ค้นหาบทความที่นี่

บทความทั้งหมด

[Tutorial] การใช้งาน GPS Module (Ublox NEO-6M)

5 ปีที่ผ่านมา

โดย เจ้าของร้าน

*** เนื่องจากผู้สร้าง Library ได้ทำการอัพเดท Library และมีการเปลี่ยนแปลงบางส่วน ตัวอย่างในบทความนี้จึง Out of Date ทางทีมงานกำลังอยู่ระหว่างอัพเดทบทความอีกครั้ง ***
ถ้าพูดถึง GPS คงไม่มีใครไม่รู้จักกันนะครับ เพราะมันซึมเข้ามาอยู่ทุกช่วงเวลาของชีวิตเราเข้าแล้ว ขับรถก็ติดกันเกือบหมด ใครไม่มีรถนั่งรถเมล์รถทัวร์ก็ติดทุกคัน ในสมาร์ทโฟนเราก็มีกันทุกเครื่อง มันติดตัวเราทุกเวลา ขนาดแล้วก็คงปฏิเสธไม่ได้แล้วนะครับว่ามันอยู่กับเราจริง ๆ

GPS Technology

GPS หรือชื่อเต็มว่า Global Positioning System เดิมมีชื่อว่า NAVSTAR GPS เป็นระบบ Radionavigation-satellite service คือการส่งคลื่นความถี่จากดาวเทียมลงมาสู่อุปกรณ์บนพื้นโลกที่สามารถทำงานได้ทุกพื้นที่บนโลกและทุกสภาพอากาศ เป็นโครงการของกระทรวงกลาโหมสหรัฐอเมริกา (United States Department of Defense) เริ่มโครงการเมื่อปี 1973 ออกแบบให้ทั้งระบบจะมีดาวเทียมไม่น้อยกว่า 24 ดวง ดาวเทียมดวงแรกถูกยิงขึ้นไปในเดือนกุมภาพันธ์ ปี ค.ศ.1978 และถูกจำกัดการใช้แค่ในทางทหารเท่านั้น ต่อมาในยุค 1980s จึงได้มีการเปิดให้ประชาชนทั่วไปได้ใช้งาน และระบบได้มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง ในปัจจุบัน(ขณะเขียนบทความ : กันยายน พ.ศ.2562) มีดาวเทียมในวงโคจรทั้งหมด 31 ดวง และให้ความแม่นยำอยู่ที่ 30 cm. - 5 m.

ทั้งนี้ นอกจาก GPS แล้วยังมีระบบนำทางผ่านดาวเทียมระบบอื่น ๆ ที่มีความคลอบคลุมทั่วโลกอีกคือ GLONASS (Global Navigation Satellite System) ของรัสเซีย Galileo ของสหภาพยุโรป และ BeiDou ของประเทศจีน อีกทั้งยังมีระบบนำทางที่ครอบคลุมเฉพาะพื้นที่อย่างเช่น NAVIC (Navigation with Indian Constellation) ของอินเดียที่ครอบคลุมพื้นที่ประเทศอินเดียและรอบข้างรัศมี 1500 km. และ QZSS (Quasi-Zenith Satellite System) ของญี่ปุ่นที่คลอบคลุมประเทศญี่ปุ่นและทวีปเอเชีย-โอเชียเนีย

กลับมาที่ GPS ของเรา การทำงานของ GPS แบบคร่าว ๆ (ความเป็นจริงทางด้านเทคนิคซับซ้อนมาก) ตัวดาวเทียมจะส่งสัญญาณคลื่นความถี่ออกมา เมื่อเราถือเครื่องรับสัญญาณบนพื้นโลก เครื่องรับของเราจะทำการหาสัญญาณดาวเทียมอย่างน้อย 4 ดวง เมื่อจับสัญญาณได้ครบก็จะหาระยะห่างจากเครื่องรับถึงดาวเทียมแต่ละดวงโดยใช้ระยะเวลาในการเดินทางของสัญญาณมาคำนวณ เมื่อรู้ระยะห่างจากดาวเทียมแต่ละดวงและดาวเทียมแต่ละดวงก็รู้ตำแหน่งตัวเองอยู่แล้ว ก็นำมาคำนวณทางคณิตศาสตร์ก็จะได้ตำแหน่งที่เราถือเครื่องรับสัญญาณอยู่นั่นเอง

การใช้งาน GPS (NEO-6M) กับ Arduino

ในการใช้งานร่วมกับ Arduino นั้น หลายท่านคงจับทางผู้เขียนได้แล้ว ต้องพูดว่า "ง่ายมาก" แน่นอนครับเพราะเรามี Library ที่มีคนใจดีทำไว้ให้แล้ว โดยเราจะใช้ Library ชื่อว่า TinyGPS++ สามารถคลิกดาวน์โหลดได้ที่นี่

บทความที่เกี่ยวข้อง : การเพิ่ม Library ใน ArduinoIDE

การเขียนโปรแกรมนั้นจะใช้ร่วมกับ Library SoftwareSerial (มีอยู่ใน ArduinoIDE อยู่แล้ว เรียกขึ้นมาใช้ได้เลย) โดยกำหนดขา 8 เป็น RX และขา 9 ขา TX และเวลาต่อกับตัวโมดูลก็อย่าลืมไขว้มันด้วยนะครับ เรากำหนดขา 8 ของ Arduino เป็น RX ก็ต้องต่อกับ TX ของโมดูล และขา 9 เป็น TX ก็ต้องต่อกับ RX ของโมดูล ส่วนคำอธิบายขอคอมเม้นต์ไว้ในตัวโปรแกรมนะครับ จะได้เห็นชัดเจนเป็นขั้นตอนไป (โปรแกรมตัวอย่างมาจากตัวอย่างของ Library แต่ปรับลดลงใหเดูง่าย ๆ ขึ้น)

TIPS : การใช้งานในที่โล่งและในวันที่ไม่มีเมฆจะทำให้ตัวโมดูลจับสัญญาณได้ดียิ่งขึ้น การใช้สายอากาศภายนอก เช่น สายอากาศกำลังขยายสูง ก็ทำให้โมดูลจับสัญญาณได้ดีขึ้น
TIPS : ในการใช้งานครั้งแรกหลังจากจ่ายไฟเข้าไปแล้ว โมดูลอาจใช้เวลาพอสมควร (5-20 นาที) ในการ Config. ค่าต่าง ๆ ในตัวโมดูล
TIPS : LED บนตัวโมดูลจะบอกสถานะของสัญญาณ หาก LED ติดค้างตลอดเวลาหมายถึงตัวโมดูลกำลังหาสัญญาณอยู่ และเมื่อโมดูลจับสัญญาณของดาวเทียมมากพอที่จะทำงาน (อย่างน้อย 4 ดวง) หลอด LED นี้จะกระพริบทุก ๆ 1 วินาที

หลังจากอัพโหลดโค้ดเรียบร้อย ลองเปิดดูครับ ในช่วงแรก ๆ ข้อมูลอาจขึ้น INVALID อยู่เนื่องจากตัวโมดูลยังจับสัญญาณดาวเทียมไม่ได้นั่นเอง และเวลาที่ได้นั้นอาจไม่มีการอัพเดทแบบ Real Time เป๊ะ ๆ เนื่องจากตัว Library มีการ Calibrate ค่าระหว่างรับสัญญาณกับดาวเทียม

ซึ่งฟังก์ชั่นที่สามารถมาต่อท้าย Object ของเรา อย่างพวก myGPS.location.lat() หรือ myGPS.date.month() มีหลายตัวแล้วแต่ละเลือกหยิบมาใช้งานดังต่อไปนี้

คำสั่ง	คำอธิบาย (ชนิดข้อมูล)
location.lat()	ค่าละติจูด (Lattitude) เป็นองศา (double)
location.lng()	ค่าลองติจูด (Longitude) เป็นองศา (double)
location.rawLat().negative ? "-" : "+")	ค่าละติจูดเป็นบวกหรือลบ, + คือซีกโลกเหนือ - คือซีกโลกใต้
location.rawLat().deg	ค่าละติจูดในรูปแบบข้อมูลดิบเป็นองศา (uint16, uint32)
location.rawLng().billionths	ค่าลองติจูดในรูปแบบข้อมูลดิบเป็นส่วนพันล้าน (uint16, uint32)
date.value()	ค่าวันที่แบบข้อมูลดิบ รูปแบบ DDMMYY (uint32)
date.year()	ปี ค.ศ. (ให้ค่า 2000+) (uint16)
date.month()	เดือน (ให้ค่า 1-12) (uint8)
date.day()	วันที่ (ให้ค่า 1-31) (uint16)
time.value()	ค่าเวลาแบบข้อมูลดิบ รูปแบบ HHMMSSCC (uint32)
time.hour()	ชั่วโมง (ให้ค่า 0-23) (uint8)
time.minute()	นาที (ให้ค่า 0-59) (uint8)
time.second()	วินาที (ให้ค่า 0-59) (uint8)
time.centisecond()	เซนติวินาที (1/100 วินาที ให้ค่า 0-99) (uint8)
speed.value()	ค่าความเร็วแบบข้อมูลดิบ เป็น 1/100 นอต (int32)
speed.knots()	ค่าความเร็วในหน่วย นอต (double)
speed.mph()	ค่าความเร็วในหน่วย ไมล์/ชั่วโมง (double)
speed.mps()	ค่าความเร็วในหน่วย เมตร/วินาที (double)
speed.kmph()	ค่าความเร็วในหน่วย กิโลเมตร/ชั่วโมง (double)
course.value()	ค่าเข็มทิศแบบข้อมูลดิบ เป็น 1/100 องศา (int32)
course.deg()	ค่าเข็มทิศเป็นองศา (double)
altitude.value()	ระดับความสูงแบบข้อมูลดิบ หน่วยเซ็นติเมตร (int32)
altitude.meters()	ระดับความสูงในหน่วย เมตร (double)
altitude.miles()	ระดับความสูงในหน่วย ไมล์ (double)
altitude.kilometers()	ระดับความสูงในหน่วย กิโลเมตร (double)
altitude.feet()	ระดับความสูงในหน่วย ฟุต (double)
satellites.value()	แสดงจำนวนดาวเทียมที่จับสัญญาณได้ (uint32)
hdop.value()	horizontal diminution of precision (int32)

การใช้งาน GPS (NEO-6M) เชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์โดยตรง
หลอกให้เขียนโปรแกรมตั้งนานทำไมเพิ่งจะมาบอก คือหากเราสามารถทำงานแบบเปิดคอมพิวเตอร์ได้ตลอดเวลา เราสามารถใช้ NEO-6M ของเรากับคอมพิวเตอร์ได้โดยตรง เพียงแค่มี USB to Serial ซักตัวเพื่อเชื่อมโมดูลเข้าทางพอร์ต USB จะเป็น FT232 PL2032 หรือ CH340 ตัวไหนก็ได้ขอแค่มีขา RX กับ TX ให้เราต่อก็พอ จากนั้นก็ไปโหลดโปรแกรม u-center ที่ทาง Ublox ผู้ผลิตตัวชิป NEO-6M นั้นได้แจกให้เราฟรี ๆ มาลงไว้ในคอมพิวเตอร์ เท่านี้ก็ใช้ได้แล้วครับ
ดาวน์โหลดโปรแกรม u-center ได้โดยคลิกที่นี่
ทำการลงโปรแกรมตามปกติก็จะได้โปรแกรมมาใช้งานแล้วครับ

ต่อโมดูล GPS กับโมดูล USB to Serial โดยไขว้เหมือนเดิม RX ต่อกับ TX และ TX ก็ต่อกับ RX ส่วน VCC ก็ต่อกับ 5V และ GND ก็ต่อกับ GND เสียบเข้ากับคอมพิวเตอร์ จากนั้นที่หน้าโปรแกรมกดตรงคฑานางฟ้า Autobauding และกด Connect เลยครับ

Connect เรียบร้อยปลั๊กทั้งสองด้านจะต่อกันเป็นสีเขียว ข้อมูลต่าง ๆ ก็จะเต็มไปหมด อยากเล่นอะไรทีนี้ก็ตามสะดวกจ้า

จบไปแล้วนะครับสำหรับการใช้งาน GPS Module ทั้งแบบใช้กับ Arduino และการเชื่อมกับคอมพิวเตอร์โดยตรง หวังว่าทุกท่านคงได้ความเข้าใจบ้างไปสร้างสรรค์ผลงานต่าง ๆ ออกมานะครับ สุดท้ายนี้ท่านใดต้องการไปโปรเจคแถมท้ายคลิกลิงค์ด้านล่างนี้ได้เลย ส่วนท่านใดที่มาอ่านวิธีใช้เฉย ๆ ก็กราบสวัสดีกันครับ พบกันใหม่สัปดาห์หน้าจ้าาาา

[Project] มาลองสร้าง GPS Tracker กันเถอะ

tutorial, knowledge, gps, Arduino, arduino gps, สอนใช้งาน, สอนใช้งาน gps, neo-6m