Arduino ve GPS Modülü - [GPS Tracker] - I

Yaklaşık 1 yıldır Arduino ile yakından ilgilenmekteyim. Duymayanlar için Arduino'nun, bir G/Ç kartı ve Processing/Wiring dilinin bir uygulamasını içeren geliştirme ortamından oluşan bir fiziksel programlama platformu olduğunu da kısaca belirteyim. Yazın siparişini Robotistan sitesinden verdiğim Arduino Süper Başlangıç Seti Rev3 (Kitapsız) ürünü o zaman ki indirim ile her şey dahil 120 TL'ye mal olmuştu. Ufak çapta, bir çok proje geliştirdiğim bu üründen ziyadesi ile memnun kaldım. En çok ilgimi çeken proje ise, bu yıl ki bitirme projemle de ilgisi olan, uydudan GPS modülü aracılığı ile alınan bilginin Arduino ile bilgisayarımıza aktarılması işlemiydi.

Bu proje için Arduino'nun yanı sıra ihtiyaç duyacağımız bir başka fiziksel donanım GPS modül. Şu an piyasada bir çok GPS modül bulunmakta, bu modullerden bazılarının eksileri ve artıları buradaki yazıda çok net bir biçimde anlatılmış. Vakti olan kişilerin yazıyı okuması çok faydalı olur. Benim bu proje için kullandığım modül ise PMB-648 GPS SiRF Internal Antenna. Şu anki fiyatı 39.99$. Ürünü Türkiye'de bulmak çok zor olduğu gibi kendi sitesinden sipariş verdiğiniz vakit fahiş fiyatlarda kargo bedeli alıyorlar. Ben Almanya'daki bir yakınım aracılığı ile ürünü alıp, cihazı kuzenim ile getirttim. Modül ile ilgili gerekli tüm bilgileri sitesinde bulabilirsiniz. Yazımı çok fazla uzatıp sizleri sıkmadan projeyi anlatmaya koyuluyorum.

Projede 4 ana faktör var. Bunlardan ilki konum, hız, zaman... gibi bilgilerin alındığı uydu, bu bilgileri almak için kullandığımız GPS modül, modülün aldığı bu bilgileri işleyen Arduino ve bu bilgilerin işlendiktan sonra aktarıldığı laptop, bilgisayar ya da navigasyon gibi platformlar.

Aşağıdaki görseller sırası ile GPS modülün bağlantı kablolarının ne işe yaradığını ve Arduino ile nasıl bağlanması gerektiğini gösteriyor. Sizde bağlantınızı bu görsellere göre yapabilirsiniz. Modüldeki kabloları basitçe açıklarsak. Siyah kablo topraklama(GROUND), kırmızı kablo volt(VCC), sarı kablo ise datanın aktığı kablodur.

Bağlantılarımızı yukarıdaki şekle göre yaptıktan sonra Arduino'yu USB aracılığı ile bilgisayarımıza bağlıyoruz. Şimdi yapacağımız işlem ise, Arduino ile GPS Modül arasındaki fiziksel bağlantıyı Arduino IDE kullanarak yazılım tarafı içinde gerçekleştirmek. Yapacağımız bu işlem sonrasında Arduino, Uydudan GPS modül aracılığı ile alınan bilgilere erişebilecek ve biz bu bilgileri Arduino IDE aracılığı ile görebileceğiz. Buradaki linkten kullandığınız platforma uygun Arduino IDE'yi indirebilirsiniz. (Bu arada ufak bir not düşeyim. Eğer Arduino IDE bilgisayarınızda yüklü değilse, yükledikten sonra Arduino'yu USB ile bilgisayarınıza bağlayın. Yüklemeden önce yapacağınız bağlantının hiç bir faydası olmayacaktır.) Ben 32-Bit Linux üzerinde çalıştığım için bu linkten indirme işlemini gerçekleştirdim. Arduino IDE'yi indirip çalıştırdıktan sonra karşınıza aşağıdaki gibi bir resim çıkacak.

Öncelikle buradan gps.ino dosyasını indirin. Yukarıdaki menuden sırası ile "File > Open" seçeneğini seçebilir ya da menunun altındaki ikonlardan "Open" ikonuna tıklayabilirsiniz, çıkan pencereden gps.ino dosyasını seçin. Seçtiğiniz dosyayı yukarıdaki menuden sırası ile "File > Upload" seçeneği ile ya da menunun altındaki ikonlardan "Upload" ikonuna tıklayarak Arduino'ya yollamış olursunuz. Şayet herhangi bir hata ile karşılaşırsanız, IDE size karşılaştığınız hata ile ilgili detaylı bilgi verecektir.

Buradaki kodu anlatmaya geçmeden önce GPS modülünden gelen "NMEA 0183" datası ile ilgili ufak bir bilgi vereyim. NMEA (National Marine Electronics Association) kısaca, içerisinde GPS modül bulunduran bir çok cihazda kullanılan seri ASCII haberleşme protokolüdür. Birçok çeşidi vardır. Bunlar;

    $GPBOD - Bearing, origin to destination
    $GPBWC - Bearing and distance to waypoint, great circle
    $GPGGA - Global Positioning System Fix Data
    $GPGLL - Geographic position, latitude / longitude
    $GPGSA - GPS DOP and active satellites 
    $GPGSV - GPS Satellites in view
    $GPHDT - Heading, True
    $GPR00 - List of waypoints in currently active route
    $GPRMA - Recommended minimum specific Loran-C data
    $GPRMB - Recommended minimum navigation info
    $GPRMC - Recommended minimum specific GPS/Transit data
    $GPRTE - Routes
    $GPTRF - Transit Fix Data
    $GPSTN - Multiple Data ID
    $GPVBW - Dual Ground / Water Speed
    $GPVTG - Track made good and ground speed
    $GPWPL - Waypoint location
    $GPXTE - Cross-track error, Measured
    $GPZDA - Date & Time

Bizim kullanacağımız tip $GPRMC (Recommended minimum specific GPS/Transit data) tipindeki data olacak. Yukarıdaki verilerin yapısı ile ilgili tüm bilgileri bu linkteki ve bu linkteki sitelerden alabilirsiniz. Yukarıdaki sitelerde de bulunan, veriyi ve bize ne anlam ifade ettiğini açıklayan ufak bir örneği sizlerle paylaşıyorum.

$GPRMC,123519,A,4807.038,N,01131.000,E,022.4,084.4,230394,003.1,W*6A

Where:
     RMC          Recommended Minimum sentence C
     123519       Fix taken at 12:35:19 UTC
     A            Status A=active or V=Void.
     4807.038,N   Latitude 48 deg 07.038' N
     01131.000,E  Longitude 11 deg 31.000' E
     022.4        Speed over the ground in knots
     084.4        Track angle in degrees True
     230394       Date - 23rd of March 1994
     003.1,W      Magnetic Variation
     *6A          The checksum data, always begins with *

Yukarıdaki veri, GPS modül tarafından uydudan alınan örnek bir RMC verisi. Verinin içeriğinde sırasıyla ait olduğu tip, verinin alındığı zaman dilimi, veriyi alan GPS modülünün aktif olup olmadığı, Longitude, Latitude, Hız(knot cinsinden(1 knot = 0.514444444 m/s)), takip açısı, verinin alındığı tarih, manyetik sapma ve verinin doğrulunun kontrolü için gerekli hemen hemen tüm network uygulamalarında bulunan checksum vardır. Projenin QT ayağıda olduğu için, tamamını bu yazıda anlatmayı planlamıyorum. Bir sonraki kısımda Arduino için yazdığımız kodu açıklayıp projenin QT ayağına değinmeyi planlıyorum. Bir sonraki yazıya kadar şimdilik herkese iyi günler diliyorum.