37款傳感器與執(zhí)行器的提法，在網(wǎng)絡(luò)上廣泛流傳，其實Arduino能夠兼容的傳感器模塊肯定是不止這37種的。鑒于本人手頭積累了一些傳感器和執(zhí)行器模塊矫户，依照實踐出真知（一定要動手做）的理念猿棉，以學(xué)習(xí)和交流為目的磅叛，這里準(zhǔn)備逐一動手嘗試系列實驗，不管成功（程序走通）與否萨赁，都會記錄下來---小小的進步或是搞不掂的問題弊琴，希望能夠拋磚引玉。
【Arduino】168種傳感器模塊系列實驗（資料代碼+圖形編程+仿真編程）
實驗七十四：GY-NEO-6MV2新款飛控GPS模塊 （帶陶瓷有源天線）
NEO-6M
是 ALIENTEK 生成的一款高性能 GPS 模塊杖爽，模塊核心采用 UBLOX 公司的 NEO-6M 模組敲董，具有 50 個通道，追蹤靈敏度高達-161dBm慰安，測量輸出頻率最高可達 5Hz腋寨。NEO-6M 模塊自帶高性能無源陶瓷天線（無需再購買昂貴的有源天線了）窃款，兼容 3.3V 和5V 單片機系統(tǒng)量淌，并自帶可充電后備電池（支持溫啟動或熱啟動）炎辨。NEO-6M 模塊非常小巧（25.5mm*31mm）灭翔，模塊通過 4 個 2.54mm 間距的排針與外部連接。
NEO-6M 模塊特性
? u-blox 6 定位引擎：
o 跟蹤靈敏度 –162dBm 摧扇，冷啟動靈敏度–148 dBm
o 更快的捕獲速度铐达，帶有 AssistNow Autonomous功能
o 可配置的電源管理
o GPS/SBAS 混合型引擎（WAAS秧饮、EGNOS凤类、MSAS）
o 抗干擾技術(shù)
? 易于與 u-blox 無線模塊集成
? A-GPS：AssistNow Online 和 AssistNow Offline 服務(wù)穗泵，符合 OMA SUPL 規(guī)范
? 向后兼容（硬件和固件）；可從 NEO-5 系列或NEO-4S 輕松遷移
? 采用可靠的 LCC 封裝谜疤，制造性價比高
? 工作溫度范圍：–40° C 至 85° C
注 1：冷啟動是指模塊所有保存的 GPS接收歷史信息都丟失了（相當(dāng)于主電源和后備電池都沒電了）佃延，這種情況下重啟，稱之為冷啟動茎截。溫啟動是指模塊保存了 GPS 接收歷史信息苇侵，但是當(dāng)前可視衛(wèi)星的信息和保存的信息不一致了赶盔，這樣的條件下重啟企锌，稱之為溫啟動。熱啟動則是指在模塊保存了 GPS 接收歷史信息且與當(dāng)前可視衛(wèi)星信息一致于未，這樣的條件下重啟撕攒，稱之為熱啟動。
注 2： 此電流為連續(xù)工作模式下的電流烘浦，可以選擇省電模式（Power Save Mode）以節(jié)省用電抖坪。
注 3： 當(dāng) VCC 大于 3.3V 時 VCCX=3.3V，否則 VCCX=3.3V闷叉。
注 4： 模塊的 TXD 和 RXD 腳內(nèi)部接了 510 歐電阻擦俐，做輸出電平兼容處理，所以在使用的時候要注意握侧，導(dǎo)線電阻不可過大(尤其是接 USB 轉(zhuǎn) TTL 串口模塊的時候,如果模塊的 TXD蚯瞧、RXD 上帶了 LED嘿期，那就會有問題)，否則可能導(dǎo)致通信不正常埋合。NEO-6M GPS 模塊支持多種通信波特率备徐，通過串口進行設(shè)置，并可以保存在模塊自帶的 EEPROM 里面甚颂，模塊默認(rèn)波特率為：38400（8 位數(shù)據(jù)位蜜猾，1 位停止位，無奇偶校驗）振诬。
NEO-6M 模塊主要參數(shù)
1蹭睡、精確度?
定位2.5MCEP?
SBAS 2.0mCEP?
捕獲冷啟動29s?
溫啟動27s?
輔助啟動<3s?
熱啟動<1s?
2、靈敏度?
捕獲-162dBm?
跟蹤-147dBm?
冷啟動-146dBm?
3贷揽、多徑抑制?
智能化多徑檢測與抑制?
A-GPS?
支持AssistNow Online及AssistNow Offline?
4棠笑、運行限制?
速度515m/s（1000節(jié)）?
串口1個UART接口?
1個USB V2.0，全速12Mbit/s?
1個DDC接口?
1個SPI接口?
串口和I/O電壓3V電平?
協(xié)議NMEA禽绪、UBX二進制?
數(shù)字I/O接口可配置的時間脈沖?
1個EXTINT輸入接口?
5蓖救、電氣參數(shù)
電壓2.7V – 3.6V?
功耗<80mW @ 1.8V ?
120mW @ 3.0V?
備用電源1.3V -4.8V有 30uA?
天線類型有源與無源
運行溫度-40℃- +85℃?
存儲溫度-40℃- +85℃
GPS陶瓷有源天線
GPS就是通過接受衛(wèi)星信號，進行定位或者導(dǎo)航的終端印屁。而接收信號就必須用到天線循捺。 GPS衛(wèi)星信號分為L1和L2，頻率分別為1575.42MHZ和1228MHZ雄人，其中L1為開放的民用信號从橘，信號為圓形極化。信號強度為-166dBW左右础钠，屬于比較弱的信號恰力。 這些特點決定了要為GPS信號的接收準(zhǔn)備專門的天線。GPS天線是由接收天線和前置放大器兩個部件組成旗吁。GPS接收天線的作用踩萎，是將衛(wèi)星來的無線電信號的電磁波能量變換成接收機電子器件可攝取應(yīng)用的電流。絕大部分內(nèi)置GPS天線為右旋極化陶瓷介質(zhì)很钓，其組成部分為：陶瓷天線香府、低噪音信號模塊、線纜码倦、接頭企孩。
GPS天線工作原理
1）陶瓷片：陶瓷粉末的好壞以及燒結(jié)工藝直接影響它的性能。現(xiàn)市面使用的陶瓷片主要是25×25袁稽、18×18勿璃、15×15、12×12。陶瓷片面積越大补疑，介電常數(shù)越大闻葵，其共振頻率越高，接受效果越好癣丧。陶瓷片大多是正方形設(shè)計槽畔，是為了保證在XY方向上共振基本一致，從而達到均勻收星的效果胁编。
2）銀層：陶瓷天線表面銀層可以影響天線共振頻率厢钧。理想的GPS陶瓷片頻點準(zhǔn)確落在1575.42MHz，但天線頻點非常容易受到周邊環(huán)境影響嬉橙，特別是裝配在整機內(nèi)早直，必須通過調(diào)整銀面涂層外形，來調(diào)節(jié)頻點重新保持在1575.42MHz市框。
3）饋點：陶瓷天線通過饋點收集共振信號并發(fā)送至后端霞扬。由于天線阻抗匹配的原因，饋點一般不是在天線的正中央枫振，而是在XY方向上做微小調(diào)整喻圃。這樣的阻抗匹配方法簡單而且沒有增加成本。僅在單軸方向上移動稱為單偏天線粪滤，在兩軸均做移動稱為雙偏斧拍。
4）放大器：承載陶瓷天線的PCB形狀及面積。由于GPS接收信號有觸地反彈的特性杖小，當(dāng)背景是7cm×7cm無間斷大地時肆汹，天線的效能可以發(fā)揮到極致。雖然受外觀結(jié)構(gòu)等因素制約予权，但盡量保持相當(dāng)?shù)拿娣e且形狀均勻昂勉。放大器增益的選擇必須配合后端LNA增益。Sirf的GSC3F要求信號輸入前總增益不得超過29dB扫腺，否則信號過飽和會產(chǎn)生自激岗照。
GPS天線在室外空曠地區(qū)接受信號較好，在車內(nèi)斧账，因金屬外殼和玻璃的防爆膜尤其是含金屬粉的車膜谴返，以及車內(nèi)音響等都會對內(nèi)置GPS天線接收信號產(chǎn)生干擾甚至阻礙煞肾，在室內(nèi)受鋼筋混凝土的遮擋咧织，甚至無法接受GPS信號。
NEO-6MV2飛控GPS模塊 （帶陶瓷有源天線）
型號：GY-GPS6MV2
3V-5V供電通用
模塊帶陶瓷有緣天線籍救，信號超強
EEPROM掉電保存配置參數(shù)數(shù)據(jù)
帶數(shù)據(jù)備份電池
有LED信號指示燈
天線尺寸25*25mm
模塊尺寸25mm*35mm
安裝孔徑3mm
默認(rèn)波特率：9600
兼容各種飛控模塊习绢，GPS電腦測試軟件
6MV2飛控GPS模塊電原理圖
6MV2飛控GPS模塊實驗開源代碼
/*
【Arduino】168種傳感器模塊系列實驗（資料代碼+圖形編程+仿真編程）
實驗七十四： GY-NEO-6MV2新款飛控GPS模塊 （帶有源陶瓷天線）
*/
#include <SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial ss(4, 3);
void setup()
{
?Serial.begin(9600);
?ss.begin(9600);
}
void loop()
{
?while (ss.available() > 0)
?{
???
??byte gpsData = ss.read();
??Serial.write(gpsData);
?}
}
放到窗口，接收了一些信號
了解NMEA語句
●??110617 - 表示固定地點的時間，UTC時間11:06:17
●? ? 41XX.XXXXX,N - 北緯41度XX.XXXXX'N
●? ? 00831.54761闪萄，W - 經(jīng)度008度31.54761'W
●? ? 1 - 固定質(zhì)量（0 =無效; 1 = GPS修正; 2 = DGPS修正; 3 = PPS修正; 4 =實時運動學(xué); 5 =浮動RTK; 6 =估計（航位推測）; 7 =手動輸入模式; 8 =模擬模式）
●? ? 05 - 正在跟蹤的衛(wèi)星數(shù)量
●? ? 2.68 - 水平位置因子
●? ? 129.0梧却，M - 海拔高度，以米為單位
●? ? 50.1败去，M - 大于WGS84橢球體的大地水準(zhǔn)面（平均海平面）的高度
●? ? 空字段??- 自上次DGPS更新以來的秒數(shù)
●? ? 空字段 - DGPS臺站ID號
●? ? * 42 - 校驗和放航，數(shù)據(jù)總是以*開頭
其他NMEA句子提供了其他的信息：
●? ? $ GPGSA - GPS DOP和主動衛(wèi)星
●? ? $ GPGSV - 詳細的GPS衛(wèi)星信息
●? ? $ GPGLL - 地理緯度和經(jīng)度
●? ? $ GPRMC - 基本的GPS pvt（位置、速度圆裕、時間）數(shù)據(jù)
●? ? $ GPVTG - 速度很好
GPS數(shù)據(jù)遵循NMEA-0183協(xié)議广鳍，該數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)是由NMEA（National Marine Electronics Association，美國國家海事電子協(xié)會）于1983年制定的吓妆。統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)格式NMEA-0183輸出采用ASCII 碼赊时，其串行通信的參數(shù)為：波特率＝4800bps，數(shù)據(jù)位＝8bit行拢，開始位=1bit祖秒，停止位＝1bit，無奇偶校驗舟奠。
數(shù)據(jù)傳輸以“語句”的方式進行竭缝，每個語句均以“$”開頭，然后是兩個字母的“識別符”和三個字母的“語句名”沼瘫，接著就是以逗號分割的數(shù)據(jù)體歌馍，語句末尾為校驗和，整條語句以回車換行符結(jié)束晕鹊。
NMEA-0183的數(shù)據(jù)信息有十幾種松却，這些信息的作用分別是：$GPGGA：輸出GPS的定位信息；$GPGLL：輸出大地坐標(biāo)信息溅话；$GPZDA：輸出UTC時間信息晓锻；$GPGSV：輸出可見的衛(wèi)星信息；$GPGST：輸出定位標(biāo)準(zhǔn)差信息飞几；$GPGSA：輸出衛(wèi)星DOP值信息砚哆；$GPALM：輸出衛(wèi)星星歷信息；$GPRMC：輸出GPS推薦的最短數(shù)據(jù)信息等屑墨。
一躁锁、 輸出語句說明：1，$GPRMC語句
（Recommended Minimum Specific GPS/TRANSIT Data－RMC卵史，推薦定位信息1次/1秒）
對于一般的GPS動態(tài)定位應(yīng)用战转，GPRMC語句完全滿足要求。該語句中包括經(jīng)緯度以躯、速度槐秧、時間和磁偏角等字段啄踊，這些數(shù)據(jù)為導(dǎo)航定位應(yīng)用提供了充分的信息。下表詳細說明GPRMC語句中的各個字段：
$GPRMC刁标，<1>颠通，<2>，<3>膀懈，<4>顿锰，<5>，<6>启搂，<7>撵儿，<8>，<9>狐血，<10>淀歇，，<12>
字段 $GPRMC語句意義——取值范圍
<1> UTC時間：hhmmss.ss——000000.00~235959.99
<2> 狀態(tài)匈织，有效性 ——A表示有效浪默；V表示無效
<3> 緯度格式：ddmm.mmmm——0000．00000~8959.9999 （標(biāo)準(zhǔn)的度分格式）
<4> 南北半球——N北緯；S南緯
<5> 經(jīng)度格式：dddmm.mmmm——00000.0000~17959.9999（標(biāo)準(zhǔn)的度分格式）
<6> 東西半球——E表示東經(jīng)缀匕；W表示西經(jīng)
<7> 地面速度——000.00~999.999
<8> 速度方向——000.00~359.99
<9> 日期格式纳决，月日年——010100~123199
<10> 磁偏角，單位：度——00.00~99.99
磁偏角方向——E表示東乡小；W表示西
<12> 模式指示及校驗和—— A=自主定位阔加，D=差分，E=估算满钟，N=數(shù)據(jù)無效
例如：$GPRMC,074529.82,A,2429.6717,N,11804.6973,E,12.623,32.122,010806,,W,A*08
2胜榔，$GPGGA語句
（Global Positioning System Fix Data－GGA，GPS定位信息, 輸出1次/1秒）
GPS定位主要數(shù)據(jù)湃番，該語句中包括經(jīng)緯度夭织、質(zhì)量因子、HDOP吠撮、高程尊惰、基準(zhǔn)站號等字段。下表詳細說明GPGGA語句中的各個字段：
$GPGGA泥兰，<1>弄屡，<2>，<3>鞋诗，<4>膀捷，<5>，<6>师脂，<7>担孔，<8>，<9>吃警，<10>糕篇，，<12>,酌心，<14>
字段 $GPGGA語句意義——取值范圍
<1> UTC時間：hhmmss.ss——000000.00~235959.99
<2> 緯度拌消，格式：ddmm.mmmm ——0000．00000~8959.9999（標(biāo)準(zhǔn)的度分格式）
<3> 南北半球——N北緯；S南緯
<4> 經(jīng)度格式：dddmm.mmmm ——00000.0000~17959.9999（標(biāo)準(zhǔn)的度分格式）
<5> 東西半球——E表示東經(jīng)安券；W表示西經(jīng)
<6> 質(zhì)量因子——0=未定位墩崩，1=GPS單點定位固定解，2=差分定位侯勉，3=PPS解鹦筹；4=RTK固定解；5=RTK浮點解址貌；6=估計值铐拐；7=手工輸入模式；8=模擬模式练对；
<7> 應(yīng)用解算位置的衛(wèi)星數(shù)——00~12
<8> HDOP遍蟋，水平圖形強度因子——0.500~99.000 ；大于6不可用
<9> 天線高程（海平面）——－9999.9～99999.9
<10> 線線高程單位(m) ——m
大地水準(zhǔn)面起伏——地球橢球面相對大地水準(zhǔn)面的高度
<12> 大地水準(zhǔn)面起伏單位(m) ——m
<13> 差分GPS數(shù)據(jù)期——差分時間（從最近一次接收到差分信號開始的秒數(shù)螟凭，如果不是差分定位將為空）虚青，不使用DGPS時為空
<14> 基準(zhǔn)站號——0000~1023；不使用DGPS時為空
$GPGGA,074529.82,2429.6717,N,11804.6973,E,1,8,1.098,42.110,M,,M,,*76
3螺男，$GPGSV語句
（GPS Satellites in View－GSV棒厘，可見衛(wèi)星信息，1次/5秒）
GPS可見星的方位角下隧、俯仰角绊谭、信噪比等每條語句最多包括四顆衛(wèi)星的信息，每顆衛(wèi)星的信息有四個數(shù)據(jù)項汪拥，即：(4)－衛(wèi)星號达传，(5)－仰角，(6)－方位角迫筑，(7)－信噪比
$GPGSV,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>,<12>,<13>,<14>,<15>,<16>,<17>,<18>,<19>
字段 $GPGSV語句意義——取值范圍
<1> 總的GSV語句電文數(shù)——0~12
<2> 當(dāng)前GSV語句號
<3> 可視衛(wèi)星總數(shù)——0~32
<4> 衛(wèi)星號——1~32
<5> 仰角——00～90
<6> 方位角——000～359
<7> 信噪比——00～99dB無表未接收到訊號
<8> 衛(wèi)星號——1~32
<9> 仰角——00～90
<10> 方位角——000～359
信噪比——00～99dB無表未接收到訊號
<12> 衛(wèi)星號——1～32
<13> 仰角——00～90
<14> 方位角——000～359
<15> 信噪比——00～99dB 無表示未接收到訊號
<16> 衛(wèi)星號——1～32
<17> 仰角——00～90
<18> 方位角——000～359
<19> 效驗和宪赶，格式：*效驗和——檢查位
$GPGSV,3,1,11,1,83,54,32,3,19,192,28,6,26,57,36,7,51,140,37*7D
$GPGSV,3,2,11,14,40,136,34,16,64,266,36,20,21,293,,22,2,168,*4C
$GPGSV,3,3,11,23,10,321,,25,53,7,40,30,2,46,*48
4，$GPVTG語句
(Track Made Good and Ground Speed－VTG脯燃，地面速度信息）
格式：$GPVTG,<1>,T,<2>,M,<3>,N,<4>,K,<5>*hh
字段 $GPVTG語句意義——取值范圍
<1> 以真北為參考基準(zhǔn)的地面航向——000.000~359.999
<2> 以磁北為參考基準(zhǔn)的地面航向——000.000~359.999
<3> 地面速率——000.000~999.999節(jié)
<4> 地面速率——0000.0~1851.8公里/小時
<5> 模式指示——A=自主定位搂妻，D=差分，E=估算辕棚，N=數(shù)據(jù)無效(僅NMEA0183 3.00版本輸出)
<6> hh 校檢位
$GPVTG,257.314,T,257.314,M,10.739,N,19.888,K,A*2F
5欲主，$GPGSA語句
（GPS DOP and Active Satellites－GSA邓厕，當(dāng)前衛(wèi)星信息，1次/1秒）
GSA : GNSS 的當(dāng)前衛(wèi)星和精度因子,包括可見衛(wèi)星PRN號,以及PDOP扁瓢、HDOP详恼、VDOP。如：
<1> 模式 ——M = 手動引几， A = 自動昧互。
<2> 定位類型——1 = 未定位， 2 = 二維定位伟桅， 3 = 三維定位敞掘。
<3> PRN 數(shù)字——01 至 32 表天空使用中的衛(wèi)星編號，最多可接收12顆衛(wèi)星信息楣铁。正在用于解算位置的衛(wèi)星號（01~32玖雁，前面的0也將被傳輸）。
<4> PDOP位置精度因子——0.5～99.9
<5> HDOP水平精度因子——0.5～99.9
<6> VDOP垂直精度因子——0.5～99.9
<7> Checksum.(檢查位).
$GPGSA,<1>,<2>,<3>,<3>,,,,,<3>,<3>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>
$GPGSA,A,3,19,11,03,23,27,13,16,,,,,,3.43,1.67,2.99*0E
6盖腕，$GPGLL語句
（輸出大地坐標(biāo)信息）
$GPGLL,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>*61
字段 $GPGLL語句意義——取值范圍
<1> 緯度：ddmm.mmmmm——0000．00000~8959.9999
<2> 南緯或北緯——北緯N茄菊，S南緯
<3> 經(jīng)度：dddmm.mmmmm——0000．00000~17959.99999
<4> 東、西經(jīng) ——東經(jīng)E赊堪，西經(jīng)W
<5> UTC時間——hh:mm:ss
<6> 數(shù)據(jù)狀態(tài)——A有效面殖，V無效
$GPGLL,2431.25310,N,11806.15429,E,081401.00,A,A*61
7，$GPZDA 語句
（輸出UTC時間和日期信息）
$GPZDA, <1>,<2>,<3>,<4>,<5>*hh
字段 $GPZDA語句意義——取值范圍
<1> 時間：hhmmss.ss——0000000.00～235959.99
<2> 日——00～31
<3> 月——00～12
<4> 年——0000～9999
<5> 地方時與世界時之差
<6> 檢校位 *hh——*
$GPZDA,081401.00,14,09,2006,00,00*62
8哭廉，$GPGST 語句
（GPS 偽距噪聲統(tǒng)計,包括了三維坐標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)偏差信息）
字段——示例——說明
Sentence ID ——$GPGST
UTC Time——024603.00——UTC time of associated GGA fix
RMS deviation——3.2——Total RMS standard deviation of ranges inputs to the navigation solution
Semi-major deviation——6.6——Standard deviation (meters) of semi-major axis of error ellipse
Semi-minor deviation——4.7——Standard deviation (meters) of semi-minor axis of error ellipse
Semi-major orientation——47.3——Orientation of semi-major axis of error ellipse (true north degrees)
Latitude error deviation——5.8——Standard deviation (meters) of latitude error
Longitude error deviation——5.6——Standard deviation (meters) of longitude error
Altitude error deviation——22.0——Standard deviation (meters) of latitude error
Checksum—— *58
$GPGST,024603.00,3.2,6.6,4.7,47.3,5.8,5.6,22.0*58
9脊僚，$GPCN0語句
各顆用于解算的衛(wèi)星信噪比：
$GPCN0,30,40,35,26,24,36,31,38
二、 輸出時間說明：
GPGGA(1次/1秒)
GPGSA(1次/1秒)
GPGSV(1次/5秒)
GPRMC(1次/1秒)
另可選用GLL,VTG或SiRF二進制格式.
三遵绰、坐標(biāo)系統(tǒng)WGS84
WGS－84坐標(biāo)系（World Geodetic System）是一種國際上采用的地心坐標(biāo)系辽幌。坐標(biāo)原點為地球質(zhì)心，其地心空間直角坐標(biāo)系的Z軸指向國際時間局（BIH）1984.0定義的協(xié)議地極（CTP）方向椿访，X軸指向BIH1984.0的協(xié)議子午面和CTP赤道的交點乌企，Y軸與Z軸、X軸垂直構(gòu)成右手坐標(biāo)系成玫，稱為1984年世界大地坐標(biāo)系加酵。這是一個國際協(xié)議地球參考系統(tǒng)（ITRS），是目前國際上統(tǒng)一采用的大地坐標(biāo)系哭当。GPS廣播星歷是以WGS-84坐標(biāo)系為根據(jù)的猪腕。
WGS84坐標(biāo)系，長軸6378137.000m钦勘，短軸6356752.314陋葡，扁率1/298.257223563。
實驗開源圖形編程（Mind+彻采、編玩邊學(xué)）
一大早腐缤，把6MV2飛控GPS傳感器放到窗臺上捌归，接收的GPS信號情況
