Arduino Uno NEO-M8N GPS 모듈 인터페이스

이 모듈에는 일반적으로 세라믹 GPS 안테나가 함께 제공됩니다. 하지만 프로젝트에 더 적합한 다른 호환 안테나로 교체할 수 있습니다. 예를 들어, 저는 아래 사진의 오른쪽 안테나를 사용하는 것을 선호하는데, 방수 기능이 있고 안테나에 긴 케이블이 포함되어 있어 더욱 유연하게 사용할 수 있기 때문입니다.

GPS 모듈용 안테나

NEO-M8N GPS 모듈은 직렬 통신 프로토콜을 사용하여 마이크로컨트롤러와 통신하며, 표준 NMEA 문장으로 작동합니다. NMEA는 National Marine Electronics Association의 약자로, GPS 분야에서는 GPS 제조업체가 지원하는 표준 데이터 형식입니다.

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NEO-M8N GPS 수신기 모듈

NEO-M8N GPS 모듈을 Arduino에 연결

NEO-6M GPS 모듈과 통신하기 위해 소프트웨어 시리얼을 사용하므로 사용 가능한 모든 핀을 사용할 수 있습니다. 5번 핀(TX -> 모듈 RX에 연결)과 6번 핀(RX -> 모듈 TX에 연결)을 사용합니다.

NEO-M8N GPS 모듈을 Arduino에 연결

NEO-M8N GPS Module	Arduino
VCC	5V
RX	Pin 5
TX	Pin 6
GND	GND

원시 GPS 데이터 가져오기 – Arduino로 NEO-M8N GPS 모듈 테스트

원시 GPS 데이터를 얻으려면 GPS 모듈과 직렬 통신을 시작하고 사용 가능한 데이터를 읽어야 합니다.

다음 코드는 GPS 모듈과 직렬 통신을 설정하고 사용 가능한 데이터를 읽습니다.

/*
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  Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy of this software and associated documentation files.  
  The above copyright notice and this permission notice shall be included in all copies or substantial portions of the Software.
*/

#include <SoftwareSerial.h>

static const int RXPin = 6, TXPin = 5;
static const uint32_t GPSBaud = 9600;

// The serial connection to the GPS module
SoftwareSerial gpsSerial(RXPin, TXPin);

void setup(){
  Serial.begin(9600);
  gpsSerial.begin(GPSBaud);
}

void loop(){
  while (gpsSerial.available() > 0){
    // get the byte data from the GPS
    byte gpsData = gpsSerial.read();
    Serial.write(gpsData);
  }
}

코드는 어떻게 작동하나요?

이제 코드를 코드 블럭에 넣어야 하지만 시간이 없어 그냥 텍스트로 쓰니 이해하시라는 설명도 하기 힘들다. 알아서 하셔!

이 스케치는 GPS 모듈과 시리얼 통신을 설정하기 위해 RX 및 TX 시리얼 핀으로 핀 6과 핀 5를 사용한다고 가정합니다. 다른 핀을 사용하는 경우 다음 줄에서 해당 핀 번호를 수정해야 합니다:

static const int RXPin = 6, TXPin = 5;

또한, 모듈이 9600bps가 아닌 다른 기본 통신 속도를 사용하는 경우 다음 줄의 코드를 수정해야 합니다.

static const uint32_t GPSBaud = 9600;

그런 다음 인스턴스를 생성합니다.소프트웨어 시리얼이전에 정의된 핀에 대해 호출됨gps시리얼.

// The serial connection to the GPS device

SoftwareSerial gpsSerial(RXPin, TXPin);

setup() 함수에서 시리얼 모니터를 초기화합니다.

Serial.begin(9600);

그런 다음 GPS 모듈과 직렬 통신을 초기화합니다.

gpsSerial.begin(GPSBaud);

loop() 함수 내에서 코드는 GPS 시리얼 포트를 수신 대기하며, 모듈로부터 데이터가 수신되면 시리얼 모니터에 출력됩니다.

void loop(){
  while (gpsSerial.available() > 0){
    // get the byte data from the GPS
    byte gpsData = gpsSerial.read();
    Serial.write(gpsData);
  }
}

코드 테스트

코드를 보드에 업로드하세요.

Arduino IDE 2 업로드 버튼

안테나가 연결되어 있고, 모듈이나 안테나가 창문 밖이나 옆에 놓여 위성에서 데이터를 받을 수 있는지 확인하세요.

NEO-6M용 액티브 GPS 안테나

모듈의 파란색 LED는 위치가 고정되면 깜박이기 시작합니다.

직렬 모니터는 GPS 데이터가 포함된 NMEA 문장을 표시합니다(직렬 모니터의 통신 속도를 9600으로 선택해야 합니다).

중요: 이 스케치를 처음 실행하는 경우 모듈이 위치를 확인하는 데 몇 분 정도 걸릴 수 있습니다. 파란색 LED가 깜박이기 시작하면 실제 데이터를 수신하기 시작합니다. 건물 내부에 있는 경우 GPS 데이터를 수신할 가능성이 매우 낮습니다. 위성 신호를 수신할 가능성을 높이려면 실외로 나가거나 안테나를 실외에 설치하세요.

Arduino와 NEO-M8N을 사용하여 원시 GPS 데이터 가져오기

GPS 표준 언어인 NMEA로 많은 정보를 얻을 수 있을 겁니다. 직렬 모니터에 표시되는 각 줄은 NMEA 문장입니다.

NMEA는 National Marine Electronics Association의 약자로, GPS 분야에서는 GPS 제조업체가 지원하는 표준 데이터 형식입니다.

NMEA 문장

NMEA 문장은 $ 문자로 시작하고, 각 데이터 필드는 쉼표로 구분됩니다.

$GNRMC,115209.00,A,4114.5500,N,00861.4900,W,0.129,,160125,,,D*XX
$GNVTG,,T,,M,0.129,N,0.239,K,D*XX
$GNGGA,115209.00,4114.5500,N,00861.4900,W,2,10,0.93,130.6,M,50.1,M,,0000*XX
$GNGSA,A,3,24,25,28,32,29,,,,,,,,1.65,0.93,1.37*XX
$GNGSA,A,3,78,66,67,77,,86,26,083,20*XX
$GLGSV,3,3,09,87,13,131,*XX
$GNGLL,4114.5500,N,00861.4900,W,115209.00,A,D*XX

NMEA 문장에는 여러 유형이 있습니다. 메시지 유형은 첫 번째 쉼표 앞의 문자로 표시됩니다.

$ 뒤의 GN 은 GPS 위치임을 나타냅니다. $GNGGA는 3D 위치 및 정확도 데이터를 제공하는 기본 GNSS NMEA 메시지입니다.

다음 문장에서:

$GNGGA , 110827.00, 4114.32485, N, 00831.79799, W, 1, 10, 0.93, 130.6, M, 50.1, M,, *5F

M8N의 필드 모양은 다음과 같습니다.

$GNGGA: 글로벌 GNSS 위치 데이터.
110827.00: UTC 시간(11:08:27).
4114.32485,N: 위도.
00831.79799,W: 경도.
1: 품질 수정(1 = GPS 수정, 2 = DGPS 등).
10: 추적된 위성 수(NEO-6M에 비해 M8N이 더 높음).
0.93: 정밀도의 수평 희석(낮을수록 좋음).
130.6,M: 해발 고도(미터)
50.1,M: WGS84 타원체 위의 지오이드 높이.
*5F: NEO-M8N에 대한 체크섬을 재계산했습니다.

다른 NMEA 문장은 추가 정보를 제공합니다.

$GNRMC – 필수 GNSS PVT(위치, 속도, 시간) 데이터
$GNVTG – 속도 및 트랙 정보
$GNGGA – GNSS 수정 정보
$GNGSA – GNSS DOP 및 활성 위성
$GLGSV – 상세 위성 정보(GLONASS)
$GNGLL – 지리적 위도와 경도.

NMEA 문장에 대한 자세한 내용을 알고 싶은 경우, 매우 자세한 정보를 제공하는 이 웹사이트를 찾았습니다 .

이 온라인 NME 분석기를 사용하여 문장을 붙여넣어 GPS 데이터를 해석할 수 있습니다.

하지만 원하는 GPS 데이터를 얻고 해석하는 가장 쉬운 방법은 코드에서 NMEA 문장을 직접 파싱하는 것입니다. 이를 위해 NMEA 문장에서 데이터를 쉽게 추출하는 메서드를 제공하는 TinyGPSPlus 라이브러리를 사용할 수 있습니다.

TinyGPSPlus 라이브러리를 사용한 NMEA 문장 구문 분석

NEO-M8N GPS 모듈이 포함된 Arduino 가이드

TinyGPSPlus 라이브러리를 사용하면 GPS 데이터를 이해하기 쉬운 형식으로 쉽게 얻을 수 있습니다. TinyGPSPlus 라이브러리에 대한 자세한 내용은 여기를 클릭하세요.

TinyGPSPlus 라이브러리 설치

Arduino IDE에서 스케치 > 라이브러리 포함 > 라이브러리 관리 로 이동 하거나 왼쪽 사이드바에서 라이브러리 관리자 아이콘을 클릭합니다.

TinyGPSPlus 를 검색하여 Mikal Hart의 라이브러리를 설치하세요.

TinyGPSPlus 라이브러리 Arduino IDE 설치

NEO-6M GPS 모듈과 TinyGPSPlus 라이브러리를 사용하여 GPS 데이터 가져오기

다음 코드는 다음을 사용하여 GPS 데이터를 가져오는 방법을 보여줍니다.타이니GPS플러스라이브러리. 날짜, 시간, 속도, 고도, 가시 위성 수, 그리고 HDOP(신호 정확도 측정 기준)를 얻을 수 있습니다.

/*
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  Complete project details at https://RandomNerdTutorials.com/arduino-neo-m8n-gps-module/
  Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy of this software and associated documentation files.  
  The above copyright notice and this permission notice shall be included in all copies or substantial portions of the Software.
*/

#include <TinyGPS++.h>
#include <SoftwareSerial.h>

static const int RXPin = 6, TXPin = 5;
static const uint32_t GPSBaud = 9600;

// The TinyGPS++ object
TinyGPSPlus gps;

// The serial connection to the GPS device
SoftwareSerial gpsSerial(RXPin, TXPin);

void setup() {
  // Serial Monitor
  Serial.begin(9600);
  
  // Start Serial for the GPS module
  gpsSerial.begin(GPSBaud);
  Serial.println("Software Serial started at 9600 baud rate");
}

void loop() {
  // This sketch displays information every time a new sentence is correctly encoded.
  unsigned long start = millis();

  while (millis() - start < 2000) {
    while (gpsSerial.available() > 0) {
      gps.encode(gpsSerial.read());
    }
    if (gps.location.isUpdated()) {
      Serial.print("LAT: ");
      Serial.println(gps.location.lat(), 6);
      Serial.print("LONG: "); 
      Serial.println(gps.location.lng(), 6);
      Serial.print("SPEED (km/h) = "); 
      Serial.println(gps.speed.kmph()); 
      Serial.print("ALT (min)= "); 
      Serial.println(gps.altitude.meters());
      Serial.print("HDOP = "); 
      Serial.println(gps.hdop.value() / 100.0); 
      Serial.print("Satellites = "); 
      Serial.println(gps.satellites.value()); 
      Serial.print("Time in UTC: ");
      Serial.println(String(gps.date.year()) + "/" + String(gps.date.month()) + "/" + String(gps.date.day()) + "," + String(gps.time.hour()) + ":" + String(gps.time.minute()) + ":" + String(gps.time.second()));
      Serial.println("");
    }
  }
}

코드는 어떻게 작동하나요?

먼저 TinyGPSPlus 라이브러리를 임포트합니다.

#include <TinyGPS++.h>
#include <SoftwareSerial.h>

그런 다음 RX와 TX로 사용할 핀과 GPS 전송 속도를 정의합니다.

static const int RXPin = 6, TXPin = 5;

static const uint32_t GPSBaud = 9600;

그런 다음 TinyGPSPlus 객체를 생성합니다:

TinyGPSPlus gps;

인스턴스를 생성합니다소프트웨어 시리얼이전에 정의한 핀에 대해서.

SoftwareSerial gpsSerial(RXPin, TXPin);

setup() 함수에서 시리얼 모니터와 GPS 모듈과의 시리얼 통신을 초기화합니다.

void setup() {
  // Serial Monitor
  Serial.begin(9600);
  
  // Start Serial for the GPS module
  gpsSerial.begin(GPSBaud);
  Serial.println("Software Serial started at 9600 baud rate");
}

루프() 함수 내에서 정보를 요청합니다. GPS 모듈의 데이터를 encode() 메서드를 사용하여 다음과 같이 TinyGPSPlus 객체로 파싱합니다.

while (gpsSerial.available() > 0) {
  gps.encode(gpsSerial.read());
}

그런 다음 다음을 쿼리할 수 있습니다.GPS데이터 필드가 업데이트되었는지 확인하려면 객체를 사용하세요.

if (gps.location.isUpdated()) {

새로운 데이터가 있는 경우 다음과 같이 얻을 수 있습니다.

Latitude	gps.location.lat()
Longitude	gps.location.lng()
Speed (km/h)	gps.speed.kmph()
Altitude (meters)	gps.altitude.meters()
HDOP	gps.hdop.value()
The number of visible satellites	gps.satellites.value()
Year	gps.date.year()
Month	gps.date.month()
Day	gps.date.day()
Hour	gps.time.hour()
Minutes	gps.time.minute()
Seconds	gps.time.second()

위도 gps.위치.위도()

경도 gps.위치.lng()

속도(km/h) gps.속도.kmph()

고도(미터) gps.고도.미터()

HDOP gps.hdop.value()

눈에 보이는 위성의 수 gps.위성.값()

년도 gps.날짜.년()

월 gps.날짜.월()

낮 gps.날짜.요일()

시간 gps.시간.시간()

분 gps.시간.분()

초 gps.시간.초()

코드에서는 데이터를 가져와서 모든 정보를 직렬 모니터에 출력합니다.

Serial.print("LAT: ");
Serial.println(gps.location.lat(), 6);
Serial.print("LONG: "); 
Serial.println(gps.location.lng(), 6);
Serial.print("SPEED (km/h) = "); 
Serial.println(gps.speed.kmph()); 
Serial.print("ALT (min)= "); 
Serial.println(gps.altitude.meters());
Serial.print("HDOP = "); 
Serial.println(gps.hdop.value() / 100.0); 
Serial.print("Satellites = "); 
Serial.println(gps.satellites.value()); 
Serial.print("Time in UTC: ");
Serial.println(String(gps.date.year()) + "/" + String(gps.date.month()) + "/" + String(gps.date.day()) + "," + String(gps.time.hour()) + ":" + String(gps.time.minute()) + ":" + String(gps.time.second()));
Serial.println("");

코드 테스트

아두이노 보드에 코드를 업로드하세요. 시리얼 모니터를 9600 통신 속도로 실행하세요. 위성에서 데이터를 수신하려면 GPS 모듈이 창문 밖이나 창문 옆에 있어야 합니다.

참고: 모듈이 위치를 확정할 때까지 몇 초 또는 몇 분 정도 기다려야 할 수도 있습니다.

Arduino와 NEO-M8N을 사용하여 TinyGPSPlus로 파싱된 데이터 가져오기

현재 위치, 속도, 고도, 가시 위성 수(HDOP) 및 시간에 대한 데이터가 직렬 모니터에 표시됩니다.

HDOP는 수평 정밀도 희석(Horizontal Dilution of Precision)의 약자입니다. 이는 위치 결정 정확도를 측정하는 기준입니다. HDOP 값이 높을수록 위치 결정 정확도가 떨어집니다. 이상적으로는 2보다 낮은 값을 얻어야 합니다. 값이 낮을수록 정확도가 높아집니다.

마무리하기

이 가이드에서는 아두이노와 함께 NEO-M8N GPS 모듈을 사용하는 방법을 알아보았습니다. NEO-6M 과 매우 유사 하지만 GPS뿐만 아니라 여러 위성 시스템을 지원합니다. 위치와 시간 정보를 얻는 방법도 다루었습니다.

Arduino 센서와 모듈에 대한 유용한 가이드가 더 있습니다.

여기까지 고생 많으셨습니다. 즐거운 개발하세요. 마찬가지로 위 튜토리얼의 출처로 직접 가시려면 다음 링크를 따라가세요.

시간 내어 읽어 주셔서 감사합니다.

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