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  • 【开源GPS追踪】 之 硬件开源

    根据设定目标: 使用GPS 采集经纬度,然后通过GPRS模块/wifi 发送到服务器显示,WIFI不常有,所有就使用GPRS模块!

    对于GPS模块,没有特殊要求,只要输出格式符合NMEA协议即可,为了后续编程方便,尽量使用输出波特率为9600 的模块。

    我使用的是TTL 接口波特率9600 的sirf III,感觉还可以。

    对于GPRS,我手头上有些有方的M590,凑合着用。 

    对于MCU,最熟悉的51,如果51 可以胜任就用51,目前实现的功能来说还是可以的。 如果增加其他功能可以使用STM32或者考虑低功耗用MPS430

    实物连接图(都是用手上现成的模块用杜邦线连接起来的,用来做验证使用)

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    1 MCU 与 GPS 连接

      GPS通过MCU 的串口0 与MCU连接,GPS可以通过这个接口把GPS 的数据全部送到MCU,MCU内部对GPS数据进行处理。

    2 MCU 与GPRS连接

      GPRS通过MCU的串口与MCU连接。 MCU通过发送命令控制GPRS 上电/断电、TCP 连接以及 数据发送。

      考虑到节能低功耗要求,GPS数据每隔一定时间发送到服务器,按照需求可以修改code 控制这个间隔。 在发送 完数据后,GPRS可以切断电源,等到下次GPS 数据ready的时候再上电(GPRS 工作的时候电流约100mA 左右,GPS+MCU 工作电流约50mA)。如果间隔较大的应用中,一定要这样做,节能非常明显。

      如果对功耗要求非常苛刻的地方,选用MPS430 MCU,GPS选用带有热启动的模块,增加GPS 电源控制电路,控制GPS工作情况,进一步减少电能损耗。

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      为了实现GPRS的启动、断电,结合M590 设计手册,可以使用带Enable 的LOD。 我找到的这个模块就有,只是Enable pin 和VCC pin 短接在一起了,只要VCC供电,M590就上电了,而我需要的是通过一个pin 让MCU控制供电,所以修改电路,把Enable pin layout 强行"切开"然后连上。最后的效果如下图:

       这样,VCC 供电,如果Enable pin 为低电平,M590 也是吃不到电的,通过Enable pin 和 M590 的ON pin 两个控制M590 onoff.(这个具体时序需要参见M590的设计手册,在code 中会有体现。)

    总体硬件连好,就是这个样子,因为是几个模块堆叠起来的通过杜邦线连接起来,看起来比较乱,但是测试了几下,感觉用于定位追踪还是棒棒的,毕竟成本低廉。 等一些完善好了,打算做一块板子,把GPRS 和 MCU做到一起,但是这个需要后面有空才能搞。

    目前还是持续验证完善程序,避免不必要的bug出现,目前是能用即可!

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    web 端定位效果图

    定位感觉还行,偶尔会出现gps 飘逸。 程序用延时函数实现采集,目前基本50s 采集一次(如果GPS GPRS信号不好,采集间隔时间会延长)

    **之前在另一篇文章里提到流量的问题,感觉一天0.3MB就够用了,但是实际上却比较费流量**

    我使用的是阿里通信的手机卡,这一周来累计使用了1.88MB流量,其中有一次连续工作10小时,走了约0.6M。与之前计算结果差异挺大,仔细分析,原因是因为之前计算值考虑了上传时花费的流量,没有考虑服务器收到数据也会给GPRS发送数据,而这一块的数据可能比上传数据要大,实际上用电脑模拟POST GET确实会收到很多数据,这个就不截图了。解决办法:GPRS发送完数据立马关掉TCP。 这个方法还没有实际测量。

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    20160710 更新

     用杜邦线连接毕竟不是那么美观,所以自己画了PCB。下面贴一下原理图和PCB截图,技术糙,多担待。

    板子特点

    1 M590 模块两种供电模式

    因为为了实现使用MCU控制M590 开关,电路需要稍微特殊设置,方案1 使用现成电源芯片spx29300,电压稳定,成本高。 方案2 使用三极管+MOSFET 组合方式,电源电压与供电电压一致,成本低。

    2 增加232 接口

    因为我这里有一些GPS是232 输出的,到时可以直接使用

    这些特点基本都是备份或者重复的功能,所以板子看着东西挺多,其实如果定型,元器件会进一步减少。

    PCB 的尺寸设计可在TB上找到一款塑料盒子,争取把模块与锂电池同时放进去。

    预计一周之内打样,半个月左右会焊接调试完毕!愿一切顺利!

    20160716 更新

    这周断断续续review了PCB,发现主要问题有几个

    1 NMOS NPN 原理图和PCB库的引脚不能一一对应,根据datasheet 直接在PCB修改net重新布线

    2 卡槽直接复制了之前有方V1.0版本,卡槽引脚和PCB也是不能一一对应,直接修改nat 重新布线。

    3 M590 模块具有低功耗选项,参考M590数据手册,直接在PCB上把DRT引脚与MCU相连接

    修改完成后已经在嘉立创上打样了。。。。下周见!

    在板子打样好之前,把原来的各个模块规整到一起,装到盒子里了,放到电动车里,感觉还不错。 上图

    GPRS + MCU +电池

    GPS模块放到盒子上方,天线需要外露才能收到信号,铁壳会屏蔽信号

    铁盒外面GPS天线和GPRS天线都引出了(如果是塑料壳就不要这么麻烦了)

    放到电动车上出去走了一圈去趟超市

    20160724 更新

    昨天PCB回来,焊接了两块进行了简单测试。

    先上图

    已经测试通过的选项

    1 单片机下载程序OK

    2 GPRS与单片机连接,通信正常

    3 反接保护电路正常

    4

    问题:

    1 单片机Enable 引脚没有连接

    2 R12 应该放到bottom

    3 电源芯片封装有点大

    4 通过NPN+NMOS控制电源部分压降有1.2V,需要检查

    博客讨论一些室内定位(DWM1000/CC2431/CC2530) 以及一些随性的技术。博文可以转载,但需要注明出处!
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