基于STM32跑步路徑記錄

隨著科技不斷進步，電子化設備不斷進入涌入我們的日常生活。生活水平的提高，各項健身運動應運而生，然后，健身運動不能盲目進行，科學的健身方式才能有效的提升我們自身的身體素質(zhì)。

現(xiàn)如今各自手環(huán)手表的出現(xiàn)， 通過智能手環(huán)，用戶可以記錄日常生活中的鍛煉、睡眠、部分還有飲食等實時數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)與手機、平等同步，起到通過數(shù)據(jù)指導健康生活的作用。

智能手環(huán)作為可穿戴設備，其功能還是比較強大的，其開發(fā)涉及智能手環(huán)MCU數(shù)據(jù)指令到藍牙IC的傳輸、藍牙到APP的數(shù)據(jù)通信協(xié)議、APP到手機內(nèi)部的通信調(diào)試邏輯實現(xiàn)、APP數(shù)據(jù)到云端服務器的數(shù)據(jù)庫算法設計等一系列的開發(fā)。支持多種運動監(jiān)控模式，可以實時監(jiān)控身體的各項性能指標。

我國智能手環(huán)產(chǎn)品真正大范圍進入消費市場是在2012年以后，一方面是這一時期步入4G時代以后手機智能化趨勢加快，與手機一樣具備數(shù)據(jù)分享的智能手環(huán)的出現(xiàn)給智能手環(huán)的研究和應用打開了另一個世界。另一方面是更多實用性功能快速出現(xiàn)，手環(huán)不僅僅是用來記錄身體特征的單純工具，同時也可以滿足通話、移動支付、人體識別、智能提醒功能以及分享功能，極大的擴寬了手環(huán)的應用人群。佩戴智能手環(huán)帶來健康、科技、自信有品位的良好感受，成為了高科技產(chǎn)品的典型之一。

??基于STM32的跑步路記錄主要用于記錄用戶在日常身體鍛煉中，可設置跑步路徑，跑步路線規(guī)劃，在50~80m前提醒拐彎，蜂鳴器報警提示；記錄跑步路徑，顯示當前位置，通過按鍵設置跑步距離。

2.模塊選型

2.1 主控MCU：STM32F103C8最小系統(tǒng)板

??STM32最小系統(tǒng)板：STM32系統(tǒng)板

2.2 OLED顯示屏：0.96寸SPI/IIC接口

??顯示屏幕：OLED屏幕

2.3 GPS定位模塊

GPS定位：GPS模塊 北斗模塊 雙模定位 ATGM336H

支持北斗/GPS/GLONASS衛(wèi)星系統(tǒng)

支持3.3V-5V供電，可以方便接入3.3V或者5V單片機系統(tǒng)3、板載可充電電子，可加速熱啟動搜星過程

默認波特率9600，波特率可設置

TTL電平UART接口，用戶連接單片機的串口TTL電平或者USB-TTL模塊測試。

帶有SMA和 IPEX兩種天線接口，方便選擇自己需要的外置天線。

帶有PPS授時輸出引腳，方便做時鐘同步等應用。

2.4 蜂鳴器

??蜂鳴器：有源蜂鳴器

3.電路設計

4.實物展示

4.軟件設計

4.1 GPS定位信息獲取

??ATGM336H采用串口協(xié)議，直接接上電源，在空曠的地方只要接收到衛(wèi)星信號即可返回衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)。

/*
函數(shù)功能：分析BDGSV信息
函數(shù)參數(shù)：GPS_DecodeInfo：nmea信息結(jié)構(gòu)體
		  buf：接收到的GPS數(shù)據(jù)緩沖區(qū)首地址
*/
void GPS_BDGSV_InfoGet(GPS_Msg *GPS_DecodeInfo,u8 *buf)
{
	u8 *p,*p1,dx;
	u8 len,i,j,slx=0;
	u8 posx;
	p=buf;
	p1=(u8*)strstr((const char *)p,"$BDGSV");
	if(!p1)return; //沒有查找成功
	len=p1[7]-'0';								//得到BDGSV的條數(shù)
	posx=GPS_GetCommaOffset(p1,3); 					//得到可見北斗衛(wèi)星總數(shù)
	if(posx!=0XFF)GPS_DecodeInfo->beidou_svnum=GPS_StrtoNum(p1+posx,&dx);
	for(i=0; ibeidou_slmsg[slx].beidou_num=GPS_StrtoNum(p1+posx,&dx);	//得到衛(wèi)星編號
			else break;
			posx=GPS_GetCommaOffset(p1,5+j*4);
			if(posx!=0XFF)GPS_DecodeInfo->beidou_slmsg[slx].beidou_eledeg=GPS_StrtoNum(p1+posx,&dx);//得到衛(wèi)星仰角 
			else break;
			posx=GPS_GetCommaOffset(p1,6+j*4);
			if(posx!=0XFF)GPS_DecodeInfo->beidou_slmsg[slx].beidou_azideg=GPS_StrtoNum(p1+posx,&dx);//得到衛(wèi)星方位角
			else break;
			posx=GPS_GetCommaOffset(p1,7+j*4);
			if(posx!=0XFF)GPS_DecodeInfo->beidou_slmsg[slx].beidou_sn=GPS_StrtoNum(p1+posx,&dx);	//得到衛(wèi)星信噪比
			else break;
			slx++;
		}
		p=p1+1;//切換到下一個BDGSV信息
	}
}

4.2 衛(wèi)星數(shù)量獲取

/*
函數(shù)功能：分析GNGGA信息
函數(shù)參數(shù)：
		GPS_DecodeInfo:nmea信息結(jié)構(gòu)體
		buf:接收到的GPS數(shù)據(jù)緩沖區(qū)首地址
*/
void GPS_GNGGA_InfoGet(GPS_Msg *GPS_DecodeInfo,u8 *buf)
{
	u8 *p1,dx;
	u8 posx;
	p1=(u8*)strstr((const char *)buf,"$GNGGA");
	if(!p1)return; //沒有查找成功
	posx=GPS_GetCommaOffset(p1,6);								//得到GPS狀態(tài)
	if(posx!=0XFF)GPS_DecodeInfo->gpssta=GPS_StrtoNum(p1+posx,&dx);
	posx=GPS_GetCommaOffset(p1,7);								//得到用于定位的衛(wèi)星數(shù)
	if(posx!=0XFF)GPS_DecodeInfo->posslnum=GPS_StrtoNum(p1+posx,&dx);
	posx=GPS_GetCommaOffset(p1,9);								//得到海拔高度
	if(posx!=0XFF)GPS_DecodeInfo->altitude=GPS_StrtoNum(p1+posx,&dx);
}

4.3 移動速度獲取

/*
函數(shù)功能：分析GNVTG信息
函數(shù)參數(shù)：GPS_DecodeInfo:nmea信息結(jié)構(gòu)體
		  buf:接收到的GPS數(shù)據(jù)緩沖區(qū)首地址
*/

void GPS_GNVTG_InfoGet(GPS_Msg *GPS_DecodeInfo,u8 *buf)
{
	u8 *p1,dx;
	u8 posx;
	p1=(u8*)strstr((const char *)buf,"$GNVTG");
	if(!p1)return; //沒有查找成功
	posx=GPS_GetCommaOffset(p1,7);								//得到地面速率
	if(posx!=0XFF)
	{
		GPS_DecodeInfo->speed=GPS_StrtoNum(p1+posx,&dx);
		if(dx<3)GPS_DecodeInfo->speed*=GPS_GetPow(10,3-dx);	 	 		//確保擴大1000倍
	}
}

4.4 主函數(shù)

int main()
{
  u8 key;
  char buff[100];
	u32 E_data=0,E_data2=0,N_data=0,N_data2=0;
	LEDInit();
  KEYInit();
  Beep_Init();
	USARTx_Init(USART1,115200);
	USARTx_Init(USART2,9600);//串口3初始化（接收GPS數(shù)據(jù)）
  TIMx_Init(TIM2,72,20000);//定時20ms,用定時器2輔助usart1接收
	TIMx_Init(TIM3,72,20000);
	USARTx_Sendstr(USART1,"串口1初始化成功\r\n");
	OLED_Init();//OLED初始化
  u8 x=5;
  u8 y=16;
  u8 stat=0xff;
  u8 stat2=0;
  u16 time=0;
  u16 distance=400;
AA:
  while(1)
  {
    /*距離選擇*/
    OLED_ClearGram();
    OLED_Display_Font(32,0,16,2);
    OLED_Display_Font(32+16,0,16,3);
    OLED_Display_Font(32+16*2,0,16,4);
    OLED_Display_Font(32+16*3,0,16,5);
    OLED_Display_str(24,16,16,(u8 *)"400 M");
    OLED_Display_str(24,16*2,16,(u8 *)"1000 M");
    OLED_Display_str(24,16*3,16,(u8 *)"2000 M");
    OLED_Display_str(128-30,y,16,(u8 *)"<--");
    key=GetKeyVual(1);
    if(key==1)//距離選擇
    {
      if(y<48)y+=16;
      else y=16;   
      OLED_RefreshGram();//更新數(shù)據(jù)到屏幕
    }
    else if(key==2)//確認
    {
      BEEP=1;
      if(y==16)distance=400;
      else if(y==32)distance=1000;
      else if(y==48)distance=2000;
      OLED_RefreshGram();//更新數(shù)據(jù)到屏幕
      DelayMs(50);
      BEEP=0;
      DelayMs(200);
      break;
    }
    DelayMs(1);
    time++;
    if(time>=50)
    {
      time=0;
      OLED_RefreshGram();//更新數(shù)據(jù)到屏幕
      LED1=!LED1;
    }
  }
  y=60;
  while(1)
  {
		if(usart2_flag)//獲取GPS數(shù)據(jù)
		{
			usart2_rx_buff[usart2_cnt]='\0';
			//printf("%s\r\n",usart2_rx_buff);
			usart2_flag=0;
			usart2_cnt=0;
			GPS_GNGGA_InfoGet(&GPS_DecodeInfo,usart2_rx_buff);//獲取衛(wèi)星數(shù)量
      GPS_GNVTG_InfoGet(&GPS_DecodeInfo,usart2_rx_buff);//獲取移動速度
      GPS_GNRMC_InfoGet(&GPS_DecodeInfo,usart2_rx_buff);//獲取經(jīng)緯度		
			printf("衛(wèi)星數(shù)量： %d\r\n",GPS_DecodeInfo.posslnum);
			E_data=GPS_DecodeInfo.longitude;
			N_data=GPS_DecodeInfo.latitude;
			printf("經(jīng)度：%c,%d \r\n",GPS_DecodeInfo.ewhemi,E_data);
			printf("緯度：%c,%d\r\n",GPS_DecodeInfo.nshemi,N_data);		
      printf("移動速度：%.1f. km/h\r\n",GPS_DecodeInfo.speed/1000.0);
    }
    if(GPS_DecodeInfo.posslnum>=3 && stat2==0)//衛(wèi)星數(shù)量超過3顆開始定位
    {
      printf("stat2==%d\n",stat2);
      BEEP=1;
      DelayMs(1000);
      BEEP=0;
      stat2=1;
      
    }
    key=GetKeyVual(1);
    if(key==1 && stat2==1)//開始
    {
      LED1=!LED1;
      stat=0;
      x=5;
      y=60;
    }
    else if(key==2)//退出
    {
      LED3=LED2=1;
      LED1=!LED1;
      stat=0xff;
      stat2=0;
      y=16;
      goto AA;//重新選擇距離
    }
    OLED_ClearGram();
    OLED_Display_Font(15,35,16,2);
    OLED_Display_Font(15+16,35,16,3);
    snprintf(buff,sizeof(buff),":%d M",distance);
    OLED_Display_str(15+16*2,35,16,(u8 *)buff);
    OLED_Display_Font(15,15,16,0);
    OLED_Display_Font(15+16,15,16,1);
    //snprintf(buff,sizeof(buff),":%.fkm/h",GPS_DecodeInfo.speed/1000.0);
    snprintf(buff,sizeof(buff),":%.fkm/h",GPS_DecodeInfo.speed/1000.0);
    OLED_Display_str(15+16*2,15,16,(u8 *)buff);
    OLED_DrawRectangle(5, 5, 124, 60);
    OLED_DrawRectangle(4, 4, 125, 61);
    gui_circle(x, y,1,3,1);
    if(stat==0)
    {
      if(N_data-N_data2>=4)
      {
        x+=2;
        N_data2=N_data;
      }
    }
    else if(stat==1)
    {
      if(N_data-N_data2>=2 || N_data2-N_data>=2)
      {
        N_data2=N_data;
        y--;
      }
    }
    else if(stat==2)
    {
      if(N_data2-N_data>=3)
      {
        N_data2=N_data;
        x-=2;
      }
    }
    else if(stat==3)
    {
      if(N_data-N_data2>=3 || N_data2-N_data>=3)
      {
        N_data2=N_data;
        y+=2;
      }
    }
    if(x>=124 && y==60)
    {
      x=124;
      stat=1;
    }
    else if(y==5 && x>=124)
    {
      x=124;
      stat=2;
    }
    else if(x<=5 && y==5)
    {
      x=5;
      stat=3;
    }
    else if(x==5 && y>=60 && (stat==3 || stat==4))
    {
      BEEP=1;
      DelayMs(100);
      BEEP=0;
      stat=4;
      LED1=LED2=1;
      LED3=!LED3;
      y=60;
      x=5;
      
    }
    if(time>=20)
    {
      time=0;
      if(stat==0xff)
      {
        LED3=LED2=1;
        LED1=!LED1;
      }
      else if(stat<=3)
      {
        LED1=LED3=1;
        LED2=!LED2;
      }
    }
    DelayMs(1);
    time++;
    OLED_RefreshGram();//更新數(shù)據(jù)到屏幕
  }
}

5.注意事項

??由于采用的是STM32F103實現(xiàn)本功能，該CPU主頻僅有72MHZ，SRAM和flash均比較小，所以此示例并未調(diào)用地圖接口實現(xiàn)，而是通過直接判斷經(jīng)緯度來決定當前位置。因此實現(xiàn)功能方式類似于公交報站實現(xiàn)方式，所有路徑需要提交采集路線，進行路徑保存。




審核編輯：劉清