GPS-Modul am Raspberry Pi anschließen & nutzen: Praxisanleitung

Hardware-Voraussetzungen

• Raspberry Pi (beliebiges Modell mit 40-poligem GPIO, z. B. Pi 3, 4, Zero W)
• GPS-Modul mit UART-Ausgang (z. B. u-blox NEO-6M/7M/8M, VK2828U7G5LF, Beitian BN-220)
• Jumper-Kabel (weiblich-weiblich oder männlich-weiblich)
• Stromversorgung (Netzteil oder Powerbank für Mobilität)

Verkabelung (UART / Serial)

Die meisten günstigen GPS-Module kommunizieren über serielles UART (TTL-Pegel 3,3 V).

GPS-Modul	Raspberry Pi (GPIO Header)	Pin-Nummer
VCC	3,3 V (oder 5 V, falls Modul 5 V verträgt – Datenblatt prüfen!)	1 (3,3 V) / 2 / 4 (5 V)
GND	GND	6, 9, 14, 20, 25, 30, 34, 39
TXD	RXD (GPIO 15)	10
RXD	TXD (GPIO 14)	8

Wichtig: TX des Moduls → RX des Pi (Pin 10), RX des Moduls ← TX des Pi (Pin 8). Pegel: 3,3 V. Bei 5-V-Modulen Pegelwandler nutzen!

Raspberry Pi OS konfigurieren (Serial Console deaktivieren)

1. sudo raspi-config starten.
2. Interface Options → Serial Port auswählen.
3. Login Shell über Serial? → Nein.
4. Serial Port Hardware aktiviert? → Ja.
5. Finish → Neustart (sudo reboot).

Alternativ per cmdline.txt/config.txt (für Headless):
enable_uart=1 in /boot/config.txt setzen, console=serial0,115200 aus /boot/cmdline.txt entfernen.

Software: gpsd installieren & testen

sudo apt update && sudo apt install -y gpsd gpsd-clients python3-gps

Service stoppen & deaktivieren (wir starten manuell mit korrektem Device):

sudo systemctl stop gpsd
sudo systemctl disable gpsd

Manueller Start für UART (Pi 3/4/Zero: /dev/serial0 ist Alias für primären UART):

sudo gpsd /dev/serial0 -F /var/run/gpsd.sock

Testen:

cgps -s          # Grafische Anzeige (NMEA-Daten)
gpsmon           # Rohdaten-Monitor
gpspipe -r       # Roh-NMEA-Sätze auf stdout

Erster Fix dauert oft 1–5 Minuten (kalt), bei schlechtem Empfang (Innenraum) länger. Antenne nach draußen / ans Fenster!

Python-Beispiel: Position auslesen

import serial
import pynmea2

ser = serial.Serial('/dev/serial0', 9600, timeout=1)
while True:
    line = ser.readline().decode('ascii', errors='replace').strip()
    if line.startswith('$GPGGA') or line.startswith('$GNGGA'):
        msg = pynmea2.parse(line)
        if msg.gps_qual > 0:
            print(f"Lat: {msg.latitude:.6f} {msg.lat_dir}, Lon: {msg.longitude:.6f} {msg.lon_dir}, Alt: {msg.altitude} m, Sats: {msg.num_sats}")
            # Google Maps Link:
            print(f"https://maps.google.com/?q={msg.latitude},{msg.longitude}")
            break

pip3 install pyserial pynmea2 vorher installieren.

C / WiringPi Beispiel (Kurz)

Seriell öffnen (/dev/serial0), NMEA-Sätze parsen (z. B. minmea-Library). Für Pi 2 und älter: /dev/ttyAMA0 statt /dev/serial0.

GPS HATs – Die elegante Lösung

Ein GPS HAT steckt direkt auf den 40-poligen Header, oft mit:

• Onboard Patch-Antenne (besserer Empfang)
• u.FL-Buchse für externe Aktiv-Antenne
• Echtzeituhr (RTC) mit Pufferbatterie (Zeit ohne GPS/Sync)
• Status-LEDs (Fix, PPS)
• Geringer Stromverbrauch (~20 mA)

Beispiele: u-blox ZED-F9P HAT (RTK), Adafruit Ultimate GPS HAT, Waveshare GPS HAT.

Projektideen

• GPS-Navigationsroboter (Waypoints per Handy setzen)
• Fahrzeug-Tracker / Flottenmanagement
• Wetterstation mit Orts-/Zeitstempel
• Drohnentracker / Modellflug-Telemetrie
• Zeitserver (NTP) via GPS-PPS (Pulse Per Second) für präzise Uhrzeit

Tipps & Fehlerquellen

• Kein Fix? Antenne frei zum Himmel? Modul 3,3 V versorgt? RX/TX vertauscht? Serial Console deaktiviert?
• „Permission denied“ auf /dev/serial0: User pi zur Gruppe dialout hinzufügen: sudo usermod -a -G dialout $USER → neu anmelden.
• Baudrate: Meist 9600 Bd (Standard), manche Module 115200 Bd – Datenblatt prüfen.
• PPS (Precision Time): GPIO 4 (Pin 7) oft als PPS-Eingang nutzbar (dtoverlay=pps-gpio,gpiopin=4 in config.txt).

Fazit

Ein GPS-Modul am Raspberry Pi ist ein klassisches, lehrreiches Projekt. Mit gpsd und Python/C lassen sich Positionsdaten einfach auswerten. Für produktive/mobile Einsätze empfiehlt sich ein GPS HAT mit externer Antenne und RTC. Viel Erfolg bei Ihrem Projekt!