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讀取 GPS 數據 - 虛擬物聯網硬件

在本課程中，你將為虛擬物聯網設備添加一個 GPS 感測器，並從中讀取數據。

虛擬硬件

虛擬物聯網設備將使用一個模擬的 GPS 感測器，該感測器可通過 UART 串口訪問。

實體的 GPS 感測器會有一個天線，用來接收來自 GPS 衛星的電波，並將 GPS 信號轉換為 GPS 數據。虛擬版本則模擬這一過程，允許你設置緯度和經度、發送原始 NMEA 句子，或者上傳包含多個位置的 GPX 文件，這些位置可以依次返回。

🎓 NMEA 句子將在本課程後續部分進行講解

在 CounterFit 中添加感測器

要使用虛擬 GPS 感測器，你需要在 CounterFit 應用中添加一個。

任務 - 在 CounterFit 中添加感測器

在 CounterFit 應用中添加 GPS 感測器。

在你的電腦上創建一個名為 gps-sensor 的新 Python 應用，並在其中建立一個名為 app.py 的文件和一個 Python 虛擬環境，然後添加 CounterFit 的 pip 套件。

⚠️ 如果需要，你可以參考第 1 課中創建和設置 CounterFit Python 項目的指導。
安裝額外的 Pip 套件，以便安裝一個 CounterFit shim，該 shim 可以通過串口與基於 UART 的感測器通信。確保你是在啟動了虛擬環境的終端中進行安裝。
```
pip install counterfit-shims-serial
```
確保 CounterFit 網頁應用正在運行。
創建一個 GPS 感測器：
1. 在 Sensors 面板的 Create sensor 框中，展開 Sensor type 下拉框並選擇 UART GPS。
2. 保持 Port 設置為 /dev/ttyAMA0。
3. 點擊 Add 按鈕，在 /dev/ttyAMA0 端口上創建 GPS 感測器。
GPS 感測器將被創建並顯示在感測器列表中。

編程 GPS 感測器

現在可以為虛擬物聯網設備編程以使用虛擬 GPS 感測器。

任務 - 編程 GPS 感測器

編程 GPS 感測器應用。

確保 gps-sensor 應用已在 VS Code 中打開。
打開 app.py 文件。

在 app.py 文件的頂部添加以下代碼，以連接應用到 CounterFit：

from counterfit_connection import CounterFitConnection
CounterFitConnection.init('127.0.0.1', 5000)

在其下方添加以下代碼以導入一些需要的庫，包括 CounterFit 串口庫：
```
import time
import counterfit_shims_serial

serial = counterfit_shims_serial.Serial('/dev/ttyAMA0')
```
此代碼從 counterfit_shims_serial Pip 套件中導入 serial 模塊。然後連接到 /dev/ttyAMA0 串口——這是虛擬 GPS 感測器用於其 UART 端口的地址。
在其下方添加以下代碼以從串口讀取數據並將值打印到控制台：
```
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)
```
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。

接著代碼進行無限循環，在每次循環中從串口讀取多行文本。它會為每行調用 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。
運行此代碼，確保使用與 CounterFit 應用運行的終端不同的終端，以便 CounterFit 應用保持運行。
從 CounterFit 應用中更改 GPS 感測器的值。你可以通過以下方式之一進行操作：
- 將 Source 設置為 Lat/Lon，並設置明確的緯度、經度以及用於獲取 GPS 定位的衛星數量。此值僅會發送一次，因此勾選 Repeat 框以使數據每秒重複發送。
- 將 Source 設置為 NMEA，並在文本框中添加一些 NMEA 句子。所有這些值都會被發送，每個新的 GGA（位置修正）句子可以在 1 秒延遲後被讀取。
  
  你可以使用像 nmeagen.org 這樣的工具通過在地圖上繪製來生成這些句子。這些值僅會發送一次，因此勾選 Repeat 框以使數據在全部發送後每秒重複一次。
- 將 Source 設置為 GPX 文件，並上傳一個包含軌跡位置的 GPX 文件。你可以從一些流行的地圖和徒步網站（如 AllTrails）下載 GPX 文件。這些文件包含多個 GPS 位置作為軌跡，GPS 感測器將以 1 秒間隔返回每個新位置。
  
  這些值僅會發送一次，因此勾選 Repeat 框以使數據在全部發送後每秒重複一次。
配置好 GPS 設置後，選擇 Set 按鈕以將這些值提交到感測器。

你將看到來自 GPS 感測器的原始輸出，類似以下內容：

$GNGGA,020604.001,4738.538654,N,12208.341758,W,1,3,,164.7,M,-17.1,M,,*67
$GNGGA,020604.001,4738.538654,N,12208.341758,W,1,3,,164.7,M,-17.1,M,,*67

💁 你可以在 code-gps/virtual-device 文件夾中找到此代碼。

😀 你的 GPS 感測器程式成功了！

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