【雕爷学编程】Arduino动手做（193）---移远 BC20 NB+GNSS模块8

业界资讯 2023-08-08 20:53:08 阅读次数: 0

37款传感器与模块的提法，在网络上广泛流传，其实Arduino能够兼容的传感器模块肯定是不止37种的。鉴于本人手头积累了一些传感器和执行器模块，依照实践出真知（一定要动手做）的理念，以学习和交流为目的，这里准备逐一动手试试多做实验，不管成功与否，都会记录下来——小小的进步或是搞不掂的问题，希望能够抛砖引玉。

【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）
实验一百九十三：Gravity: I2C & UART BC20 NB-IoT & GNSS通信模块
NB-IoT广域低功耗无线通信 GPS/北斗精准定位 户外物联网必备

在这里插入图片描述
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知识点：移远BC20
BC20 是一款高性能、低功耗、多频段、支持 GNSS 定位功能的 NB-IoT 无线通信模块。其尺寸仅为 18.7 mm × 16.0 mm× 2.1 mm，能最大限度地满足终端设备对小尺寸模块产品的需求，同时有效帮助客户减小产品尺寸并优化产品成本。

BC20 在设计上兼容移远通信 GSM/GPRS/GNSS 系列 MC20 模块，方便客户快速、灵活的进行产品设计和升级。BC20提供丰富的外部接口和协议栈，同时支持中国移动 OneNET、中国电信 IoT 以及阿里云 IoT 等物联网云平台，为客户的应用提供极大的便利。

基于先进的 GNSS 技术，BC20 可支持 BeiDou 和 GPS 双卫星导航系统解调算法，使其定位更加精准、抗多路径干扰能力更强，比传统的单 GPS 定位模块具有更多优势。另外，BC20 模块内置 LNA 和低功耗算法：前者保证更高的灵敏度，后者保证低功耗模式下更低的耗流。

相较传统的 NB-IoT + GNSS 方案，BC20 的一体化设计使其体积减少 40 %。凭借其紧凑尺寸、超低功耗和超宽工作温度范围，BC20 在各种应用中占具更大优势；其主要应用领域为：自行车和摩托车防盗、宠物追踪、金融财产追踪及行车记录仪等等。

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【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）
实验二百零九：Gravity: I2C & UART BC20 NB-IoT & GNSS通信模块
NB-IoT广域低功耗无线通信 GPS/北斗精准定位 户外物联网必备
项目十三：通过串口查询全球导航卫星系统GLL协议的信息

实验开源代码

/*
  【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）
  实验二百零九：Gravity: I2C & UART BC20 NB-IoT & GNSS通信模块
  NB-IoT广域低功耗无线通信 GPS/北斗精准定位 户外物联网必备
  项目十三：通过串口查询全球导航卫星系统GLL协议的信息
  实验接线:
  BC20       UNO
  VIN        5V
  GND        GND
  SCL        A5
  SDA        A4
*/

#include "DFRobot_BC20_Gravity.h"

//RGB有7种颜色可供选择
#define  RED 0
#define  BLUE 1
#define  GREEN 2
#define  YELLOW 3
#define  PURPLE 4
#define  CYAN 5
#define  WHITE 6

//IIC通讯
#define USE_IIC

//硬件串口通讯
//#define USE_HSERIAL

//软件串口通讯
//#define USE_SSERIAL

DFRobot_BC20_IIC myBC20(0x33);

void setup() {
    
    
  Serial.begin(115200);
  myBC20.LED_OFF();

  //初始化 BC20
  Serial.print("正在启动BC20，请稍等...... ");
  myBC20.changeColor(RED);
  while (!myBC20.powerOn()) {
    
    
    Serial.print(".");
    myBC20.LED_ON();
    delay(500);
    myBC20.LED_OFF();
    delay(500);
  }
  Serial.println("BC20 启动成功！");

  //禁用睡眠模式
  myBC20.configSleepMode(eSleepMode_Disable);

  //启动 GNSS
  Serial.print("打开全球导航卫星系统...  ");
  myBC20.setQGNSSC(ON);
  myBC20.changeColor(YELLOW);
  if (myBC20.getQGNSSC() == OFF) {
    
    
    Serial.print(".");
    myBC20.LED_ON();
    delay(500);
    myBC20.LED_OFF();
    delay(500);
  }
  Serial.println("GNSS 开启");
  myBC20.changeColor(CYAN);
}

void loop() {
    
    
  myBC20.getQGNSSRD(NMEA_GLL);

  /*
    UTC 时间，格式：hhmmss.ss，例如。162436.54 => 16:24:36.54
    h - 小时
    m - 分钟
    s - 秒
  */
  Serial.print("UTC 时间: ");
  Serial.println(sGLL.UTC_Time());

  /*
     纬度，格式：ddmm.mmmmm，例如。3150.7820 => 31 度 50.7820 分钟
     d - 度
     m - 分钟
  */
  Serial.print("纬度: ");
  Serial.print(sGLL.LatitudeVal());

  /*
     北纬或南纬
     N - 北
     S - 北
  */
  Serial.print(" ");
  Serial.println(sGLL.LatitudeDir());

  /*
     经度，格式：dddmm.mmmmm，例如。12135.6794 => 121 度 35.6794 分钟
     d - 度
     m - 分钟
  */
  Serial.print("经度: ");
  Serial.print(sGLL.LongitudeVal());
  Serial.print(" ");

   /*
     经度标识
     E - 东
     W - 西
  */
  Serial.println(sGLL.LongitudeDir());

  /*
     数据状态
     V - 无效
     一个有效的
  */
  Serial.print("数据状态: ");
  Serial.println(sGLL.DataStatus());

 /*
     定位方式
     N - 没有修复
     A - 自主 GPS 定位
     D - 差分 GPS 定位
  */
  Serial.print("定位模式: ");
  Serial.println(sGLL.PositionMode());
  Serial.println();
  Serial.println();
  myBC20.clearGPS();

  myBC20.LED_ON();
  delay(500);
  myBC20.LED_OFF();
#ifndef ARDUINO_ESP32_DEV
  delay(500);
#else
  delay(5000);
#endif
}

实验串口返回情况

在这里插入图片描述

NMEA协议是为了在不同的GPS（全球定位系统）导航设备中建立统一的BTCM（海事无线电技术委员会）标准，由美国国家海洋电子协会（NMEA-The National Marine Electronics Associa-tion）制定的一套通讯协议。GPS接收机根据NMEA-0183协议的标准规范，将位置、速度等信息通过串口传送到PC机、MCU等设备。

NMEA-0183协议是GPS接收机应当遵守的标准协议，也是目前GPS接收机上使用最广泛的协议，大多数常见的GPS接收机、GPS数据处理软件、导航软件都遵守或者至少兼容这个协议。

NMEA通讯协议所规定的通讯语句都已是以ASCII码为基础的，NMEA-0183协议语句的数据格式如下：“ ”为语句起始标志；“，”为域分隔符；“ ∗ ”为校验和识别符，其后面的两位数为校验和，代表了“ ”为语句起始标志；“，”为域分隔符；“ *”为校验和识别符，其后面的两位数为校验和，代表了“ ”为语句起始标志；“，”为域分隔符；“∗”为校验和识别符，其后面的两位数为校验和，代表了“”和“*”之间所有字符的按位异或值（不包括这两个字符）。

NMEA0183标准语句(GPS常用语句)

G P G L L 例： GPGLL 例： GPGLL例：GPGLL,4250.5589,S,14718.5084,E,092204.999,A*2D
字段0：$GPGLL，语句ID，表明该语句为Geographic Position（GLL）地理定位信息
字段1：纬度ddmm.mmmm，度分格式（前导位数不足则补0）
字段2：纬度N（北纬）或S（南纬）
字段3：经度dddmm.mmmm，度分格式（前导位数不足则补0）
字段4：经度E（东经）或W（西经）
字段5：UTC时间，hhmmss.sss格式
字段6：状态，A=定位，V=未定位
字段7：校验值

【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）
实验二百零九：Gravity: I2C & UART BC20 NB-IoT & GNSS通信模块
NB-IoT广域低功耗无线通信 GPS/北斗精准定位 户外物联网必备
项目十四：通过串口查询全球导航卫星系统GSA协议的信息

实验开源代码

/*
  【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）
  实验二百零九：Gravity: I2C & UART BC20 NB-IoT & GNSS通信模块
  NB-IoT广域低功耗无线通信 GPS/北斗精准定位 户外物联网必备
  项目十四：通过串口查询全球导航卫星系统GSA协议的信息
  实验接线:
  BC20       UNO
  VIN        5V
  GND        GND
  SCL        A5
  SDA        A4
*/

#include "DFRobot_BC20_Gravity.h"

//RGB有7种颜色可供选择
#define  RED 0
#define  BLUE 1
#define  GREEN 2
#define  YELLOW 3
#define  PURPLE 4
#define  CYAN 5
#define  WHITE 6

//IIC通讯
#define USE_IIC

//硬件串口通讯
//#define USE_HSERIAL

//软件串口通讯
//#define USE_SSERIAL

DFRobot_BC20_IIC myBC20(0x33);

void setup() {
    
    
  Serial.begin(115200);
  myBC20.LED_OFF();

  //初始化 BC20
  Serial.print("正在启动BC20，请稍等...... ");
  myBC20.changeColor(RED);
  while (!myBC20.powerOn()) {
    
    
    Serial.print(".");
    myBC20.LED_ON();
    delay(500);
    myBC20.LED_OFF();
    delay(500);
  }
  Serial.println("BC20 启动成功！");

  //禁用睡眠模式
  myBC20.configSleepMode(eSleepMode_Disable);

  //启动 GNSS
  Serial.print("打开全球导航卫星系统...  ");
  myBC20.setQGNSSC(ON);
  myBC20.changeColor(YELLOW);
  if (myBC20.getQGNSSC() == OFF) {
    
    
    Serial.print(".");
    myBC20.LED_ON();
    delay(500);
    myBC20.LED_OFF();
    delay(500);
  }
  Serial.println("GNSS 开启");
  Serial.println("查询全球导航卫星系统GSA协议");
  myBC20.changeColor(CYAN);
}

void loop() {
    
    
  myBC20.getQGNSSRD(NMEA_GSA);

  Serial.print("模式\t\t");
  for (uint8_t i = 0; i < sGSA.NUM; i++) {
    
    
    /*
       选择 2D 或 3D 修复
       'M'=手动，强制切换2D/3D模式
       'A'=允许自动切换2D/3D模式
    */
    Serial.print(sGSA.data[i].Mode());
    Serial.print("\t\t");
  }
  Serial.println();

  Serial.print("修复状态\t");
  for (uint8_t i = 0; i < sGSA.NUM; i++) {
    
    
    Serial.print(sGSA.data[i].FixStatus());
    Serial.print("\t\t");
  }
  Serial.println();

  Serial.print("系统ID\t");
  for (uint8_t i = 0; i < sGSA.NUM; i++) {
    
    
    Serial.print(sGSA.data[i].GNSS_SystemID());
    Serial.print("\t\t");
  }
  Serial.println();

  //每个频道使用的卫星列表
  for (uint8_t i = 0; i < 12; i++) {
    
    
    Serial.print("CH");
    Serial.print(i + 1);
    Serial.print("\t\t");
    for (uint8_t j = 0; j < sGSA.NUM; j++) {
    
    
      Serial.print(sGSA.data[j].Statellite_CH(i));
      Serial.print("\t\t");
    }
    Serial.println();
  }
  //水平精度因子
  Serial.print("水平精度因子\t\t");
  for (uint8_t i = 0; i < sGSA.NUM; i++) {
    
    
    Serial.print(sGSA.data[i].PDOP());
    Serial.print("\t\t");
  }
  Serial.println();

  //垂直精度因子
  Serial.print("垂直精度因子\t\t");
  for (uint8_t i = 0; i < sGSA.NUM; i++) {
    
    
    Serial.print(sGSA.data[i].HDOP());
    Serial.print("\t\t");
  }
  Serial.println();

  Serial.print("VDOP\t\t");
  for (uint8_t i = 0; i < sGSA.NUM; i++) {
    
    
    Serial.print(sGSA.data[i].VDOP());
    Serial.print("\t\t");
  }
  Serial.println();

  Serial.println();
  myBC20.clearGPS();

  myBC20.LED_ON();
  delay(500);
  myBC20.LED_OFF();
#ifndef ARDUINO_ESP32_DEV
  delay(500);
#else
  delay(5000);
#endif
}

实验串口返回情况

在这里插入图片描述

NMEA0183标准语句(GPS常用语句)

G P G S A 例： GPGSA 例： GPGSA例：GPGSA,A,3,01,20,19,13,40.4,24.4,32.2*0A
字段0：$GPGSA，语句ID，表明该语句为GPS DOP and Active Satellites（GSA）当前卫星信息
字段1：定位模式，A=自动2D/3D，M=手动2D/3D
字段2：定位类型，1=未定位，2=2D定位，3=3D定位
字段3：PRN码（伪随机噪声码），第1信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0）
字段4：PRN码（伪随机噪声码），第2信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0）
字段5：PRN码（伪随机噪声码），第3信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0）
字段6：PRN码（伪随机噪声码），第4信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0）
字段7：PRN码（伪随机噪声码），第5信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0）
字段8：PRN码（伪随机噪声码），第6信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0）
字段9：PRN码（伪随机噪声码），第7信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0）
字段10：PRN码（伪随机噪声码），第8信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0）
字段11：PRN码（伪随机噪声码），第9信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0）
字段12：PRN码（伪随机噪声码），第10信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0）
字段13：PRN码（伪随机噪声码），第11信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0）
字段14：PRN码（伪随机噪声码），第12信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0）
字段15：PDOP综合位置精度因子（0.5 - 99.9）
字段16：HDOP水平精度因子（0.5 - 99.9）
字段17：VDOP垂直精度因子（0.5 - 99.9）
字段18：校验值

【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）
实验二百零九：Gravity: I2C & UART BC20 NB-IoT & GNSS通信模块
NB-IoT广域低功耗无线通信 GPS/北斗精准定位 户外物联网必备
项目十五：通过串口查询全球导航卫星系统GSV协议的信息

实验开源代码

/*
  【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）
  实验二百零九：Gravity: I2C & UART BC20 NB-IoT & GNSS通信模块
  NB-IoT广域低功耗无线通信 GPS/北斗精准定位 户外物联网必备
  项目十五：通过串口查询全球导航卫星系统GSV协议的信息
  实验接线:
  BC20       UNO
  VIN        5V
  GND        GND
  SCL        A5
  SDA        A4
*/

#include "DFRobot_BC20_Gravity.h"

//RGB有7种颜色可供选择
#define  RED 0
#define  BLUE 1
#define  GREEN 2
#define  YELLOW 3
#define  PURPLE 4
#define  CYAN 5
#define  WHITE 6

//IIC通讯
#define USE_IIC

//硬件串口通讯
//#define USE_HSERIAL

//软件串口通讯
//#define USE_SSERIAL

DFRobot_BC20_IIC myBC20(0x33);

void Display_Satellite_Information() {
    
    
  Serial.print(sSAT.NUM);
  Serial.println(" 颗卫星在视图中");

  //卫星 PRN 号码
  Serial.print("卫星编号\t");
  
  //仰角，单位为度
  Serial.print("仰角（度）\t");
  
  //方位角，单位度
  Serial.print("方位角（度）\t");
  
  //信噪比，单位 dBHz
  Serial.print("信噪比(dBHz)\t");
  Serial.println("系统");
  for (uint8_t i = 0; i < sSAT.NUM; i++) {
    
    
    Serial.print(sSAT.data[i].PRN());
    Serial.print("\t");
    Serial.print(sSAT.data[i].Elev());
    Serial.print("\t\t");
    Serial.print(sSAT.data[i].Azim());
    Serial.print("\t\t");
    Serial.print(sSAT.data[i].SNR());
    Serial.print("\t\t");
    Serial.println(sSAT.data[i].SYS());
  }
  Serial.println();
}

void setup() {
    
    
  Serial.begin(115200);
  myBC20.LED_OFF();

  //初始化 BC20
  Serial.print("正在启动BC20，请稍等...... ");
  myBC20.changeColor(RED);
  while (!myBC20.powerOn()) {
    
    
    Serial.print(".");
    myBC20.LED_ON();
    delay(500);
    myBC20.LED_OFF();
    delay(500);
  }
  Serial.println("BC20 启动成功！");

  //禁用睡眠模式
  myBC20.configSleepMode(eSleepMode_Disable);

  //启动 GNSS
  Serial.print("打开全球导航卫星系统...");
  myBC20.setQGNSSC(ON);
  myBC20.changeColor(YELLOW);
  if (myBC20.getQGNSSC() == OFF) {
    
    
    Serial.print(".");
    myBC20.LED_ON();
    delay(500);
    myBC20.LED_OFF();
    delay(500);
  }
  Serial.println("GNSS 开启");
  myBC20.changeColor(CYAN);
}

void loop() {
    
    
  myBC20.getQGNSSRD(NMEA_GSV);
  Display_Satellite_Information();
  myBC20.clearGPS();

  myBC20.LED_ON();
  delay(500);
  myBC20.LED_OFF();
#ifndef ARDUINO_ESP32_DEV
  delay(500);
#else
  delay(5000);
#endif
}

实验串口返回情况

在这里插入图片描述

NMEA0183标准语句(GPS常用语句)

G P G S V 例： GPGSV 例： GPGSV例：GPGSV,3,1,10,20,78,331,45,01,59,235,47,22,41,069,13,32,252,45*70
字段0：$GPGSV，语句ID，表明该语句为GPS Satellites in View（GSV）可见卫星信息
字段1：本次GSV语句的总数目（1 - 3）
字段2：本条GSV语句是本次GSV语句的第几条（1 - 3）
字段3：当前可见卫星总数（00 - 12）（前导位数不足则补0）
字段4：PRN 码（伪随机噪声码）（01 - 32）（前导位数不足则补0）
字段5：卫星仰角（00 - 90）度（前导位数不足则补0）
字段6：卫星方位角（00 - 359）度（前导位数不足则补0）
字段7：信噪比（00－99）dbHz
字段8：PRN 码（伪随机噪声码）（01 - 32）（前导位数不足则补0）
字段9：卫星仰角（00 - 90）度（前导位数不足则补0）
字段10：卫星方位角（00 - 359）度（前导位数不足则补0）
字段11：信噪比（00－99）dbHz
字段12：PRN 码（伪随机噪声码）（01 - 32）（前导位数不足则补0）
字段13：卫星仰角（00 - 90）度（前导位数不足则补0）
字段14：卫星方位角（00 - 359）度（前导位数不足则补0）
字段15：信噪比（00－99）dbHz
字段16：校验值

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转载自blog.csdn.net/weixin_41659040/article/details/132138591
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