可靠的汽车GPS追踪器：实时集成Thinger.io地图

元件与物料

必备工具

• 电烙铁

应用与在线服务

• Thinger.io 物联网平台（免费，含仪表盘地图功能）

项目详解

本项目最初只是个简单的“GPS 追踪器构想”，最终演变为“多功能 GPS 追踪器”。作为作者的首个项目，学习曲线陡峭，欢迎各位批评指正！

追踪器安装在车内，核心功能：

• 每 2 分钟将最新 GPS 坐标通过 HTTP POST 发布至 Thinger.io 云端仪表盘地图显示；
• 支持短信指令交互：回复 Google Maps 链接（当前位置或最后已知位置）；
• 软件“里程表”功能：每行驶设定公里数（如 4000 km）发送短信提醒（原意提醒清空集油罐），可自定义触发距离与提醒内容。

开发过程中深刻体会到 Arduino 资源（Flash 与 RAM）的紧张，因此采用轻量级库并优化代码：

• NeoGPS：高性能 GPS 解析库，内存占用极低（库管理器可直接安装）；
• Time：UTC 时区转换；
• PetitFS：超轻量 FAT 文件系统库，用于 SD 卡读写（标准 SD 库体积过大）。

为何不直接用 Thinger.io 官方库？ 官方库占用 Leonardo 约 80% Flash，余量不足以容纳其余逻辑，故改用原生 HTTP POST 请求对接云端。

短信指令集

所有指令均为大写字母：

• POS：返回带 Google Maps 链接的坐标（无当前定位则返回最后已知位置）；
• GETKM：返回自上次复位以来的累计里程（公里）；
• RESETKM：将里程计数器清零。

配置 NeoGPS 库

安装库后，需修改库安装目录下的 GPSPort.h（macOS 路径为 ~/Documents/Arduino/libraries/NeoGPS/src/GPSPort.h，Windows 路径类似），全文替换为：

#ifndef GPSport_h
#define GPSport_h
#define gpsPort Serial1
#define GPS_PORT_NAME "Serial1"
#define DEBUG_PORT Serial
#endif

此文件定义 GPS 使用的串口。若换用 Mega 等多串口板，可改为 Serial2、Serial3 等。

精度说明：GPS 静止时坐标会漂移，本项目通过“仅累加 10 米以上位移（15 秒采样一次）”及“直线距离近似”规避微小漂移，精度满足车辆里程统计需求。

配置 PetitFS 库

PetitFS 是极简 FAT 库，限制多（不可创建/扩展/追加文件、单文件操作），但体积极小（比标准 SD 库节省 ~12% Flash），使完整功能能塞进 Leonardo。配置步骤：

1. 修改 pffArduino.h：将 SD_CS_PIN 设为 10（SPI 片选脚）；
2. 修改 pffconf.h：将 _USE_DIR、_USE_LSEEK、_FS_FAT12、_FS_FAT16 全部改为 0 以精简编译体积（最终占用 ~96% Flash）；
3. 修复 pff.cpp 缺失返回值 FRESULT 的编译警告（可选，不影响运行）。

SD 卡准备：必须预先在 FAT32 格式的卡上建立 dist.txt 与 settings.txt 两个文件（建议直接使用项目附件提供的文件，格式极严格）。dist.txt 存初始里程（如 0），settings.txt 存短信触发阈值（单位：米）。

SIM900 模块准备

• 外部供电：Arduino 供电不足，需 5V/9V、≥2A 直流电源（直插 5.5mm 圆孔）；
• 电源选择跳帽：拨至外部供电位置；
• 串口选择跳帽：设为 Software Serial 模式（与 Arduino D8/D9 通信）；
• 软件开机：焊接 R13 跳线，通过 Arduino D7 控制 SIM900 第 9 脚实现上电（代码中 SIM900power() 函数）；
• 去除 SIM 卡 PIN 码；
• 固件版本 ≥ B10：旧版本不支持 HTTP POST 设置 Content-Type: application/json 头，会导致服务器拒绝请求。通过 AT+CGMR 查询版本，如为 B01 需升级（参考 ACOPTEX 教程）。

代码关键配置项

• APN：在 connectGPRS() 中将 TeleXXX 替换为运营商 APN；
• 时区：#define UTC_OFFSET 1 修改为本地时区偏移；
• 触发里程：写入 SD 卡 settings.txt（单位米）；
• 提醒短信内容/默认号码：修改 loop() 中触发逻辑及 DEFAULT_NUMBER；
• 调试串口等待：调试时取消注释 while (!Serial);，脱机运行前必须注释掉。

Thinger.io 集成步骤

1. 注册账号，创建 Bucket（数据库）与 HTTP Device（设备）；
2. Device 回调设置中绑定 Bucket；
3. 记录 Device 的 Method URL 与 Authorization Header（去掉 "Bearer " 前缀）；
4. 代码中 postDataThinger() 函数替换为自己的 URL 与 Key，**必须将 https:// 改为 https://**（SIM900 不支持 SSL）；
5. 串口监视器出现 +HTTPACTION: 1,200,0 即成功；400 通常因 URL/Key 错误或固件版本过低。

如需上传更多字段（如速度、电压），在 sprintf(httpContent, ...) 中按 JSON 格式追加即可，注意字节长度需与 AT+HTTPDATA 参数一致。

3D 打印外壳

提供完整 STL 文件，适配本项目 PCB 尺寸，M3 螺丝固定。顶盖安装孔需打印后钻 3mm 孔（为免支撑设计）。0.2mm 层高免支撑即可打印。

车载供电方案

作者接在随车钥匙通断的点烟器电路上（熄火断电），通过 12V 转 5V 降压模块分两路 USB 供电给 Arduino 与 SIM900。实测 GSM 工作电流 ~110mA，弱信号区会增大。如需熄火后继续工作，可加装备用电池。

已知问题

• 短信指令与 HTTP POST 并发时可能丢失指令（稍后重发即可）；
• 启动时无网络覆盖则不会自动重连（仅在 setup 阶段联网）。

完整代码

GPS_tracker_Leonardo_v2.ino（Arduino 代码，含详细注释）

#include 
#include 
#include 
#include 
#include "PF.h"
#include "PetitSerial.h"

#define UTC_OFFSET 1
#define TXPin 8
#define RXPin 9
#define PWRPin 7
#define DEFAULT_NUMBER "+4712345678"

FATFS fs;
String textMessage, number = DEFAULT_NUMBER;
char sms_msg[160];
float Lat = 0, Long = 0;
boolean valid_location = false;
uint8_t num_sat;
NeoGPS::Location_t prevFix;
NMEAGPS gps;
gps_fix fix;
const char *googlePrefix = "https://maps.google.com/maps?q=";
const char *filename = "DIST.TXT";
const char *settings = "SETTINGS.TXT";
NeoGPS::time_t timeFix;
char datePrint[13], timePrint[10];
float totalDistance = 0;
float triggerDistance = 4000000;
SoftwareSerial SIM900(TXPin, RXPin);

void setup() {
  pinMode(3, OUTPUT); pinMode(4, OUTPUT);
  digitalWrite(3, HIGH);
  Serial.begin(9600);
  // while (!Serial);
  SIM900.begin(9600);
  gpsPort.begin(9600);
  initializeSD();
  SIM900power();
  SIM900.println(F("AT")); delay(500);
  SIM900.println(F("AT+CMGF=1")); delay(500);
  SIM900.println(F("AT+CNMI=1,2,0,0,0")); delay(500);
  connectGPRS();
}
void loop() {
  while (gps.available(gpsPort)) {
    fix = gps.read();
    num_sat = fix.satellites;
    if (fix.valid.location) {
      digitalWrite(4, HIGH);
      Lat = fix.latitude(); Long = fix.longitude();
      if (Lat != 0 && Long != 0 && !valid_location) {
        valid_location = true; prevFix = fix.location;
      }
    }
    if (fix.valid.date && fix.valid.time) {
      timeFix = fix.dateTime; updateTime();
    }
    if (valid_location) {
      static const unsigned long REFRESH_INTERVAL_UPD = 15000;
      static unsigned long lastRefreshTime = millis();
      if (millis() - lastRefreshTime >= REFRESH_INTERVAL_UPD) {
        lastRefreshTime += REFRESH_INTERVAL_UPD;
        float distanceDelta = prevFix.DistanceKm(fix.location) * 1000;
        if (distanceDelta > 10 && distanceDelta < 10000) totalDistance += distanceDelta;
        prevFix = fix.location;
      }
      static const unsigned long REFRESH_INTERVAL_WRITE_SD = 120000UL;
      static unsigned long lastRefreshTimeWriteSD = millis();
      if (millis() - lastRefreshTimeWriteSD >= REFRESH_INTERVAL_WRITE_SD) {
        lastRefreshTimeWriteSD += REFRESH_INTERVAL_WRITE_SD;
        char buf[9]; dtostrf(totalDistance, 8, 0, buf);
        if (PF.open(filename)) Serial.println(F("error open file"));
        while (1) {
          UINT nr;
          if (PF.writeFile(buf, sizeof(buf), &nr)) Serial.println(F("error write file"));
          if (nr == sizeof(buf)) { PF.writeFile(0, 0, &nr); break; }
        }
        char httpContent[60], tempstrLong[10], tempstrLat[10];
        dtostrf(Lat, 2, 6, tempstrLat); dtostrf(Long, 2, 6, tempstrLong);
        sprintf(httpContent, "{\"longitude\": %s , \"latitude\": %s , \"date\": \"%s %s\"}", tempstrLong, tempstrLat, datePrint, timePrint);
        char httpdataLen[20];
        sprintf(httpdataLen, "AT+HTTPDATA=%i,10000", strlen(httpContent));
        postDataThinger(httpdataLen, httpContent);
      }
    }
  }
  if (totalDistance > triggerDistance) {
    char distanceTotalMsg[10];
    itoa((totalDistance / 1000), distanceTotalMsg, 10);
    sprintf(sms_msg, "Empty catchtank! Current distance: %skm", distanceTotalMsg);
    textMessage = ""; number = DEFAULT_NUMBER; totalDistance = 0;
    sendSMS(sms_msg);
  }
  updateSerial();
}
// ... 其余函数：updateSerial, SIM900power, updateSIM900, extractSenderNumber, sendSMS, connectGPRS, postDataThinger, initializeSD, updateTime 等 ...

自定义零件与外壳

• 顶盖（高/矮两版本，安装孔需后钻）
• 底盖（含 SIM900 与 Arduino 开孔）
• SIM900 固定夹（两版本）
• SD 卡预置文件：dist.txt、settings.txt

原理图