پیشرونیک

هدف این پروژه جمع آوری داده های موقعیت مکانی (طول و عرض جغرافیایی) از طریق UART از یک ماژول GPS و نمایش آنها بر روی LCD 16×2 است.

ماژول GPS و عملکرد آن:

GPS مخفف سیستم موقعیت یابی جهانی است و برای تشخیص طول و عرض جغرافیایی هر مکان روی زمین، با زمان دقیق UTC (با زمان جهانی هماهنگ) استفاده می شود. ماژول GPS مولفه اصلی در پروژه سیستم ردیابی خودرو است. این دستگاه مختصات ماهواره را برای هر ثانیه با زمان و تاریخ دریافت می کند.

ماژول GPS داده های مربوط به موقعیت ردیابی را به صورت آنلاین ارسال می کند و داده های زیادی را در قالب NMEA ارسال می کند (به تصویر زیر نگاه کنید). قالب NMEA شامل چندین جمله است که در آنها فقط به یک جمله احتیاج داریم.

این جمله از $ GPGGA شروع می شود و شامل مختصات ، زمان و سایر اطلاعات مفید است. این GPGGA به Global Fixing System Fix Data ارجاع می شود.

می توان با شمردن ویرگولهای موجود در رشته، مختصات را از رشته $ GPGGA استخراج کرد. فرض کنید رشته $ GPGGA را پیدا کرده و آن را در یک آرایه ذخیره می کنید، سپس Latitude را می توانید پس از دو ویرگول و بعد از چهار ویرگول را پیدا کنید. اکنون این طول و عرض جغرافیایی را می توان در آرایه های دیگر قرار داد.

در بخش زیر رشته $ GPGGA به همراه توضیحات آن آورده شده است:

$GPGGA,104534.000,7791.0381,N,06727.4434,E,1,08,0.9,510.4,M,43.9,M,,*47

$GPGGA,HHMMSS.SSS,latitude,N,longitude,E,FQ,NOS,HDP,altitude,M,height,M,,checksum data

آماده سازی Raspberry Pi برای برقراری ارتباط با GPS:

بسیار خوب، برای اینکه توضیحات خسته کننده نشود، ما فرض می کنیم شما در مورد Raspberry Pi اطلاعات زیادی دارید، برای نصب سیستم عامل، به دست آوردن آدرس IP، اتصال به نرم افزار ترمینال مانند putty و سایر موارد در مورد Raspberry Pi می توانید به آموزش های قبلی ما نگاهی بیاندازید.

در صورت انجام نشدن هر یک از موارد ذکر شده ، من را در بخش نظرات مطلع کنید و خوشحال خواهم شد که به شما کمک کنم.

اولین کاری که برای انجام این پروژه باید انجام دهیم این است که Raspberry Pi 3 خود را آماده کنیم تا بتواند با ماژول GPS از طریق UART ارتباط برقرار کند، ، این تقریبا سخت ترین قسمت پروژه است. در اینجا ما از ماژول GPS Neo 6m v2 استفاده کرده ایم.

برای ورود به این کار، در اینجا توضیح مختصری درباره نحوه کار Raspberry Pi 3 و UART آورده شده است.

Raspberry Pi دارای دو UART داخلی، PL011 و mini UART است. آنها با استفاده از بلوک های سخت افزاری مختلف اجرا می شوند، بنابراین ویژگی های آنها کمی متفاوت است.

اما در Raspberry pi 3، ماژول بی سیم / بلوتوث به PLO11 UART متصل است، در حالی که mini UART برای خروج کنسول linux استفاده می شود. بسته به نوع دیدگاه شما، من PLO11 را به دلیل سطح اجرای آن، به عنوان بهترین UART تعریف می کنم. بنابراین برای این پروژه ما با استفاده از یک پوشش موجود در نسخه فعلی به روز شده Raspbian Jessie، ماژول بلوتوث را از PLO11 UART غیرفعال خواهیم کرد.

اولین کاری که دوست دارم قبل از شروع هر پروژه انجام دهم بروزرسانی رزبری پای است. بنابراین اجازه دهید دستورات معمول را انجام داده و دستورات زیر را اجرا کنیم.

sudo apt-get update
sudo apt-get upgrade

سپس سیستم را با راه اندازی مجدد راه اندازی کنید.

sudo reboot

مرحله ۲: راه اندازی UART در Raspberry Pi:

sudo nano /boot/config.txt

در پایین فایل config.txt ، خطوط زیر را اضافه کنید

dtparam=spi=on
dtoverlay=pi3-disable-bt
core_freq=250
enable_uart=1
force_turbo=1

برای خروج ctrl + x و y را فشار داده و وارد کنید تا ذخیره شود.

sudo cp boot/cmdline.txt boot/cmdline_backup.txt
sudo nano /boot.cmdline.txt

جایگزین کردن محتوا با

dwc_otg.lpm_enable=0 console=tty1 root=/dev/mmcblk0p2 
rootfstype=ext4 elevator=deadline fsck.repair=yes rootwait quiet splash plymouth.ignore-serial-consoles

ذخیره و خروج.

با انجام این کار، برای ایجاد تغییرات (راه اندازی مجدد sudo) باید سیستم را مجدداً راه اندازی مجدد کنیم.

مرحله ۳: غیرفعال کردن سرویس Getty Serial

 این دستور از شروع مجدد آن در هنگام راه اندازی مجدد جلوگیری می کند:

sudo systemctl stop serial-getty@ttyS0.service
sudo systemctl disable serial-getty@ttyS0.service

از دستورات زیر می توان برای فعال کردن مجدد آن در صورت نیاز استفاده کرد

sudo systemctl enable serial-getty@ttyS0.service
sudo systemctl start serial-getty@ttyS0.service

سیستم را دوباره راه اندازی کنید.

مرحله ۴: فعال کردن ttyAMAO

ما ttyS0 را غیرفعال کردیم، مورد بعدی این است که ttyAMAO را فعال کنیم.

sudo systemctl enable serial-getty@ttyAMA0.service

ما برای اتصال به ماژول GPS و درک دقیق داده ها به این نرم افزار ها نیاز داریم. این نرم افزار ابزاری است که ما برای تست استفاده خواهیم کرد تا مطمئن شویم ماژول GPS ما به خوبی کار می کند. 

sudo apt-get install minicom

برای تجزیه و تحلیل آسان داده های دریافتی، از کتابخانه pynmea2 استفاده خواهیم کرد. 

sudo pip install pynmea2

داکیومنت های کتابخانه را می توان در اینجا یافت

https://github.com/Knio/pynmea2

مرحله ۶: نصب کتابخانه LCD

برای این آموزش ما از کتابخانه AdaFruit استفاده خواهیم کرد. این کتابخانه برای AdaFruit ساخته شده است اما برای صفحه نمایش با استفاده از HD44780 نیز کار می کند. اگر نمایشگر همین مدل است، باید بدون مشکل کار کند.

بهتر است که کتابخانه را شبیه سازی کنم و فقط مستقیم نصب کنم. برای شبیه سازی اجرا

git clone https://github.com/adafruit/Adafruit_Python_CharLCD.git

وارد پوشه کلون شده شوید و آن را نصب کنید

cd ./Adafruit_Python_CharLCD
sudo python setup.py install

در این مرحله، من راه اندازی مجدد دیگری را پیشنهاد می کنم.

اتصال ماژول GPS به Raspberry Pi

همانطور که در شکل مدار زیر نشان داده شده است ، ماژول GPS و LCD را به Raspberry Pi وصل کنید.

تست برنامه نوشته شده به زبان  پایتون:

برای ما مهم است که قبل از اقدام به اسکریپت پایتون، اتصال ماژول GPS را آزمایش کنیم. دستور را اجرا کنید:

sudo minicom -D/dev/ttyAMA0 -b9600

جایی که ۹۶۰۰ نشان دهنده نرخ باود است که ماژول GPS با آن ارتباط برقرار می کند. هنگامی که مطمئن شویم از برقراری ارتباط داده ها بین GPS و RPI یعنی زمان نوشتن اسکریپت پایتون مطمئن هستیم، می توان از این مورد استفاده کرد.

این آزمایش همچنین می تواند با استفاده از cat انجام شود

sudo cat /dev/ttyAMA0

با تمام گفته ها و کارها، زمان آن است که کل سیستم را آزمایش کنید. مهم این است که شما اطمینان حاصل کنید که GPS شما درست کار می کند، اکثر GPS ها برای رفع مشکل به سه تا ۴ ماهواره احتیاج دارند.

کد اجرایی پایتون

Code

import time
import serial
import string
import pynmea2
import RPi GPIO as gpio
#to add the LCD library
import Adafruit_CharLCD as LCD
 
gpio.setmode(gpio.BCM)
 
#declaring LCD pins
lcd_rs = 17
lcd_en = 18
lcd_d4 = 27
lcd_d5 = 22
lcd_d6 = 23
lcd_d7 = 10
 
lcd_backlight = 2
 
lcd_columns = 16 #Lcd column
lcd_rows = 2 #number of LCD rows
 
lcd = LCD.Adafruit_CharLCD(lcd = LCD.Adafruit_CharLCD(lcd_rs, lcd_en, lcd_d4, lcd_d5, lcd_d6, lcd_d7, lcd_columns, lcd_rows, lcd_backlight)
 
port = "/dev/ttyAMA0" # the serial port to which the pi is connected.
 
#create a serial object
ser = serial.Serial(port, baudrate = 9600, timeout = 0.5)
 
while 1:
    try:
        data = ser.readline()
    except:
print("loading") 
#wait for the serial port to churn out data
 
    if data[0:6] == '$GPGGA': # the long and lat data are always contained in the GPGGA string of the NMEA data
 
        msg = pynmea2.parse(data)
 
#parse the latitude and print
        latval = msg.lat
concatlat = "lat:" + str(latval)
        print concatlat
lcd.set_cursor(0,0)
lcd.message(concatlat)
 
#parse the longitude and print
longval = msg.lon
concatlong = "long:"+ str(longval)
print concatlong
lcd.set_cursor(0,1)
lcd.message(concatlong)
           
    time.sleep(0.5)#wait a little before picking the next data.

مطالب پیشنهادی برای شما

• MQTT چیست؟
• ارتباط سریال RS-485 بین Raspberry Pi و Arduino Uno
• معرفی Webmin برای کار با Raspberry Pi
• پیدا کردن MAC Address در Raspberry Pi
• ۸ عامل برای انتخاب یک IoT وب سرور

• About
• Latest Posts

محمد صداقتی

"علاقمند به تکنولوژی"
از سال ۸۸ وارد دنیای الکترونیک و فناوری اطلاعات شدم و در زمینه مشاوره، طراحی و ساخت پروژه‌های سخت‌افزاری فعالیت می‌کنم.
تجربه برنامه نویسی به زبان های پایتون و سی و همچنین کار با انواع میکروکنترلرها و بردهای سخت افزاری را دارم.

Latest posts by محمد صداقتی (see all)

• تفاوت بین روتر و فایروال - مهر ۱۰, ۱۴۰۳
• مسیریابی استاتیک در ویندوز - مهر ۸, ۱۴۰۳
• پروتکل SNMP - شهریور ۱۵, ۱۴۰۳