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  • 从串口获得并分析GPS数据

    目前GPS（全球定位系统）定位应用市场日趋成熟，正在进入应用的高速发展时期。看到论坛里不断有人提问关于GPS的问题。现将个人对GPS的了解写出来跟大家一块探讨。
    1、 GPS应用简介
    近年来GPS系统，已经在大地测绘、海上渔用、车辆定位监控、建筑、农业等各个领域得到广泛应用。从九十年代我国引进GPS定位技术开始，经过十多年的市场培育，GPS定位应用进入了发展的最好时机，未来十年基于GPS的应用将会改变我们的生活和工作方式。
    目前市场上的大部分GPS接受模块都是通过RS232串口与MCU进行数据传输的。这些数据包括经度、纬度、海拔高度、时间、卫星使用情况等基本信息。开发人员再依据这些基本数据，进行数据处理来完成整套的定位系统软件。
    2、 数据格式
    在进行数据接受编程之前，先介绍一下该模块的数据格式。它支持NMEA-0183输出格式。信息如下：
    GGA位置测定系统定位资料（Global Positioning System Fix Data）
        GSV 导航卫星资料（GNSS Satellites in View）
        RMC导航卫星特定精简资料（Recommended Minimum Specific GNSS Data）
        VTG 方向及速度等相关资料（Course Over Ground and Ground Speed）
        由于文章篇幅问题，笔者在这里只以接收GGA数据为例，格式如下：
        $GPGGA,hhmmss,dddmm.mmmm,a,dddmm.mmmm,a,x,xx,x.x,x.x,M,,M,x.x,xxxx*CS
        例：$GPGGA,033744,2446.5241,N,12100.1536,E,1,10,0.8,133.4,M,,,,*1F
    说明见表：

    区域

    名称

    例

    单位

    说明

    1

    信息ID

    $GPGGA

     

    GGA协议开始

    2

    UTC时间

    033744

     

    hhmmss

    3

    纬度

    2446.5241

     

    dddmm.mmmm

    4

    南/北半球指示

    N

     

    N=north ； S=south

    5

    经度

    12100.1536

     

    dddmm.mmmm

    6

    东/西半球指示

    E

     

    E=east ； W=west

    7

    定位指示

    1

     

    0 =未定位

    1=定位SPS模式

    2=定位DGPS, SPS模式

    8

    应位卫星数

    10

     

    00-12

    9

    HDOP

    0.8

    米

     

    10

    海拔高度

    133.4

    米

     

    11

    海拔高度单位

    M

    米

     

    12

    WGS84水准面划分

     

     

     

    13

    WGS-84水准面划分单位

     

     

     

    14

    累计GPS数据微分

     

     

     

    15

    参考工作站ID

     

     

     

    16

    校验位

    *1F

     

     

    上面例子中，我们可读出位置信息：北纬24度46.5241分，西经121度00.1536分
                                    格林威治时间：3点37分44秒

    3   部分程序代码（c++）

    1. //初始化串口
    2. //入口:strComm(串口名)
    3. //返回:TRUE(成功);FALSE(失败)
    4. BOOL CGPSDlg::InitComm(CString strComm)
    5. {
    6.     int i;
    7.     DCB dcb;
    8.     COMMTIMEOUTS TimeOuts;
    10.     for (i=0; i<3; i++)                                         //串口最多初始化3次
    11.     {
    12.         m_hComm = CreateFile(strComm, GENERIC_READ|GENERIC_WRITE, 0, NULL, OPEN_EXISTING, 0, NULL);
    13.         if (m_hComm != INVALID_HANDLE_VALUE)
    14.             break;
    15.     }
    16.     if (i == 3)                                                 //串口初始化失败
    17.     {
    18.         AfxMessageBox("串口初始化失败...");
    19.         return FALSE;
    20.     }
    21.     
    22.     SetupComm(m_hComm, MAXLENGTH, MAXLENGTH);                   //设置发送接收缓冲区大小
    23.     
    24.     TimeOuts.ReadIntervalTimeout = 0;                           //设定5个超时参数
    25.     TimeOuts.ReadTotalTimeoutMultiplier = 0;
    26.     TimeOuts.ReadTotalTimeoutConstant = 500;
    27.     TimeOuts.WriteTotalTimeoutMultiplier = 0;
    28.     TimeOuts.WriteTotalTimeoutConstant = 500;
    29.     SetCommTimeouts(m_hComm, &TimeOuts);                        //设置超时参数
    30.     
    31.     GetCommState(m_hComm, &dcb);                                //获得通信状态
    32.     dcb.fAbortOnError = FALSE;                                  //有错误不停止
    33.     dcb.BaudRate = CBR_4800;                                    //波特率4800
    34.     dcb.ByteSize = 8;                                           //8位
    35.     dcb.Parity = NOPARITY;                                      //奇校验
    36.     dcb.StopBits = ONESTOPBIT;                                  //1位停止位
    37.     SetCommState(m_hComm, &dcb);                                //设置通信状态
    38.     PurgeComm(m_hComm, PURGE_TXCLEAR|PURGE_RXCLEAR);            //清空发送和接收缓冲区    
    39.     
    40.     return TRUE;
    41. }
    43. //获得GPS参数
    44. //注意:从GPS接收到的字符串已经在m_strRecv中,由于是定时接收,所以在这个字符串的头和尾都可能存在
    45. //     不完整的NMEA输出字符串,在处理时要特别注意
    46. //返回:TRUE(格式正确);FALSE(格式错误)
    47. BOOL CGPSDlg::GetGPSParam()
    48. {
    49.     int i,j;
    50.     CString str,strNEMA;
    51.         
    52.     //先判断是否接收到数据
    53.     if (m_strRecv.IsEmpty())
    54.         return FALSE;
    56.     //若字符串不是以'$'开头的,必须删掉这部分不完整的
    57.     if (m_strRecv[0] != '$')
    58.     {
    59.         i = m_strRecv.Find('/n', 0);
    60.         if (i == -1)
    61.             return FALSE;                                       //尾部未接收完整,必须等接收完后才能删除
    62.         m_strRecv.Delete(0, i+1);                               //尾部已接收完整(尾部为/r/n结束),删除不完整的部分
    63.     }
    64.     
    65.     //截取完整的NMEA-0183输出语句(m_strRecv中可能有多条语句,每条间以/r/n分隔)
    66.     for (;;)
    67.     {
    68.         i = m_strRecv.Find('/n', 0);
    69.         if (i == -1)
    70.             break;                                              //所有的完整输出语句都已经处理完毕,退出循环
    71.         
    72.         //截取完整的NMEA-0183输出语句
    73.         strNEMA = m_strRecv.Left(i+1);                          
    74.         m_strRecv.Delete(0, i+1);
    75.         //下面对各种输出语句进行分别处理
    76.         if (strNEMA.Find("$GPRMC",0) == 0)
    77.         {
    78.             //该输出语句中的各项以','分隔
    79.             for (i=j=0; strNEMA[i]!='/r'; i++)                  //j为逗号的计数器
    80.             {
    81.                 if (strNEMA[i] == ',')
    82.                 {
    83.                     j++;
    84.                     str = "";
    85.                     for (i++; strNEMA[i]!=','&&strNEMA[i]!='/r'; i++)
    86.                         str += strNEMA[i];                      //str为某项的值
    87.                     i--;
    88.                     
    89.                     //对各项数据分别处理
    90.                     switch (j)
    91.                     {
    92.                     case 1:                                     //时间(UTC)                   
    93.                         m_strTime = str.Left(6);
    94.                         m_strTime.Insert(2, ':');
    95.                         m_strTime.Insert(5, ':');
    96.                         break;
    97.                     case 2:                                     //状态(A-数据有效;V-数据无效,还未定位)
    98.                         if (str == "A")
    99.                             m_strStatus = "有效数据";
    100.                         else if(str == "V")
    101.                             m_strStatus = "正在定位...";
    102.                         else
    103.                             m_strStatus = "非法数据格式";
    104.                         break;
    105.                     case 3:                                     //纬度(ddmm.mmmm)
    106.                         str.Insert(2, "度");
    107.                         str += "分";
    108.                         m_strLatitude = str;
    109.                         break;
    110.                     case 4:                                     //纬度指示(N-北纬;S-南纬)
    111.                         if (str == "N")
    112.                             m_strLatitude.Insert(0, "北纬");
    113.                         else
    114.                             m_strLatitude.Insert(0, "南纬");
    115.                         break;
    116.                     case 5:                                     //经度(dddmm.mmmm)
    117.                         str.Insert(3, "度");
    118.                         str += "分";
    119.                         m_strLongitude = str;
    120.                         break;
    121.                     case 6:                                     //经度指示(E-东经;W-西经)
    122.                         if (str == "E")
    123.                             m_strLongitude.Insert(0, "东经");
    124.                         else
    125.                             m_strLongitude.Insert(0, "西经");
    126.                         break;
    127.                     case 7:                                     //速度(单位:节)
    128.                         m_strSpeed = str;
    129.                         break;
    130.                     case 8:                                     //航向(单位:度)
    131.                         m_strCourse = str;
    132.                         break;
    133.                     case 9:                                     //日期(UTC)
    134.                         m_strDate = "";
    135.                         m_strDate += "20";
    136.                         m_strDate += str[4];
    137.                         m_strDate += str[5];
    138.                         m_strDate += "-";
    139.                         m_strDate += str[2];
    140.                         m_strDate += str[3];
    141.                         m_strDate += "-";
    142.                         m_strDate += str[0];
    143.                         m_strDate += str[1];
    144.                         break;
    145.                     default:
    146.                         break;
    147.                     }
    148.                 }
    149.             }
    150.         }
    151.         else if (strNEMA.Find("$GPGGA",0) == 0)
    152.         {
    153.         
    154.         }
    155.         else if (strNEMA.Find("$GPGSA",0) == 0)
    156.         {
    157.         
    158.         }
    159.         else if (strNEMA.Find("$GPGSV",0) == 0)
    160.         {
    161.         
    162.         }
    163.         else if (strNEMA.Find("$GPGLL",0) == 0)
    164.         {
    165.         
    166.         }
    167.         else if (strNEMA.Find("$GPVTG",0) == 0)
    168.         {
    169.         
    170.         }
    171.         else
    172.             return FALSE;                                       //格式错误
    173.     }
    174.     return TRUE;
    175. }
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