1. 接收 GPS 衛星定位資訊
組員；王守志、李育承、劉厚鈞
摘要
本專題我們結合 GPS 晶片（LS20031 模組），透
過ＴＴＬ轉ＵＡＲＴ介面與嵌入式系統平台 DMA6410L(Samsung S3C6410)做為結合，以達到嵌入式
1

2. 系統平台取得目前地理位置、時間，回傳相關地理及時間
資訊，回傳的資料，供使用者運用（例如：行車追踪
器）。
關鍵詞: GPS
2

3. 目 錄
1. 前言
2. 技術簡介
3. 架構圖
A. 硬體架構圖
B. 程式關係圖
C. 供「行車追踪器」程式介面
4. 系統展示
5. 參考文獻
6. 附件
A. 電路圖
B. 系統連接照片
C. NMEA 0183 ver 3.01 編碼原則
接收資料代號詳細號說明
3

4. 1. 前言
本專題使用 LS20031 模組做為接收 GPS 衛星訊號接收器，運作流程是先
由 LS20031 的天線偵測目前在天空上可用衛星數，再由 MC-1513（MediaTek
MT3339）晶片將衛星訊號接收、處理相關訊號資料及計算並定位目前地理位置，
再依據“NMEA 0183 ver 3.01” 的編碼原則所製定的資料格式，將處理完後將相
關可用的地理資訊，經由 LS20031 模組以（ＴＴＬ）訊號方式，將可用的資訊
輸出至相關的裝置。
2. 技術簡介
NMEA 0183 ver 3.01 編碼原則，資料格式代號：
GPGGA：衛星定位資訊
(Global positioning system fixed data)
GPGLL：地理位置-經度及緯度
(Geographic position - latitude/longitude)
GPGSA：衛星定位訊號狀態
(GNSS DOP and active satellites)
GPGSV：可視範圍天空衛星狀態
(GNSS satellites in view)
GPRMC：建議使用最小 GPS 數據格式
(Recommended minimum specific GNSS data)
GPVTG：對地方向及對地速度
(Course over ground and ground speed)
詳細內容格式，請參考附件Ｃ
4

5. 5

6. 3. 架構圖
A. 硬體架構圖
B. 程式關係圖
6

7. 7

8. C. 供「行車追踪器」程式介面
輸入：（執行程式時，帶入參數）
readNmea <device: com0~2-> 0-2 usb0~1-> 3-4 SAC0~1-> 5-6> ，<output after
records read> ，<time different, For example: Taiwan will be 8>
1. 輸入裝置連接埠
2. 輸入處理 N 筆筆數後，才判定為有效資料
3. 時區參數修正，台北時區在國際標準時間時區為(UTC +08:00)，故 GPS
讀入的時間為國際標準時間，再加上台北時區修正，方為正確的台北
時間。
程式執行範例： readNmea 6 10 8
開啟：device SAC1
記錄 N 筆資料：１０
輸入修正時區：８
輸出：（執行程式時，輸出結果）
<Lat> N, <Lon> E,hh:mm:ss dd/MM/YYYY <direction> <speed>
1. 緯度：顯示目前緯度位置
2. N：顯示南半球或北半球
3. 經度：顯示目前經度位置
4. E：顯示東經或西經
5. 國際標準時間：GPS 提供之國際標準時間
6. 方位指向：移動方位
7. 對地速度：移動速度
8

9. 4. 系統展示
桿接好的 GPS 模組，測試是否正常運作（使用原廠軟體測
試）
9

10. 完成測試軟體，在 DMA-6410 上測試 GPS
10

11. 11

12. 5. 參考文獻
NMEA data
http://www.gpsinformation.org/dale/nmea.htm
NMEA 相關中文說明
http://tw.myblog.yahoo.com/chimei-015/article?mid=1075
http://earthcat99.pixnet.net/blog/post/36811081-gps-nmea-%E8%AA%AA
%E6%98%8E
原廠網址
http://www.locosystech.com/
LS20031_datasheet 大辰科技(LOCOSYS)
http://www.sparkfun.com/datasheets/GPS/Modules/LS20030~3_da
tasheet_v1.0.pdf
GPSFOX 測試程式網址
http://www.pololu.com/file/download/GPSFox.zip?file_id=0J301
12

13. 6. 附件
A. 電路圖
B. 系統連接照片
13

14. C. NMEA 0183 ver 3.01 編碼原則，接收資料代號詳細號說
明
1.
GPGGA：衛星定位資訊(Global positioning system fixed data)
資料範例：
“$GPGGA,030753.000,2503.5021,N,12132.5388,E,1,7,1.36,45.4,M,15.2,M,,*69”
格式說明如下：
Name
Example
Units
Message ID
$GPGGA
GGA protocol header
UTC Time
030753.000
hhmmss.sss
Latitude
2503.5021
ddmm.mmmm
N/S indicator
N
N=north or S=south
14
Description

15. Longitude
12132.5388
dddmm.mmmm
E/W Indicator
E
E=east or W=west
1
內容參見表格1-1
Satellites Used
7
Range 0 to 12
HDOP
1.36
Horizontal Dilution of Precision
MSL Altitude
45.4
mters
Units
M
mters
Geoid Separation
15.2
mters
Units
M
mters
Position Fix
Indicator
second
Age of Diff. Corr.
Null fields when DGPS is not
used
Diff. Ref. Station ID
Checksum
*69
<CR> <LF>
End of message termination
表格 1-1 Position Fix Indicators
Value
Description
0
Fix not available or invalid
1
GPS SPS Mode, fix valid
2
Differential GPS, SPS Mode, fix valid
3-5
Not supported
6
Dead Reckoning Mode, fix valid
15

16. 2.
GPGLL：地理位置-經度及緯度(Geographic position -
latitude/longitude)
範例資料：
$GPGLL,2503.5021,N,12132.5388,E,030822.000,A,A*55
格式說明如下：
Name
Example
Message ID
$GPGLL
GLL protocol header
Latitude
2503.5021
ddmm.mmmm
N/S indicator
N
N=north or S=south
Longitude
E/W indicator
UTC Time
12132.538
8
E
030822.00
0
Status
A
Mode
A
Checksum
Units
Description
dddmm.mmmm
E=east or W=west
hhmmss.sss
*55
<CR> <LF>
A=data valid or V=data not valid
A=autonomous, D=DGPS, E=DR, N=Data
not valid, R=Coarse Position, S=Simulator
End of message termination
16

17. 3.
GPGSA：衛星定位訊號狀態(GNSS DOP and active satellites)
接收範例資料：
$GPGSA,A,3,17,10,20,28,04,08,193,,,,,,1.62,1.36,0.88*3B
格式說明如下：
Name
Example
Units
Description
Message ID
$GPGSA
GSA protocol header
Mode 1
A
內容參見表格1-2
Mode 2
3
內容參見表格1-3
ID of satellite used
17
Sv on Channel 1
ID of satellite used
10
Sv on Channel 2
….
….
ID of satellite used
Sv on Channel 12
PDOP
1.62
Position Dilution of Precision
HDOP
1.36
Horizontal Dilution of Precision
VDOP
0.88
Vertical Dilution of Precision
Checksum
*3B
<CR> <LF>
End of message termination
表格 1-2 Mode 1
Value
Description
M
Manual-forced to operate in 2D or 3D mode
A
Automatic-allowed to automatically switch 2D/3D
表格 1-3 Mode 2
Value
Description
17

18. 1
Fix not available
2
2D
3
3D
DOP：精度的監測與控制
Checksum：
GPS 的字串最後會有一個 Checksum Code，將字串的每個字元做 XOR，最後得到的 Code 若等於
Checksum Code 的話，就表示接收的資料無誤
18

19. 4.
GPGSV：可視範圍天空衛星狀態(GNSS satellites in view)
接收範例資料：
$GPGSV,4,1,14,193,75,038,20,28,70,198,21,17,52,349,28,50,50,134,29*4F
$GPGSV,4,2,14,04,44,280,17,20,40,050,33,10,29,200,22,23,13,103,38*73
$GPGSV,4,3,14,32,11,040,15,13,09,137,,02,08,255,,08,07,196,19*75
$GPGSV,4,4,14,11,03,071,,09,02,300,*71
格式說明如下：
Name
Message ID
Total number of
messages1
Message
number1
Satellites in view
Satellite ID
Example
$GPGSV
Units
Description
GSV protocol header
4
Range 1 to 4
1
Range 1 to 4
14
193
Channel 1
Elevation
75
Azimuth
038
SNR (C/No)
20
Satellite ID
28
Elevation
70
Azimuth
198
SNR (C/No)
21
Satellite ID
17
Elevation
52
Azimuth
349
degree
s
degree
s
dB-Hz
degree
s
degree
s
dB-Hz
degree
s
degree
Channel 1 (Range 00 to 90)
Channel 1 (Range 000 to 359)
Channel 1 (Range 00 to 99, null when
not tracking)
Channel 2
Channel 2 (Range 00 to 90)
Channel 2 (Range 000 to 359)
Channel 2 (Range 00 to 99, null when
not tracking)
Channel 3
Channel 3 (Range 00 to 90)
Channel 3 (Range 000 to 359)
19

20. s
SNR (C/No)
28
Satellite ID
50
Elevation
50
Azimuth
134
SNR (C/No)
29
Checksum
<CR> <LF>
*4F
dB-Hz
degree
s
degree
s
dB-Hz
Channel 3 (Range 00 to 99, null when
not tracking)
Channel 4
Channel 4 (Range 00 to 90)
Channel 4 (Range 000 to 359)
Channel 4 (Range 00 to 99, null when
not tracking)
End of message termination
20

21. 5.
GPRMC：建議使用最小 GPS 數據格式（Recommended minimum
specific GNSS data ）
接收範例資料：
$GPRMC,030822.000,A,2503.5021,N,12132.5388,E,0.00,292.73,201112,,,A*6E
格式說明如下：
Name
Example
Message ID
$GPRMC
UTC Time
Units
Description
RMC protocol header
030822.00
hhmmss.sss
0
Status
A
A=data valid or V=data not valid
Latitude
2503.5021
ddmm.mmmm
N/S Indicator
N
N=north or S=south
Longitude
E/W Indicator
Speed over
ground
Course over
ground
Date
12132.538
dddmm.mmmm
8
E
0.00
292.73
E=east or W=west
knots
True
degree
s
201112
ddmmyy
Magnetic
degree
variation
s
Variation sense
Mode
E=east or W=west (Not shown)
A
A=autonomous, D=DGPS, E=DR,
N=Data not valid, R=Coarse Position,
21

22. S=Simulator
Checksum
*6
<CR> <LF>
End of message termination
22

23. 6.
GPVTG：對地方向及對地速度（Course over ground and ground
speed）
接收資料範例：
$GPVTG,292.73,T,,M,0.00,N,0.00,K,A*30
格式說明如下：
Name
Example
Message ID
$GPVTG
Course over
ground
Reference
292.73
Units
VTG protocol header
degree
s
T
degree
ground
s
Speed over
ground
Units
Speed over
ground
Units
M
0.00
K
Measured heading
Magnetic
knots
N
0.00
Measured heading
True
Course over
Reference
Description
Measured speed
Knots
km/hr
Measured speed
Kilometer per hour
A=autonomous, D=DGPS, E=DR,
Mode
A
N=Data not valid, R=Coarse Position,
S=Simulator
Checksum
<CR> <LF>
*30
End of message termination
23