Today, we are going to address a very interesting subject: Vehicle Tracking with ESP32 GPS SIM808! And the best part about it: no monthly fee. Let's control the SIM808 module via UART using ESP32 LoRa. Also, we will get GPS location, and we will be able to calculate the distance from the device. In addition, this makes it possible for the sending of an alert SMS concerning a distancing device.

For this video, I did a test in my own car, but the recording was horrible, so I chose not to use it. But here, I’ll show you all the explanation, schema, and source code to get you started in your understanding about how tracking technology works.

Step 1: Assembly

Step 2: Enter the SIM Card

Insert the SIM card into the socket according to the image

Step 3: ESP32 LoRa Pinout

Step 4: SIM808 Dev Board

Step 5: Resources Used

ESP32 LoRa

SIM808 GSM Module GPRS GPS Development Board

Smartphone

SIM card (With credit)

Power Source / Battery 4V (SIM808)

Power Source / Battery 5V (ESP32)

Jumpers

LED

Resistor 330ohm

Step 6: Project Operation - GPS Location Reading

Data flow

The SIM808 picks up the signals from the satellites and calculates the latitude and longitude of the satellites. It is already integrated with a GPRS modem and GPS.

Step 7: Project Operation - Sending SMS

Data flow

Step 8: Library Required: TinyGsmClient

Download: https://github.com/vshymanskyy/TinyGSM

Note: The ESP32 LoRa OLED Display library SSD1306.h is appended to the project.

Step 9: Code

ESP32 code

Declarations and variables

#include <Arduino.h>
#include <HardwareSerial.h> //Comunicação UART com o módulo SIM808
#include "displayESP32LoRa.h" //Funções de display
#include "GPRS_Functions.h" //Funções de configuração do GPRS
 
 
const double LATITUDE_REFERENCE = -22.129688; //Latitude de referência para calcular o distanciamento do dispositivo
const double LONGITUDE_REFERENCE = -51.408570; //Longitude de referência para calcular o distanciamento do dispositivo
const double MAX_DISTANCE = 1000; //Distância limite usada para disparar SMS de alerta de distanciamento, medida em metros
 
HardwareSerial mySerial(1); //Objeto referente a comunicação UART com o módulo SIM808
 
const String CELLNUMBER = "+5518999999999"; //Número de celular que recebe mensagens SMS de alerta referentes ao distanciamento do dispositivo
 
//Flag que garante só um envio de sms quando o dispositivo estiver muito longe
bool smsSent = false; 
//Tempo que é aguardado após o envio de um comando AT, usado na função "sendAT"
const int TIMEOUT_AT = 2000;
 
//Pino serial RX que deve ser conectado no TX do SIM808, usado para configurar a variável "mySerial"
const int RX_PIN = 0;
//Pino serial TX que deve ser conectado no RX do SIM808, usado para configurar a variável "mySerial"
const int TX_PIN = 22;
 
//Pino de sinalização que é ativado no mesmo tempo em que o SMS é enviado para o celular
const int pinLed = 17;
const int BAUD_RATE = 115200;

Setup

void setup() 
{    
  pinMode(pinLed, OUTPUT);
   
  //Configura Display LoRa
  if(!loraDisplayConfig())
      ESP.restart();
 
  //Seta o baud rate que será usado pelo monitor serial e o que será usado pelo SIM808
  serialConfig();
 
  Serial.println("Waiting...");
  showDisplay(0, "Waiting...", true);
  delay(3000);
 
  //Informa ao SIM808 o baud rate utilizado, é recomendado rodar este programa pela primeira vez com a velocidade de 9600
  if(!baudConfig())
      ESP.restart();
 
  //Seta sms como modo texto
  if(!smsConfig())
  {
      showDisplay(0, "SMS config failed!", true);
      Serial.println("SMS config failed!");
      delay(3000);
      ESP.restart();
  }
 
  showDisplay(0, "SMS config ok", true);
  Serial.println("SMS config ok");
//Ativa o recurso de GPS do módulo
  if(!gpsConfig())
  {        
      showDisplay(1, "GPS config failed!", false);
      Serial.println("GPS config failed!");
      delay(3000);
      ESP.restart();
  }
  showDisplay(1, "GPS config ok", false);
  showDisplay(2, "Setting modem...", false);
  Serial.println("GPS config ok, setting modem...");
   
  //Configura e inicializa o GPRS 
  if(!modemConfig(mySerial))
  {
      //Exibe no console e no display
      Serial.println("Modem init fail");
      showDisplay(3, "Modem init fail", false);
      delay(5000);
      ESP.restart();
  }
  //Exibe no console e no display
  showDisplay(3, "Modem ok", false);
  Serial.println("Modem ok"); 
}

Setup - serialConfig, baudConfig, and smsConfig

void serialConfig()
{
  //Set console baud rate
  Serial.begin(BAUD_RATE);
 
  //Configura baud rate do ESP32 UART
  mySerial.begin(BAUD_RATE, SERIAL_8N1, RX_PIN, TX_PIN); //Esp32 lora 0 = RX, 22 = TX
}
 
 
//Configuração de mensagens SMS
bool smsConfig()
{    
  //Define modo SMS para texto (0 = PDU mode, 1 = Text mode)
   
  if(sendAT("AT+CMGF=1").indexOf("OK") < 0)
    return false;
 
  //Se obteve sucesso retorna true
  return true;
}
 
//Configuração referente ao gps
bool gpsConfig()
{
  if(sendAT("AT+CGNSPWR=1").indexOf("OK") >= 0) //Liga fonte de energia do GNSS (1 = ligar, 0 = desligar)
    if(sendAT("AT+CGPSINF=0").indexOf("OK") >= 0) //Tenta obter pela primeira vez a localização GPS
      return true;
   
  return false;
}
 
//Informa ao SIM808 o baud rate utilizado, é recomendado rodar este programa pela primeira vez com a velocidade de 9600
bool baudConfig()
{
  //Se obteve sucesso retorna true
  if(sendAT("AT+IPR="+String(BAUD_RATE)).indexOf("OK") >= 0)
      return true;
 
  return false;
}

Setup - modemConfig and networkConnect

//#define TINY_GSM_MODEM_SIM800
#define TINY_GSM_MODEM_SIM808
// #define TINY_GSM_MODEM_SIM900
// #define TINY_GSM_MODEM_UBLOX
// #define TINY_GSM_MODEM_BG96
// #define TINY_GSM_MODEM_A6
// #define TINY_GSM_MODEM_A7
// #define TINY_GSM_MODEM_M590
// #define TINY_GSM_MODEM_ESP8266
// #define TINY_GSM_MODEM_XBEE
 
#include  //Biblioteca que configura o modem GSM
 
const char apn[]  = "APN"; //YourAPN
const char user[] = "";
const char pass[] = "";
HardwareSerial Serial_SIM_Module(1);
 
TinyGsm sim808(Serial_SIM_Module);
 
bool networkConnect()
{
  Serial.print("Waiting for network...");
  if (!sim808.waitForNetwork()) 
  {
    Serial.println(" fail");
    return false;
  }
   
  Serial.println(" OK");
  Serial.print("Connecting to ");
  Serial.print(apn);
  if (!sim808.gprsConnect(apn, user, pass)) 
  {
    Serial.println(" fail");
    return false;
  }
  Serial.println(" OK");
  return true;
 
}
 
//Configura o modem GPRS
bool modemConfig(HardwareSerial mySerial)
{
  Serial_SIM_Module = mySerial;
  //Inicia modem
  Serial.println("Setting modem...");  
   
  if(!sim808.restart()) 
    return false;
 
  //Conecta na rede
  return networkConnect();
}

Loop

void loop() 
{
  String distance, la, lo;
  float lat, lon;  
   
  //Tenta obter valores de GPS
  if(sim808.getGPS(&lat, &lon)) //if(getGSMLocation(mySerial, &la, &lo))  Caso o sinal GPS esteja ruim, teste utilizando a rede GSM substituindo este if  
  {    
    lat = la.toFloat();
    lon = lo.toFloat();
    Serial.println("GPS signal ok. Values obtained successfully.");
 
    //Verifica se o dispositivo ultrapassa a distância limite
    if(deviceIsTooFar(lat, lon, &distance))
    {
      //Flag que permite o envio de só uma mensagem SMS
      if(!smsSent)
      {          
        //Tenta enviar SMS
        if(sim808.sendSMS(CELLNUMBER, "Device is too far!"))
          Serial.println("Device is too far - SMS sent");        
        else
          Serial.println("Device is too far - fail to send SMS");    
 
        showDisplay(0, "Device is too far!", true);
        digitalWrite(pinLed, HIGH); //acende led sinalizando que o dispositivo está muito longe
        smsSent = true;
        delay(5000);
      }      
    }
//Se foi possível obter os valores de GPS, exibe no display
    showDisplay(0, "Latitude: " + String(lat, 6), true);
    showDisplay(1, "Longitude: " + String(lon, 6), false);
    showDisplay(2, "Distance: " + distance + "m", false); 
  }
  else 
  {
    //Se não foi possível obter os valores, exibe vazio
    Serial.println("GPS signal is down. Values not obtained.");
    showDisplay(0, "Latitude: -", true);
    showDisplay(1, "Longitude: -", false);
    showDisplay(2, "Distance: -", false); 
    /*
    showDisplay(0, "Latitude: " + String(LATITUDE_REFERENCE, 6), true);
    showDisplay(1, "Longitude: " + String(LONGITUDE_REFERENCE, 6), false);
    showDisplay(2, "Distance: 328m", false); */
  }
 
  flag = !flag;
  if(flag)
    showDisplay(5, "(Refresh)", false); 
  delay(3000);
 
}

Loop - deviceIsTooFar

//Calcula a distância em que o dispositivo está, levando em consideração a curvatura da terra (valor retornado em metros)
double getDistance(float lat, float lon)
{
  double dist = 60 * ((acos(sin(LATITUDE_REFERENCE*(PI/180)) * sin(lat*(PI/180)) + cos(LATITUDE_REFERENCE*(PI/180)) * cos(lat*(PI/180)) * cos(abs((lon-LONGITUDE_REFERENCE)) * (PI/180)))) * (180/PI));
  return dist*1852;
}
 
//Verifica se o dispositivo ultrapassou o limite de distância
bool deviceIsTooFar(float lat, float lon, String *distance)
{
  double dist = getDistance(lat, lon);
 
  *distance = String(dist);
 
  if(dist > MAX_DISTANCE)
      return true;
         
  return false;
}

Display LoRa

#include "SSD1306.h" //Responsável pela comunicação com o display
//Define os pinos que serão utilizados pelo display LoRa #define SCK 5 // GPIO5 -- SX127x's SCK #define MISO 19 // GPIO19 -- SX127x's MISO #define MOSI 27 // GPIO27 -- SX127x's MOSI #define SS 18 // GPIO18 -- SX127x's CS #define RST 14 // GPIO14 -- SX127x's RESET #define DI00 26 // GPIO26 -- SX127x's IRQ(Interrupt Request) SSD1306 display(0x3c, 4, 15); //Construtor do objeto do display LoRa

Display LoRa - loraDisplayConfig

//Configura Display LoRa
bool loraDisplayConfig()
{
  //Configura RST do oled como saida
  pinMode(16,OUTPUT);
  //Reseta o OLED
  digitalWrite(16, LOW);   
  //Aguarda 50ms
  delay(50); 
  //Enquanto o OLED estiver ligado, GPIO16 deve estar HIGH
  digitalWrite(16, HIGH);
 
  //Inicializa display
  if(!display.init())
    return false;
 
  //Inverte a tela verticalmente (de ponta cabeça)
  display.flipScreenVertically();  
  //Configura a fonte do display
  display.setFont(ArialMT_Plain_10);
  //Aguarda 200ms
  delay(200);
  //Limpa display
  display.clear();
 
  return true;
}

Display LoRa - showDisplay

//Exibe mensagem recebida como parâmetro
void showDisplay(int line, String msg, bool clear)
{
  //Limpa o display
  if(clear)
  {
    display.clear();
    //Configura alinhamento de texto à esquerda
    display.setTextAlignment(TEXT_ALIGN_LEFT);
    //Configura fonte do texto
    display.setFont(ArialMT_Plain_10);
  }
  //Escreve na pos 0,25 a mensagem
  display.drawString(0 , line*10 , msg); 
  //Exibe no display
  display.display();  
}