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  "translation_date": "2025-08-26T15:49:42+00:00",
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# 讀取 GPS 數據 - Raspberry Pi

在這部分課程中，你將為 Raspberry Pi 添加一個 GPS 感測器，並從中讀取數據。

## 硬件

Raspberry Pi 需要一個 GPS 感測器。

你將使用的感測器是 [Grove GPS Air530 感測器](https://www.seeedstudio.com/Grove-GPS-Air530-p-4584.html)。這款感測器可以連接多個 GPS 系統，提供快速且準確的定位。感測器由兩部分組成——感測器的核心電子元件，以及通過細線連接的外部天線，用於接收衛星的電波。

這是一個 UART 感測器，因此它通過 UART 傳輸 GPS 數據。

## 連接 GPS 感測器

Grove GPS 感測器可以連接到 Raspberry Pi。

### 任務 - 連接 GPS 感測器

連接 GPS 感測器。

![Grove GPS 感測器](../../../../../translated_images/grove-gps-sensor.247943bf69b03f0d1820ef6ed10c587f9b650e8db55b936851c92412180bd3e2.hk.png)

1. 將 Grove 電纜的一端插入 GPS 感測器上的插座。它只能以一種方向插入。

1. 在 Raspberry Pi 關機的情況下，將 Grove 電纜的另一端連接到 Pi 上的 Grove Base Hat 的 UART 插座，該插座標記為 **UART**。此插座位於中間排，靠近 SD 卡插槽的一側，遠離 USB 端口和以太網插座。

    ![Grove GPS 感測器連接到 UART 插座](../../../../../translated_images/pi-gps-sensor.1f99ee2b2f6528915047ec78967bd362e0e4ee0ed594368a3837b9cf9cdaca64.hk.png)

1. 將 GPS 感測器放置在天線能夠看到天空的位置——理想情況下靠近窗戶或室外。天線周圍沒有障礙物時，信號會更清晰。

## 編程 GPS 感測器

現在可以編程 Raspberry Pi 以使用連接的 GPS 感測器。

### 任務 - 編程 GPS 感測器

編程設備。

1. 啟動 Raspberry Pi，並等待其完成啟動。

1. GPS 感測器有兩個 LED——藍色 LED 在傳輸數據時閃爍，綠色 LED 在接收衛星數據時每秒閃爍一次。啟動 Raspberry Pi 時，確保藍色 LED 閃爍。幾分鐘後，綠色 LED 會開始閃爍——如果沒有，可能需要重新調整天線的位置。

1. 啟動 VS Code，可以直接在 Raspberry Pi 上啟動，也可以通過 Remote SSH 擴展連接。

    > ⚠️ 如果需要，可以參考 [課程 1 中設置和啟動 VS Code 的指導](../../../1-getting-started/lessons/1-introduction-to-iot/pi.md)。

1. 對於支持藍牙的新版本 Raspberry Pi，藍牙使用的串口與 Grove UART 端口使用的串口存在衝突。為了解決這個問題，請執行以下操作：

    1. 在 VS Code 的終端中，使用以下命令通過 `nano` 編輯 `/boot/config.txt` 文件，`nano` 是內置的終端文本編輯器：

        ```sh
        sudo nano /boot/config.txt
        ```

        > 由於需要使用 `sudo` 權限（提升的權限）來編輯此文件，因此無法直接通過 VS Code 編輯。

    1. 使用光標鍵移動到文件末尾，然後將以下代碼複製並粘貼到文件末尾：

        ```ini
        dtoverlay=pi3-miniuart-bt
        dtoverlay=pi3-disable-bt
        enable_uart=1
        ```

        你可以使用設備的常規鍵盤快捷鍵粘貼（Windows、Linux 或 Raspberry Pi OS 上使用 `Ctrl+v`，macOS 上使用 `Cmd+v`）。

    1. 按 `Ctrl+x` 保存文件並退出 nano。當被詢問是否保存修改的緩衝區時，按 `y`，然後按 `Enter` 確認覆蓋 `/boot/config.txt`。

        > 如果出現錯誤，可以選擇不保存退出，然後重複這些步驟。

    1. 使用以下命令在 nano 中編輯 `/boot/cmdline.txt` 文件：

        ```sh
        sudo nano /boot/cmdline.txt
        ```

    1. 此文件包含多個用空格分隔的鍵值對。刪除任何鍵為 `console` 的鍵值對。它們可能看起來像這樣：

        ```output
        console=serial0,115200 console=tty1 
        ```

        你可以使用光標鍵移動到這些條目，然後使用常規的 `del` 或 `backspace` 鍵刪除。

        例如，如果原始文件如下所示：

        ```output
        console=serial0,115200 console=tty1 root=PARTUUID=058e2867-02 rootfstype=ext4 elevator=deadline fsck.repair=yes rootwait
        ```

        新版本將如下所示：

        ```output
        root=PARTUUID=058e2867-02 rootfstype=ext4 elevator=deadline fsck.repair=yes rootwait
        ```

    1. 按上述步驟保存文件並退出 nano。

    1. 重啟 Raspberry Pi，然後在 Pi 重啟後重新連接到 VS Code。

1. 在終端中，為 `pi` 用戶的主目錄創建一個名為 `gps-sensor` 的新文件夾。在此文件夾中創建一個名為 `app.py` 的文件。

1. 在 VS Code 中打開此文件夾。

1. GPS 模塊通過串口傳輸 UART 數據。安裝 `pyserial` Pip 包以便從 Python 代碼與串口通信：

    ```sh
    pip3 install pyserial
    ```

1. 將以下代碼添加到你的 `app.py` 文件中：

    ```python
    import time
    import serial
    
    serial = serial.Serial('/dev/ttyAMA0', 9600, timeout=1)
    serial.reset_input_buffer()
    serial.flush()
    
    def print_gps_data(line):
        print(line.rstrip())
    
    while True:
        line = serial.readline().decode('utf-8')
    
        while len(line) > 0:
            print_gps_data(line)
            line = serial.readline().decode('utf-8')
    
        time.sleep(1)
    ```

    此代碼從 `pyserial` Pip 包中導入 `serial` 模塊。然後它連接到 `/dev/ttyAMA0` 串口——這是 Grove Pi Base Hat 使用的 UART 端口的地址。接著，它清除此串口連接中的任何現有數據。

    接下來定義了一個名為 `print_gps_data` 的函數，用於將傳入的行打印到控制台。

    然後代碼進行無限循環，每次循環從串口讀取多行文本。它對每行調用 `print_gps_data` 函數。

    在所有數據讀取完成後，循環會休眠 1 秒，然後再次嘗試。

1. 運行此代碼。你將看到來自 GPS 感測器的原始輸出，類似如下：

    ```output
    $GNGGA,020604.001,4738.538654,N,12208.341758,W,1,3,,164.7,M,-17.1,M,,*67
    $GPGSA,A,1,,,,,,,,,,,,,,,*1E
    $BDGSA,A,1,,,,,,,,,,,,,,,*0F
    $GPGSV,1,1,00*79
    $BDGSV,1,1,00*68
    ```

    > 如果在停止並重新啟動代碼時遇到以下錯誤之一，請在你的 while 循環中添加 `try - except` 塊。

      ```output
      UnicodeDecodeError: 'utf-8' codec can't decode byte 0x93 in position 0: invalid start byte
      UnicodeDecodeError: 'utf-8' codec can't decode byte 0xf1 in position 0: invalid continuation byte
      ```

    ```python
    while True:
        try:
            line = serial.readline().decode('utf-8')
              
            while len(line) > 0:
                print_gps_data()
                line = serial.readline().decode('utf-8')
      
        # There's a random chance the first byte being read is part way through a character.
        # Read another full line and continue.

        except UnicodeDecodeError:
            line = serial.readline().decode('utf-8')

    time.sleep(1)
    ```

> 💁 你可以在 [code-gps/pi](../../../../../3-transport/lessons/1-location-tracking/code-gps/pi) 文件夾中找到此代碼。

😀 恭喜！你的 GPS 感測器程式成功運行！

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