoding((char*)USART2_RX_BUFF,&Longitude,&latitude))
         {
            printf("GPS定位失败! 请到空旷地方定位\r\n");
         }
         else //定位成功
         {
             if(time_cnt>=8000) //8秒一次
             {
                data_tx_len=71;
                sprintf(temp_buff,"%lf",Longitude);
                data_tx_len+=strlen(temp_buff);
               
                sprintf(temp_buff,"%lf",latitude);
                data_tx_len+=strlen(temp_buff); //得到发送的数据长度
               
                snprintf(onenet_http_cmd,sizeof(onenet_http_cmd),
                  "POST /devices/517704007/datapoints HTTP/1.1\r\n"\
                  "api-key:vvQAUiBG=HwKzqGicH=RxBvFCDw=\r\n"\
                  "Host:api.heclouds.com\r\n"\
                  "Connection:close\r\n"\
                  "Content-Length:%d\r\n"\
                  "\r\n"\
                  "{\"datastreams\":[{\"id\":\"gps\",\"datapoints\":[{\"value\":{\"lon\":%lf,\"lat\":%lf}}]}]}",
                   data_tx_len,Longitude,latitude
                  );
                printf("data_tx_len=%d\r\n",data_tx_len);
                printf("经度:%lf,纬度:%lf\r\n",Longitude,latitude);
 
                time_cnt=0;
                LED0=!LED0;
                LED1=!LED1;
                /*1. 检查GSM工作状态*/
                state=GA6_GSM_StateCheck();
                printf("GA6_GSM_StateCheck=%d\n",state);
                if(!state)
                {
                    /*2. 连接服务器*/
                    state=GA6_GSM_ConnectServer("183.230.40.33",80);          
                    printf("GA6_GSM_ConnectServer=%d\n",state);
                    if(!state)
                    {
                      /*3. 向服务器发送数据*/
                    state=GA6_GSM_SendDataToServer((u8*)onenet_http_cmd,strlen((char*)onenet_http_cmd));
                      printf("GA6_GSM_SendDataToServer=%d\n",state);
                    }
                    else
                    {
                        //手动断开服务器连接
                     printf("断开服务器连接:%d\r\n",GA6_GSM_SendCmd("AT+CIPCLOSE\r\n","OK",5000));
                    }
                }
             }
         }
         USART2_RX_CNT=0;
         USART2_RX_FLAG=0;
         memset(USART2_RX_BUFF,0,sizeof(USART2_RX_BUFF));
     }
     
    time_cnt++;
    delay_ms(1);
  }
}
OneNET
  1. 网页上显示的效果:
OneNETOneNET

OneNETOneNET

OneNET

完整源码下载:  https://download.csdn.net/download/xiaolong1126626497/18245590

审核编辑:符乾江

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