elechobby:picdic:otherpic:182

GPSロガー機能強化(エレキジャックNo.13)(PIC18F2550)

概要

エレキジャックNo.13「特集GPSロガーを作ろう!」で、製作したGPSロガーに対して、LCD表示の要望を多数頂きましたので、LCDを取り付け、次のデータを表示させて見ました。

<LCDへの表示内容>

  • 緯度
  • 経度
  • 受信クオリティ
  • 受信衛星数
  • 時刻
  • 標高

動作原理

GPSロガーの基本的な機能については、エレキジャックNo.13「特集GPSロガーを作ろう!」を参照してください。

この基本機能に対して、LCDへの表示機能を追加しました。

GPSモジュール(GT-720F)から送られてくるデータ(NMEA-0183フォーマット)の中には、緯度経度データ以外にも、時刻や標高が含まれています。詳細については、簡易緯度/経度表示ユニット(GPS-52D)を参照してください。

NMEA-0183フォーマットに含まれるデータから、「緯度、経度、受信クオリティ、受信衛星数、時刻、標高」データを、抽出しLCDに表示させます。

尚、LCDには、16文字×2行を使用したので、スイッチ(SW4)で、表示切替を行っています。

  • SW4=OFF￫緯度、経度、受信クオリティ、受信衛星数
  • SW4=ON￫時刻、標高

本GPSロガーは、3.3Vの電圧で動作しています。
しかし、LCDは、5Vでなければ動作しません。
そこで、PIC18F2550のPWM出力で、負電圧(-2V)を生成し、LCDのVo(輝度調整用)端子に供給します。
詳細な、仕組みについては、LCD(液晶)モジュールの低電圧動作を参照してください。

回路図

ソースコード

gps_logger_basic_v2.c
//********************************************************************** 
/*
　　『簡易ＧＰＳロガー（基本機能）』 
*/
//********************************************************************** 
 
#define		SW1			PORTB.F4
#define		SW2			PORTA.F4
#define		LED1		PORTB.F7
#define		LED2		PORTB.F6
#define		LED3		PORTB.F5
 
#define		CR			0x0d
#define		LF			0x0a
 
//********************************************************************** 
 
static	char	buf[32], tmp[16];
 
static	char	*HD1 = "H,TRACK,255,0,0,2,1,,,,,,,\r\n";
static	char	*HD2 = "T,TRACK,          ,          ,          ,2000-01-01,00:00:00,WGS84,-9.9,-9.9,        \r\n";
 
static	unsigned	short	flg, len;
static	unsigned	short	hd[8], utc[12], latitude[12], longitude[12];
static	unsigned	short	quality[4], satellites[4], asl[8], temperature[8];
 
//********************************************************************** 
 
void	GPGGA_recv()
{
	static	unsigned	short	rd, rec;
	//
	flg = 0;
	len = 0;
	//
	while (flg != 10) {
		rd = Soft_Uart_Read(&rec);
		if (rd == LF) {
			len = 0;
			continue;
		}
		//
		switch (flg) {
		case 0:
			hd[len] = rd;
			len++;
			if (len == 7) {
				len = 0;
				if (strncmp(hd, "$GPGGA,", 7) == 0) {
					flg = 1;
				}
			}
			break;
		case 1:	
			if (rd == ',') {
				utc[len] = 0x00;
				len = 0;
				flg = 2;
			} else {
				utc[len] = rd;
				len++;
			}
			break;
		case 2:
			if (rd == ',') {
				latitude[len] = 0x00;
				len = 0;
				flg = 3;
			} else {
				latitude[len] = rd;
				len++;
			}
			break;
		case 3:
			if (rd == ',') {
				len = 0;
				flg = 4;
			}
			break;
		case 4:
			if (rd == ',') {
				longitude[len] = 0x00;
				len = 0;
				flg = 5;
			} else {
				longitude[len] = rd;
				len++;
			}
			break;
		case 5:
			if (rd == ',') {
				len = 0;
				flg = 6;
			}
			break;
		case 6:
			if (rd == ',') {
				quality[len] = 0x00;
				len = 0;
				flg = 7;
			} else {
				quality[len] = rd;
				len++;
			}
			break;
		case 7:
			if (rd == ',') {
				satellites[len] = 0x00;
				len = 0;
				flg = 8;
			} else {
				satellites[len] = rd;
				len++;
			}
			break;
		case 8:
			if (rd == ',') {
				len = 0;
				flg = 9;
			}
			break;
		case 9:
			if (rd == ',') {
				asl[len] = 0x00;
				len = 0;
				flg = 10;
			} else {
				asl[len] = rd;
				len++;
			}
			break;
		}
	}
}
 
//********************************************************************** 
 
void	init_sdc()
{
	//ＳＤＣ（ＭＭＣ）の初期化 
	Spi_Init_Advanced(MASTER_OSC_DIV64, DATA_SAMPLE_MIDDLE, CLK_IDLE_LOW, LOW_2_HIGH);
	if (Mmc_Fat_Init(&PORTC, 6)) {
		while (1) {
			LED3 = 1;
			Delay_ms(100);
			LED3 = 0;
			Delay_ms(100);
		}
	}	
	Spi_Init_Advanced(MASTER_OSC_DIV16, DATA_SAMPLE_MIDDLE, CLK_IDLE_LOW, LOW_2_HIGH);
}
 
//********************************************************************** 
//UTC(Coordinated Universal Time 協定世界時)、日本標準時(Japan Standard Time, JST)+9時間の時差
 
void	utc2jst(char* pUtc)
{
	static	short	i;
	//
	tmp[8] = 0x00;
	tmp[7] = pUtc[5];
	tmp[6] = pUtc[4];
	tmp[5] = ':';
	tmp[4] = pUtc[3];
	tmp[3] = pUtc[2];
	tmp[2] = ':';
	pUtc[2] = 0x00;
	i = atoi(pUtc) + 9;
	i = i < 24 ? i : i - 24; 
	ByteToStr(i, buf);
	tmp[1] = buf[2];
	tmp[0] = (buf[1] != ' ') ? buf[1] : '0';
	memcpy(pUtc, tmp, 8);
	pUtc[8] = 0x00;
}
 
//********************************************************************** 
// dddmm.mmmm　→　ddd.mmssss（やまおたく形式）
 
void	secConv(char* msg)
{
	char	*p;
	float	f;
	int		i;
	//
	p = strchr(msg, '.');
	f = atof(p);
	f = f * 6000.0;
	WordToStr(f, tmp);
	if (tmp[1] == ' ')
		tmp[1] = '0';
	if (tmp[2] == ' ')
		tmp[2] = '0';
	if (tmp[3] == ' ')
		tmp[3] = '0';
	*(p) = *(p - 1);
	*(p - 1) = *(p - 2);
	*(p - 2) = '.';
	*(p + 1) = 0x00;
	strcat(p + 1, &tmp[1]);
}
 
//********************************************************************** 
 
void	Pwm_Change_DutyEx(unsigned int duty_ratio)
{
    CCPR1L = duty_ratio >> 2;
    CCP1CON.F6 = duty_ratio & 0b00000001;
    CCP1CON.F7 = (duty_ratio & 0b00000010) >> 1; 
}
 
//********************************************************************** 
 
static	char	file_name[] = "gps_log.txt";
 
void	main()
{
	//変数の定義 
	static	short	mode, cnt, i, disp_mode;
	//コンパレータは使用しない。 
	CMCON = 0b00000111;
	//Ａ／Ｄ変換の設定 
	ADCON1.PCFG3 = 1;
	ADCON1.PCFG2 = 1;
	ADCON1.PCFG1 = 1;
	ADCON1.PCFG0 = 1;
	//
	OSCCON.IRCF2 = 1;
	OSCCON.IRCF1 = 1;
	OSCCON.IRCF0 = 1;
	//ポートの設定 
	TRISA = 0b00010000;
	TRISB = 0b00011000;
	TRISC = 0b00000000;
	//変数の初期化 
	mode = 0;
	disp_mode = PORTE.F3;
	//ＬＥＤ１，２，３の点灯確認 
	for (cnt = 0; cnt < 3; cnt++) {
		LED1 = 1;
		LED2 = 1;
		LED3 = 1;
		Delay_ms(100);
		LED1 = 0;
		LED2 = 0;
		LED3 = 0;
		Delay_ms(100);
	}
	//ＰＷＭの初期化（ＬＣＤのマイナス電圧用） 
	Pwm_Init(5000);
	Pwm_Change_DutyEx((PR2 * 4) / 2);
	Pwm_Start();
	Delay_ms(100);
	//ＬＣＤの初期化 
	Lcd_Custom_Config(&PORTA,0,1,2,3,&PORTC,0,4,1);
	Lcd_Custom_Cmd(LCD_CURSOR_OFF);
	Lcd_Custom_Cmd(LCD_CLEAR);
	Lcd_Custom_Out(1, 1, "GPS-Logger v2");
	Delay_ms(1000);
	Lcd_Custom_Cmd(LCD_CLEAR);
	//ＳＤＣ（ＭＭＣ）の初期化 
	init_sdc();
	for (cnt = 0; cnt < 3; cnt++) {
		LED2 = 1;
		Delay_ms(300);
		LED2 = 0;
		Delay_ms(300);
	}
	//ＵＳＡＲＴの初期化 
	Soft_Uart_Init(PORTB,3, 2, 9600, 0);
	Soft_Uart_Write(CR);
	Soft_Uart_Write(LF);
	//ＧＰＳデータの受信（最初の１回のみ） 
	GPGGA_recv();
	for (cnt = 0; cnt < 3; cnt++) {
		LED3 = 1;
		Delay_ms(300);
		LED3 = 0;
		Delay_ms(300);
	}
	//
	while (1) {
		if ((mode == 0) && (SW1 == 0)) {
			while (SW1 == 0) {
				Delay_ms(100);
			}
			mode = 1;
			LED3 = 1;
			//ファイルの作成 
			Mmc_Fat_Assign(file_name, 0xA0);
			Mmc_Fat_Rewrite();
			//カシミール３ＤのＣＳＶ形式のヘッダの書き込み 
			Mmc_Fat_Write(HD1, strlen(HD1));
		}
		//
		if ((mode == 1) && (SW2 == 0)) {
			while (SW2 == 0) {
				Delay_ms(100);
			}
			mode = 0;
			LED3 = 0;
		}
		//ＧＰＳデータの受信 
		LED1 = 1;
		GPGGA_recv();
		LED1 = 0;
		if (mode == 0) {
			Delay_ms(100);
		}
		//受信衛星数の確認 
		if ((satellites[0] != '0') || (satellites[1] != '0')) {
			LED2 = 1;
		} else {
			LED2 = 0;
		}
		//緯度データの形式変換 // dddmm.mmmm　→　ddd.mmssss（やまおたく形式）
		secConv(latitude);
		//経度データの形式変換 // dddmm.mmmm　→　ddd.mmssss（やまおたく形式）
		secConv(longitude);
		//UTCのJSTへの変換 
		utc2jst(utc);
		//カシミール３ＤのＣＳＶ形式のデータの書き込み 
		if (mode == 1) {
			memcpy(HD2 + 8, latitude, strlen(latitude));
			memcpy(HD2 + 19, longitude, strlen(longitude));
			memcpy(HD2 + 52, utc, strlen(utc));
			//
			Mmc_Fat_Write(HD2, strlen(HD2));
		}
		//＜緯度経度の表示＞、＜時刻、高度の表示＞ 
		if (PORTE.F3 == 1) {
			if (disp_mode != 1) {
				Lcd_Custom_Cmd(LCD_CLEAR);
			}
			disp_mode = 1;
			//
			Lcd_Custom_Out(1, 1, "N:");
			Lcd_Custom_Out(2, 1, "E:");
			Lcd_Custom_Out(1, 3, latitude);
			Lcd_Custom_Out(2, 3, longitude);
			Lcd_Custom_Out(1, 15, quality);
			Lcd_Custom_Out(2, 15, satellites);
		} else {
			if (disp_mode != 0) {
				Lcd_Custom_Cmd(LCD_CLEAR);
			}
			disp_mode = 0;
			//
			Lcd_Custom_Out(1, 1, utc);
			Lcd_Custom_Out(2, 1, asl);
		}
	}
}
 
//**********************************************************************

動作確認

LCD表示部とPWMパルス￫負電圧変換部は、ブレッドボードに実装しました。
GPSロガーの基板の半田面から、直接リード線を半田付けし、ブレッドボードに差し込んでいます。

左側:GPSロガー基板です。
右側:PWMパルス￫負電圧変換部です。

左上=緯度
左下=経度
右上=受信クオリティ
右下=受信衛星数
※これらのデータは、屋内で確認したため、GPS衛星からの電波は受信していませんが、GPSモジュールからは、既定値が送られてくるので、その値を表示しています。

上側=時刻
下側=標高
※これらのデータは、屋内で確認したため、GPS衛星からの電波は受信していませんが、GPSモジュールからは、既定値が送られてくるので、その値を表示しています。

如何ですか?
これで、ハイキングなどで、本GPSロガーを持参すれば、リアルで現在地や標高が分かりますね! ^_^

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