====== GPS/GLONASS v1 (Troyka-модуль) ======
{{ :продукты:troyka-gps-glonass:troyka-gps-glonass_overview.jpg |}}
[[amp>product/troyka-gps-glonass-v1?utm_source=man&utm_campaign=gps&utm_medium=wiki|Модуль GPS/GLONASS v1]] принимает сигналы спутников глобального позиционирования — GPS, GLONASS и Galileo — и рассчитывает свои географические координаты, скорость перемещения, высоту над уровнем моря и точное локальное время.

Данные передаются на управляющую электронику в текстовом формате NMEA по интерфейсу UART.
===== Видеообзор ======
{{youtube>pL71dUsRyS4?large}}

===== Принцип работы систем спутниковой навигации =====

Спутники непрерывно передают навигационные сигналы на дециметровых волнах. В сигнал входят метки точного времени и координаты самого спутника.

Навигатор, по задержке прохождения сигнала со спутника рассчитывает точное расстояние до него. Затем повторяет эту операцию для остальных известных спутников. Эти данные сводятся вместе — так получается точное значение координат приёмника.{{ :продукты:troyka-gps-glonass:troyka-gps-glonass_search.gif |}}

Для работы навигаторов нужно открытое небо с минимум четырьмя спутниками в прямой видимости. Чтобы
система работала по всей планете в каждой орбитальной группировке приходится держать более двух десятков
спутников.{{ :продукты:troyka-gps-glonass:troyka-gps-glonass-satellites.jpg |}}

GPS-модуль общается с управляющей платой с помощью NMEA-сообщений (от «National Marine Electronics Association») — это стандарт передачи данных оборудования навигации, связи и других информационных сетей. 

<WRAP center round info 60%>
[[articles:gps:nmea|Подробное описание про NMEA-сообщения]].
</WRAP>




===== Подключение и настройка =====
GPS/GLONASS-модуль общается с управляющей платой по протоколу [[видеоуроки:6-serial-и-processing|UART]].
В зависимости от управляющей платформы выберите вариант подключения GPS-модуля.
==== HardwareSerial ====
На управляющей плате [[amp>product/iskra-js?utm_source=man&utm_campaign=troyka-gps-glonass&utm_medium=wiki | Iskra JS]]  и Arduino платах с микроконтроллером ''ATmega32U4 / ATSAMD21G18'', данные по USB и общение через пины ''0'' и ''1'' осуществляется через два раздельных UART. Это даёт возможность подключить GPS-модуль к аппаратному UART на пинах ''0'' и ''1''.

Список поддерживаемых плат:
  * [[amp>product/iskra-js?utm_source=man&utm_campaign=troyka-gps-glonass&utm_medium=wiki | Iskra JS]]
  * [[amp>product/iskra-neo?utm_source=man&utm_campaign=troyka-gps-glonass&utm_medium=wiki | Iskra Neo]]
  * [[amp>product/arduino-leonardo?utm_source=man&utm_campaign=troyka-gps-glonass&utm_medium=wiki | Arduino Leonardo]]

При подключении удобно использовать [[amp>product/arduino-troyka-shield?utm_source=man&utm_campaign=troyka-gps-glonass&utm_medium=wiki|Troyka Shield]].
{{ :продукты:troyka-gps-glonass:gps-connection-troyka-hardware.png?nolink |}}
С [[amp>product/arduino-troyka-slot-shield?utm_source=man&utm_campaign=troyka-gps-glonass&utm_medium=wiki|Troyka Slot Shield]] можно обойтись без лишних проводов.
{{ :продукты:troyka-gps-glonass:gps-connection-slot-hardware.png?nolink |}}
==== SoftwareSerial ====
Некоторые платы Arduino, например, [[amp>product/arduino-uno?utm_source=man&utm_campaign=troyka-gps-glonass&utm_medium=wiki|Uno]], прошиваются через пины ''0'' и ''1''. Это означает невозможность использовать одновременно прошивку/отладку по USB и общение с GPS-модулем. Решение проблемы — программный UART. Подключите пины ''TX'' и ''RX'' GPS-модуля к другим контактам управляющей платы и используйте библиотеку [[https://www.arduino.cc/en/Reference/SoftwareSerial|SoftwareSerial]].

Для примера подключим управляющие пины GPS-модуля ''TX'' и ''RX'' — на ''4'' и ''5'' контакты управляющей платы.

При подключении удобно использовать [[amp>product/arduino-troyka-shield?utm_source=man&utm_campaign=troyka-gps-glonass&utm_medium=wiki|Troyka Shield]].
{{ :продукты:troyka-gps-glonass:gps-connection-troyka-software.png?nolink |}}
С [[amp>product/arduino-troyka-slot-shield?utm_source=man&utm_campaign=troyka-gps-glonass&utm_medium=wiki|Troyka Slot Shield]] можно обойтись без лишних проводов.
{{ :продукты:troyka-gps-glonass:gps-connection-slot-software.png?nolink |}}


==== HardwareSerial Mega====
На платах форм-фактора [[amp>product/arduino-mega-2560?utm_source=man&utm_campaign=troyka-gps-glonass&utm_medium=wiki | Arduino Mega 2560]] аппаратный UART, который отвечает за передачу данных через пины ''1'' и ''0'', отвечает также за передачу по USB. Это означает невозможность использовать одновременно ''UART'' для коммуникации с GPS-модулем и отладки по USB.

Но на платах такого форм-фактора есть ещё дополнительно 3 аппаратных UART:
  * **Serial1:** пины ''19(RX1)'' и ''18(TX1)'';
  * **Serial2:** пины ''17(RX2)'' и ''16(TX2)'';
  * **Serial3:** пины ''15(RX3)'' и ''14(TX3)''.

Список поддерживаемых плат:
  * [[amp>product/arduino-mega-2560?utm_source=man&utm_campaign=troyka-gps-glonass&utm_medium=wiki | Arduino Mega 2560]]
  * [[amp>product/arduino-adk?utm_source=man&utm_campaign=troyka-gps-glonass&utm_medium=wiki | Arduino ADK]]
  * [[amp>product/arduino-due?utm_source=man&utm_campaign=troyka-gps-glonass&utm_medium=wiki | Arduino Due]]

Подключим GPS-модуль к объекту ''Serial1'' на пины ''18'' и ''19'' на примере платы [[amp>product/arduino-mega-2560?utm_source=man&utm_campaign=troyka-gps-glonass&utm_medium=wiki | Arduino Mega 2560]].{{ :продукты:troyka-gps-glonass:gps-connection-mega-hardware.png?nolink |}}

===== Примеры работы =====
Рассмотрим примеры работы GPS-модуля в зависимости от управляющей платформы.
==== Пример для Arduino HardwareSerial ====
В качестве примера выведем в Serial данные с GPS-модуля. Распарсим строки в отдельные переменные и сохраним их. Для этого скачайте и установите библиотеку [[https://github.com/amperka/TroykaGPS|TroykaGPS]].
<code cpp gpsTestHardwareSerial.ino>
// библиотека для работы с GPS устройством
#include <TroykaGPS.h>

// serial-порт к которому подключён GPS-модуль
#define GPS_SERIAL Serial1

// создаём объект класса GPS и передаём в него объект Serial1
GPS gps(GPS_SERIAL);

// задаём размер массива для времени, даты, широты и долготы
#define MAX_SIZE_MASS 16
// массив для хранения текущего времени
char strTime[MAX_SIZE_MASS];
// массив для хранения текущей даты
char strDate[MAX_SIZE_MASS];
// массив для хранения широты в градусах, минутах и секундах
char latitudeBase60[MAX_SIZE_MASS];
// массив для хранения долготы в градусах, минутах и секундах
char longitudeBase60[MAX_SIZE_MASS];

void setup() {
    // открываем последовательный порт для мониторинга действий в программе
    // и передаём скорость 9600 бод
    Serial.begin(9600);
    // ждём, пока не откроется монитор последовательного порта
    // для того, чтобы отследить все события в программе
    while (!Serial) { }
    Serial.print("Serial init OK\r\n");
    // открываем Serial-соединение с GPS-модулем на скорости 115200 бод
    GPS_SERIAL.begin(115200);
    // печатаем строку
    Serial.println("GPS init is OK on speed 115200");
    // изменяем скорость обещение GPS-модуля с управляющей платой на 9600 бод
    // используем NMEA-команду «$PMTK251,9600*17\r\n»
    GPS_SERIAL.write("$PMTK251,9600*17\r\n");
    // закрываем Serial-соединение с GPS-модулем
    GPS_SERIAL.end();
    // открываем Serial-соединение с GPS-модулем на скорости 9600 бод
    GPS_SERIAL.begin(9600);
    // печатаем строку
    Serial.print("GPS init is OK on speed 9600");
}

void loop() {
    // если пришли данные с GPS-модуля
    if (gps.available()) {
        // считываем данные и парсим
        gps.readParsing();
        // проверяем состояние GPS-модуля
        switch (gps.getState()) {
        // всё OK
        case GPS_OK:
            Serial.println("GPS is OK");
            // выводим координаты широты и долготы
            // 1. в градусах, минутах и секундах
            // 2. градусах в виде десятичной дроби
            Serial.println("GPS Coordinates: ");
            gps.getLatitudeBase60(latitudeBase60, MAX_SIZE_MASS);
            gps.getLongitudeBase60(longitudeBase60, MAX_SIZE_MASS);
            Serial.print("Latitude\t");
            Serial.print(latitudeBase60);
            Serial.print("\t\t");
            Serial.println(gps.getLatitudeBase10(), 6);
            Serial.print("Longitude\t");
            Serial.print(longitudeBase60);
            Serial.print("\t\t");
            Serial.println(gps.getLongitudeBase10(), 6);
            // выводим количество видимых спутников
            Serial.print("Sat: ");
            Serial.println(gps.getSat());
            // выводим текущую скорость
            Serial.print("Speed: ");
            Serial.println(gps.getSpeedKm());
            // выводим высоту над уровнем моря
            Serial.print("Altitude: ");
            Serial.println(gps.getAltitude());
            // выводим текущее время
            Serial.print("Time: ");
            gps.getTime(strTime, MAX_SIZE_MASS);
            gps.getDate(strDate, MAX_SIZE_MASS);
            Serial.write(strTime);
            Serial.println();
            // выводим текущую дату
            Serial.print("Date: ");
            Serial.write(strDate);
            Serial.println("\r\n");
            // каждую переменную дату и времени можно выводить отдельно
            /*    Serial.print(gps.getHour());
                  Serial.print(gps.getMinute());
                  Serial.print(gps.getSecond());
                  Serial.print(gps.getDay());
                  Serial.print(gps.getMonth());
                  Serial.print(gps.getYear());
            */
            break;
        // ошибка данных
        case GPS_ERROR_DATA:
            Serial.println("GPS error data");
            break;
        // нет соединения со спутниками
        case GPS_ERROR_SAT:
            Serial.println("GPS is not connected to satellites!!!");
            break;
        }
    }
}
</code>

==== Пример для Arduino SoftwareSerial ====
<WRAP center round important 85%>
В отличии от аппаратного ''UART'' (HardwareSerial), за работу программного ''UART'' (SoftwareSerial) отвечает микроконтроллер, который назначает другие пины в режим работы ''RX'' и ''TX'', соответственно и данные которые приходят от модуля GPS обрабатывает сам микроконтроллер во время программы. По умолчанию скорость общения GPS-модуля равна ''115200'', что значительно выше чем позволяет библиотека [[https://www.arduino.cc/en/Reference/SoftwareSerial|SoftwareSerial]]. В итоге часть информации которая приходит с GPS-модуля будет утеряна. 
</WRAP>
Решение понизить скорость общения GPS-модуля с управляющей платой.
Из [[http://naviaglonass.ru/wp-content/uploads/Opisanie-komand-NL3333_KL3333-i-SL3333E-v1_0.pdf|описание команд управления]] GPS-модулем найдём NMEA-команду понижение скорости до ''9600''бод.<code>$PMTK251,9600*17</code>Данную команду придётся выполнять при каждом новом включении GPS-модуля. 
В качестве примера выведем в Serial данные с GPS-модуля. Распарсим строки в отдельные переменные и сохраним их. Для этого скачайте и установите библиотеку [[https://github.com/amperka/TroykaGPS| TroykaGPS]]
<code cpp SoftwareSerialGpsTest.ino>
// библиотека для работы с GPS устройством
#include <TroykaGPS.h>

// библиотека для работы программного Serial
#include <SoftwareSerial.h>

// создаём объект для работы с программным Serial
// и передаём ему пины TX и RX
SoftwareSerial mySerial(4, 5);

// serial-порт к которому подключён GPS-модуль
#define GPS_SERIAL    mySerial

// создаём объект класса GPS и передаём в него объект GPS_SERIAL 
GPS gps(GPS_SERIAL);

// задаём размер массива для времени, даты, широты и долготы
#define MAX_SIZE_MASS 16
// массив для хранения текущего времени
char strTime[MAX_SIZE_MASS];
// массив для хранения текущей даты
char strDate[MAX_SIZE_MASS];
// массив для хранения широты в градусах, минутах и секундах
char latitudeBase60[MAX_SIZE_MASS];
// массив для хранения долготы в градусах, минутах и секундах
char longitudeBase60[MAX_SIZE_MASS];

void setup()
{ 
  // открываем последовательный порт для мониторинга действий в программе
  // и передаём скорость 9600 бод
  Serial.begin(9600);
  // ждём, пока не откроется монитор последовательного порта
  // для того, чтобы отследить все события в программе
  while (!Serial) {
  }
  Serial.print("Serial init OK\r\n");
  // открываем Serial-соединение с GPS-модулем на скорости 115200 бод
  GPS_SERIAL.begin(115200);
  // печатаем строку
  Serial.println("GPS init is OK on speed 115200");
  // изменяем скорость обещение GPS-модуля с управляющей платой на 9600 бод
  // используем NMEA-команду «$PMTK251,9600*17\r\n»
  GPS_SERIAL.write("$PMTK251,9600*17\r\n");
  // закрываем Serial-соединение с GPS-модулем
  GPS_SERIAL.end();
  // открываем Serial-соединение с GPS-модулем на скорости 9600 бод
  GPS_SERIAL.begin(9600);
  // печатаем строку
  Serial.print("GPS init is OK on speed 9600");
}
 
void loop()
{
  // если пришли данные с gps-модуля
  if (gps.available()) {
    // считываем данные и парсим
    gps.readParsing();
    // проверяем состояние GPS-модуля
    switch(gps.getState()) {
      // всё OK
      case GPS_OK:
        Serial.println("GPS is OK");
        // выводим координаты широты и долготы
        // 1. в градусах, минутах и секундах
        // 2. градусах в виде десятичной дроби
        Serial.println("GPS Coordinates: ");
        gps.getLatitudeBase60(latitudeBase60, MAX_SIZE_MASS);
        gps.getLongitudeBase60(longitudeBase60, MAX_SIZE_MASS);
        Serial.print("Latitude\t");
        Serial.print(latitudeBase60);
        Serial.print("\t\t");
        Serial.println(gps.getLatitudeBase10(), 6);
        Serial.print("Longitude\t");
        Serial.print(longitudeBase60);
        Serial.print("\t\t");
        Serial.println(gps.getLongitudeBase10(), 6);
        // выводим количество видимых спутников
        Serial.print("Sat: ");
        Serial.println(gps.getSat());
        // выводим текущую скорость
        Serial.print("Speed: ");
        Serial.println(gps.getSpeedKm());
        // выводим высоту над уровнем моря
        Serial.print("Altitude: ");
        Serial.println(gps.getAltitude());
        // выводим текущее время
        Serial.print("Time: ");
        gps.getTime(strTime, MAX_SIZE_MASS);
        gps.getDate(strDate, MAX_SIZE_MASS);
        Serial.write(strTime);
        Serial.println();
        // выводим текущую дату
        Serial.print("Date: ");
        Serial.write(strDate);
        Serial.println("\r\n");
        // каждую переменную дату и времени можно выводить отдельно
  /*    Serial.print(gps.getHour());
        Serial.print(gps.getMinute());
        Serial.print(gps.getSecond());
        Serial.print(gps.getDay());
        Serial.print(gps.getMonth());
        Serial.print(gps.getYear());
  */   
        break;
      // ошибка данных
      case GPS_ERROR_DATA:
        Serial.println("GPS error data");
        break;
      // нет соединение со спутниками
      case GPS_ERROR_SAT:
        Serial.println("GPS no connect to satellites!!!");
        break;
    }
  }
}
</code>

==== Пример кода для Iskra JS ====

Выведем данные о координатах, высоте над уровнем моря, количестве видимых спутников и точном времени в консоль Web IDE.

<code javascript testGPS.js>
Serial3.setup(115200, {rx: P0, tx: P1});
var gps = require("GPS").connect(Serial3, function(data) {
  console.log(data);
});
</code>

Каждую секунду в консоль будет выводится информация от модуля.

<code>
{ "time":"16:35:29", "lat":53.068403,"lon":-4.076282,"fix":1,"satellites":7,"altitude":1085.0 }
</code>

===== Элементы платы =====
{{ :продукты:troyka-gps-glonass:troyka-gps-glonass_annotation.png |}}

==== Модуль NL3333 ====
NL3333 – навигационный приемник [[http://naviaglonass.ru/|НАВИА]], выполненный в оригинальном форм-факторе 8.7×9.5 мм на базе чипсета [[http://mediatek-club.ru/mediatek-mt3333|MediaTek MT3333]].

Приемник использует весь спектр GNSS систем: GPS, GLONASS и Galileo. NL3333 отличается высокой чувствительностью, малым энергопотреблением и быстрым временем первой фиксации (TTFF). Связь с модулем осуществляется через UART, данные выводятся по протоколу NMEA.
==== Контакты подключения трёхпроводных шлейфов ====

На модуле выведены две группы Troyka-контактов.

=== Нижняя группа ===

  * Сигнальный (TX) — цифровой выход GPS-модуля. Подключите к пину RX микроконтроллера.
  * Питание (V) — соедините с рабочим напряжением микроконтроллера.
  * Земля (G) — соедините с землёй микроконтроллера.

=== Верхняя группа ===

  * Сигнальный (RX) — цифровой вход GPS-модуля. Подключите к пину TX микроконтроллера.
  * Сигнальный (P) — пин синхронизации GPS-модуля. Подключите к цифровому пину микроконтроллера.

==== Антенна ====
Пассивная антенна GPS/GLONAS на керамической подложке необходима для приёма сигнала навигационным приемником GPS/GLONASS.

==== Преобразователь логических уровней =====
Необходим для сопряжения устройств с разными напряжениями логических уровней. 

В нашем случае это может быть управляющее устройство Arduino с 5 вольтовой логикой и GPS/GLONASS модуль с 3,3 вольтовой логикой.
==== Светодиодная индикация ====
^  Имя светодиода  ^  Назначение  ^ 
|  RX и TX  |Мигают при обмене данными между GPS/GLONASS модулем и управляющим устройством.|    
|  P  |Индикатор приёма спутниковых сигналов. Мигает если GPS-модуль «нашёл себя»|

===== Обновление прошивки =====
Периодически выходят новые версии прошивки для GPS-приёмников с улучшениями и новыми функциями. 

<WRAP center round info 60%>
[[articles:gps:firmware-update|Подробное описание обновление прошивки GPS-модулей]].
</WRAP>

===== Принципиальная и монтажная схемы =====
{{:продукты:troyka-gps-glonass:troyka-gps-glonass_schematic.png?direct&490 |}}
{{:продукты:troyka-gps-glonass:troyka-gps-glonass_layout_top.png?direct&150 |}}
{{:продукты:troyka-gps-glonass:troyka-gps-glonass_layout_bottom.png?direct&150 |}}
<WRAP clear></WRAP>
===== Характеристики =====
  * Чипсет: NL3333
  * Навигационные системы: GPS, GLONASS, BeiDou
  * Рабочие частоты:
    * GPS L1: 1575.42 МГц
    * GLONASS L1: 1598.0625–1605.375 МГц
    * GALILEO E1: 1575.42 МГц
  * Протоколы передачи данных: NMEA
  * Скорость передачи данных по умолчанию: 115200 бод
  * Размеры встроенной антенны: 40×40 мм
  * Поляризация: RHCP (правая круговая поляризация)
  * Погрешность позиционирования: менее 3 м
  * Горячий старт: 1 с
  * Холодный старт: 28 с
  * Рабочее напряжение: 3,3–5 В
  * Потребляемый ток: до 25 мА
  * Габариты: 25,4×25,4 мм

===== Ресурсы =====
  * [[amp>product/troyka-gps-glonass?utm_source=man&utm_campaign=gps&utm_medium=wiki|GPS/GLONASS v1 (Troyka-модуль)]] в магазине.
  * [[https://github.com/amperka/hardware-drawings/blob/master/troyka-gps-glonass-v1.svg|Векторное изображение GPS/GLONASS v1]]
  * [[https://github.com/amperka/TroykaGPS|Библиотека для Arduino]]
  * [[https://www.espruino.com/GPS|Описание библиотеки для Iskra JS]]
  * [[http://naviaglonass.ru/wp-content/uploads/Apparatura-navigatsionnaya-NL3333-RE%60-v1_2.pdf|Datasheet на модуль NL3333]]
  * [[http://naviaglonass.ru/wp-content/uploads/Opisanie-komand-NL3333_KL3333-i-SL3333E-v1_0.pdf|Описание команд управления NL3333]]
  * [[articles:gps:nmea|Подробное описание про NMEA-сообщения]].
  * [[articles:gps:firmware-update|Обновление прошивки GPS-модуля]].