嵌入式Linux中GPS信息读取与处理

GPS协议概要

GPS模块使用的是NMEA-0183 协议，NMEA-0183 是美国国家海洋电子协会（National MarineElectronics Association）所指定的标准规格，这一标准制订所有航海电子仪器间的通讯标准，其中包含传输资料的格式以及传输资料的通讯协议。所以通常情况下，只需要通过串口读取信息，通过字符串解析的方式把需要的数据分离出来就可以得到GPS数据。具体的协议内容可以参见本文附录的参考资料，在具体的的字符串解析中，实际只需要解析$GPGGA、$GPRMC两个语句即可获得我们所需要的全部内容，包括经纬度，时间，搜星状态，卫星数量，高度，速度以及其他信号等，不同数据之间在获取的字符串中是使用逗号隔开的，而相对位置固定，因此整体的思路就是读取字符串，通过逗号位置判别对应数据，实现读取分析。

嵌入式Linux串口编程

作为数据读取分析的基本，嵌入式linux的串口编程就是基础中的基础了，串口的设置主要是设置struct termios结构体的各成员值。termios是在POSIX规范中定义的标准接口，表示终端设备（包括虚拟终端、串口等）。口是一种终端设备，一般通过终端编程接口对其进行配置和控制。在具体讲解串口相关编程之前，先了解一下终端相关知识。
终端有3种工作模式，分别为规范模式（canonical mode）、非规范模式（non-canonical mode）和原始模式（raw mode）。通过在termios结构的c_lflag中设置ICANNON标志来定义终端是以规范模式（设置ICANNON标志）还是以非规范模式（清除ICANNON标志）工作，默认情况为规范模式。在规范模式下，所有的输入是基于行进行处理。在用户输入一个行结束符（回车符、EOF等）之前，系统调用read（）函数读不到用户输入的任何字符。除了EOF之外的行结束符（回车符等）与普通字符一样会被read（）函数读取到缓冲区之中。在规范模式中，行编辑是可行的，而且一次调用read（）函数最多只能读取一行数据。如果在read（）函数中被请求读取的数据字节数小于当前行可读取的字节数，则read（）函数只会读取被请求的字节数，剩下的字节下次再被读取。在非规范模式下，所有的输入是即时有效的，不需要用户另外输入行结束符，而且不可进行行编辑。在非规范模式下，对参数MIN（c_cc[VMIN]）和TIME（c_cc[VTIME]）的设置决定read（）函数的调用方式。设置可以有4种不同的情况。

MIN = 0和TIME = 0：read（）函数立即返回。若有可读数据，则读取数据并返回被读取的字节数，否则读取失败并返回0。
MIN > 0和TIME = 0：read（）函数会被阻塞直到MIN个字节数据可被读取。
MIN = 0和TIME > 0：只要有数据可读或者经过TIME个十分之一秒的时间，read（）函数则立即返回，返回值为被读取的字节数。如果超时并且未读到数据，则read（）函数返回0。
MIN > 0和TIME > 0：当有MIN个字节可读或者两个输入字符之间的时间间隔超过TIME个十分之一秒时，read（）函数才返回。因为在输入第一个字符之后系统才会启动定时器，所以在这种情况下，read（）函数至少读取一个字节之后才返回。

按照严格意义来讲，原始模式是一种特殊的非规范模式。在原始模式下，所有的输入数据以字节为单位被处理。在这个模式下，终端是不可回显的，而且所有特定的终端输入/输出控制处理不可用。通过调用cfmakeraw（）函数可以将终端设置为原始模式，而且该函数通过以下代码可以得到实现。

编程实现

实现环境Qt这段程序为自行修改，实际测试通过，完成了串口配置和数据处理功能，可以直接解析获得GPS相关参数。 #include <stdlib.h>#include <stdio.h>#include <unistd.h>#include <fcntl.h>#include <sys/signal.h>#include "string.h"#include "gps.h"#include <termios.h>#include <QtCore/QDebug>gps::gps（）{baud=4800;GpsName=NULL;Gpsfd=0;for（int i=0;i<1024;i++）{GPS_BUF[i]=0;}GPS = new GPS_INFO;memset（GPS,0,sizeof（GPS_INFO））;}gps::~gps（）{delete GPS;closeGpsDev（）;tcsetattr（Gpsfd,TCSANOW,&oldtio）; /* restore old modem setings */tcsetattr（0,TCSANOW,&oldstdtio）; /* restore old tty setings */}//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////解释gps发出的数据//070 4 6 0 6 8 090 0309//$GPRMC,091400,A,3958.9870,N,11620.3278,E,000.0,000.0,120302,005.6,W*62//$GPGGA,091400,3958.9870,N,11620.3278,E,1,03,1.9,114.2,M,-8.3,M,,*5Evoid gps::gps_parse（）////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////{int tmp;char c;c = GPS_BUF[5];if（c=="C"）{//"GPRMC"GPS->D.hour =（GPS_BUF[ 7]-"0"）*10+（GPS_BUF[ 8]-"0"）;GPS->D.minute =（GPS_BUF[ 9]-"0"）*10+（GPS_BUF[10]-"0"）;GPS->D.second =（GPS_BUF[11]-"0"）*10+（GPS_BUF[12]-"0"）;tmp = GetComma（9,GPS_BUF）;GPS->D.day=（GPS_BUF[tmp+0]-"0"）*10+（GPS_BUF[tmp+1]-"0"）;GPS->D.month=（GPS_BUF[tmp+2]-"0"）*10+（GPS_BUF[tmp+3]-"0"）;GPS->D.year =（GPS_BUF[tmp+4]-"0"）*10+（GPS_BUF[tmp+5]-"0"）+2000;GPS->status= GPS_BUF[GetComma（2,GPS_BUF）];GPS->latitude = get_locate（get_double_number（&GPS_BUF[GetComma（3,GPS_BUF）]））;GPS->NS = GPS_BUF[GetComma（4,GPS_BUF）];GPS->longitude= get_locate（get_double_number（&GPS_BUF[GetComma（5,GPS_BUF）]））;GPS->EW = GPS_BUF[GetComma（6,GPS_BUF）];GPS->speed= get_double_number（&GPS_BUF[GetComma（7,GPS_BUF）]）;UTC2BTC（&GPS->D）;}if（c=="A"）{//"$GPGGA"GPS->high = get_double_number（&GPS_BUF[GetComma（9,GPS_BUF）]）;} }//将获取文本信息转换为double型double gps::get_double_number（char *s）{char buf[128];int i;double rev;i=GetComma（1,s）;strncpy（buf,s,i）;buf[i]=0;rev=atof（buf）;return rev;}double gps::get_locate（double temp）{int m;doublen;m=（int）temp/100;n=（temp-m*100）/60;n=n+m;return n;}//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////得到指定序号的逗号位置int gps::GetComma（int num,char *str）{int i,j=0;int len=strlen（str）;for（i=0;i<len;i++）{if（str[i]==","）{ j++;}if（j==num）return i+1;}return 0;}//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////将世界时转换为北京时void gps::UTC2BTC（date_time *GPS）{//***************************************************//如果秒号先出,再出时间数据,则将时间数据+1秒GPS->second++; //加一秒if（GPS->second>59）{GPS->second=0;GPS->minute++;if（GPS->minute>59）{GPS->minute=0;GPS->hour++;}}//***************************************************GPS->hour+=8;if（GPS->hour>23）{GPS->hour-=24;GPS->day+=1;if（GPS->month==2 ||GPS->month==4 ||GPS->month==6 ||GPS->month==9 ||GPS->month==11 ）{if（GPS->day>30）{GPS->day=1;GPS->month++;}}else{if（GPS->day>31）{GPS->day=1;GPS->month++;}}if（GPS->year % 4 == 0 ）{//if（GPS->day > 29 && GPS->month ==2）{GPS->day=1;GPS->month++;}}else{if（GPS->day>28 && GPS->month ==2）{GPS->day=1;GPS->month++;}}if（GPS->month>12）{GPS->month-=12;GPS->year++;}}}void gps::receive（void）{int i=0;char c;char buf[1024];volatile bool t=true;for（int i=0;i<1024;i++）{GPS_BUF[i]="";}while （t）{if（read（Gpsfd,&c,1） < 0 ）{qDebug（）<<"read Gpsdev error！";return ;}buf[i++] = c;if（c == " "）{strncpy（GPS_BUF,buf,i）;i=0;t=false;} }}int gps::openGpsDev（）{Gpsfd = open（"/dev/ttySAC1",O_RDWR）;if （Gpsfd < 0）{qDebug（）<<"Cannot open gps device"<<endl;close（Gpsfd）;return -1;}qDebug（）<<"open gps device OK！"<<endl;return Gpsfd;}int gps::closeGpsDev（）{close（Gpsfd）;qDebug（）<<"close gps device OK！"<<endl;return 0;}int gps::initGpsDev（）{set_opt（Gpsfd,4800,8,"N",1）;return 0;}void gps::readGpsDev（void）{receive（）;gps_parse（）;int lat=（int）（GPS->latitude*10000）;int lon=（int）（GPS->longitude*10000）;//qDebug（）<<"gps"<<"lat="<<lat<<endl;//qDebug（）<<"gps"<<"lon="<<lon<<endl;}int gps::set_opt（int fd,int nSpeed, int nBits, char nEvent, int nStop）{struct termios newtio,oldtio;if（ tcgetattr（ fd,&oldtio）！=0）{perror（"SetupSerial 1"）;return -1;}bzero（ &newtio, sizeof（ newtio ））;newtio.c_cflag|=CLOCAL | CREAD;newtio.c_cflag &= ~CSIZE;switch（ nBits ）{case 7:newtio.c_cflag |= CS7;break;case 8:newtio.c_cflag |= CS8;break;}switch（ nEvent ）{case "O": //奇校验newtio.c_cflag |= PARENB;newtio.c_cflag |= PARODD;newtio.c_iflag |= （INPCK | ISTRIP）;break;case "E": //偶校验newtio.c_iflag |= （INPCK | ISTRIP）;newtio.c_cflag |= PARENB;newtio.c_cflag &= ~PARODD;break;case "N"://无校验newtio.c_cflag &= ~PARENB;break;}switch（ nSpeed ）{case 2400:cfsetispeed（&newtio, B2400）;cfsetospeed（&newtio, B2400）;break;case 4800:cfsetispeed（&newtio, B4800）;cfsetospeed（&newtio, B4800）;break;case 9600:cfsetispeed（&newtio, B9600）;cfsetospeed（&newtio, B9600）;break;case 115200:cfsetispeed（&newtio, B115200）;cfsetospeed（&newtio, B115200）;break;default:cfsetispeed（&newtio, B9600）;cfsetospeed（&newtio, B9600）;break;}if（ nStop == 1 ）{newtio.c_cflag &=~CSTOPB;}else if （ nStop == 2 ）{newtio.c_cflag |=CSTOPB;}newtio.c_cc[VTIME]= 0;newtio.c_cc[VMIN] = 0;tcflush（fd,TCIFLUSH）;if（（tcsetattr（fd,TCSANOW,&newtio））！=0）{qDebug（）<<"com set error"<<endl;return -1;}qDebug（）<<"set done！"<<endl;return 0;}