基于STM32的新型定位鞋的研究

白旭+劉洪濤+蔣亞文+楊雪梅+龍浩男

摘 要：設計了一款新型定位鞋。以意法半導體公司的STM32F103xRCT6芯片為系統的控制核心，并具有GPS自主定位、GSM短信提醒和系統集成等核心技術。同時該定位鞋能將定位信息通過短信完成與監護人的交互。經實際測試，該產品能達到設計要求。

關鍵字：STM32F103xRCT6；GPS自主定位；GSM短信提醒

基金項目：西北民族大學2015年國家級大學生創新創業訓練計劃項目 項目編號：201510742057

隨著計算機技術和嵌入式技術的飛速發展，可穿戴設備的功能日益強大，個人對便攜式定位產品的需求日益旺盛。由于市場現有的定位鞋在外觀上并不是處理的完美無瑕，在定位模塊的供電上也有局限性，此外，雖然在實時定位上有較好的穩定性，但是在實時提醒上有很大的欠缺，完不成對適用群體的實時保護，有較多的無用功且價格不低，從而銷量一直穩步不前。由于GPS技術所具有的全天候、高精度和自動測量的特點，在穿戴設備中，將GPS定位功能與GSM短信提醒功能相結合具有良好的市場前景。把該功能與出門必備的鞋子結合起來，設計一款局域性實時提醒的新型定位鞋，為老人、孩子和成年特殊人群實時保駕護航。

1 系統方案設計

本設計主要包括一單片機主控系統電路，在所述單片機主控系統電路上連接有一電源裝置電路、一定位裝置電路和一數據發送裝置電路；其中，所述定位裝置為GPS模塊；所述數據發送裝置為GSM模塊；所述單片機主控系統電路中的單片機是以STM32F103xRCT6芯片為控制核心的單片機。用戶界面為手機短信接收界面。其系統整體結構如圖 1 所示。

2 系統硬、軟件設計

2.0硬件設計

本設計包括一MCU主控電路，在所述MCU主控模塊電路上連接有一供電模塊電路、一定位裝置電路和一數據發送裝置電路；其中，所述MCU主控電路是以STM32F103xRCT6芯片為控制核心的單片機；所述定位裝置為NEO-6M-GPS接收器模塊，該模塊通過RX、TX分別與MCU主控模塊的PB10、PB11連接，接收GPS衛星導航系統返回的數據；所述數據發送裝置為SIM900A-GSM模塊，該模塊通過RX、TX分別與MCU主控模塊的PA2、PA3連接，在GSM網絡環境下發送經過MCU處理后的定位信息到監護人手機。其電路連接如圖2所示。

為了增強信號、搜星能力以及定位準確度，在所述的SIM900A GSM模塊和NEO-6M GPS接收器模塊都連接有外置有源天線。

2.1 軟件設計

本設計用到的開發工具主要為Keil uVision4，GPS數據處理用到的算法主要為最小二乘法和卡爾曼濾波算法。軟件系統主要分為兩個部分：GPS定位部分和GSM短信提醒部分。其程序設計框圖如圖3所示。

2.1.1 GPS定位部分

先利用一個簡單的數逗號方法來解析NMEA-0183協議，將結果存放在通過 gps.h 定義的 m_message 結構體內。然后利用UBX 協議實現 NEO-6M 模組的 5 個配置：保存設置、輸出信息設置、串口波特率設置、時鐘脈沖設置和輸出頻率設置。并將當前 NEO-6M模塊的配置信息保存到 EEPROM 里面。最后將一批解析好的GPS定位數據發送到主控的串口，從而實現定位功能。

2.1.2 GSM短信提醒部分

首先使用AT+CSCS指令將GSM模塊設置為UCS216位通用8字節倍數編碼字符集，然后使用AT+CMGF指令設置短消息為文本模式，最后將號碼和定位短信內容轉為 unicode字符串，通過串口2發送0X1A結束符。從而完成幾次定位短信的發送。

3 結束語

本設計可以對任意所選固定區域進行實時監護，一旦被監護對象離開所選定的區域，系統會自動報警。并將被監護對象的具體經緯度發送到監護人的手機，監護人可以通過電腦/手機進行經緯度精確查詢并定位，從而知道被監護對象的大概位置。由于本設計以STM32F103xRCT6芯片為控制核心，外接GPS模塊和GSM模塊，由此構成的穩定性較強的新型定位鞋。經實際測試，該系統具有性能穩定、能耗低、性價比高等特點，具有一定的實用推廣價值。

參考文獻

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作者簡介

白旭（1995-），男，漢，內蒙古，本科。

劉洪濤（1981-），男，漢，山東，碩士，講師，研究方向：嵌入式系統開發。