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嵌入式Linux平臺(tái)的GPS數(shù)據(jù)采集研究

作者: 時(shí)間:2010-12-16 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

隨著(全球定位系統(tǒng))和便攜移動(dòng)設(shè)備的飛速發(fā)展,各種各樣以為基礎(chǔ)的便攜式定位系統(tǒng)相繼出現(xiàn).以其開放性、安全性、健壯性和 穩(wěn)定性越來越成為各種便攜設(shè)備的主要開發(fā)平臺(tái),因此模塊與平臺(tái)之間的通信成了實(shí)現(xiàn)定位系統(tǒng)的基礎(chǔ).
GPS模塊與平臺(tái)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送,大多采用異步串行傳送方式,GPS作為終端設(shè)備(DTE)與嵌入式平臺(tái)之間通過RS-232C串行通 信接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換.因此,與GPS的數(shù)據(jù)通信在實(shí)現(xiàn)上即是LinuX下的串口編程,對(duì)于兩者之間的通信協(xié)議,可選的協(xié)議有很多種,而NMEA0183是 目前普遍采用的一種。

1 NMEA0183通信協(xié)議
NMEA0183是GPS數(shù)據(jù)的通信協(xié)議,GPS的通信協(xié)議有很多種,但目前絕大多數(shù)GPS模塊生產(chǎn)廠商都采用NMEA0183協(xié)議作為其遵循的標(biāo)準(zhǔn),因此在實(shí)現(xiàn)GPS與嵌入式Linux平臺(tái)之間的通信時(shí),應(yīng)先對(duì)NMEA0183協(xié)議有一定的了解。
(1)NMEA0183的通信參數(shù).波特率:4800baud;數(shù)據(jù)位:8;奇偶校驗(yàn):無;停止位:1位.
(2)NMEA0183的報(bào)文格式.NMEA 0183協(xié)議報(bào)文的語句串(ASCII字符)格式全部信息如圖1.
$AAXXX ,ddd …… ,ddd *hh CR>LF>
圖1 NMEA0183的報(bào)文格式
圖1中具體內(nèi)容:$為串頭,表示串開始;AA為識(shí)別符;XXX為語句名;ddd...ddd為數(shù)據(jù)字段,字母或數(shù)字;*表示串尾;hh表示$與*之間所有字符代碼的校驗(yàn)和;CR>為回車控制符;LF>為換行控制符.
在實(shí)際的GPS應(yīng)用中,并不會(huì)用到NMEA的全部信息,而是根據(jù)具體的需要,從中選取有用的信息,忽略其余的信息內(nèi)容.
例如:$GPRMC,152252,A,2513.3072,N,10346.3723,E,0.0,230.4,250503,1.3,W,A,* 02
其中,$GPRMC為串頭,表示此語句為定位語句;“*”之前的內(nèi)容為數(shù)據(jù)字段,“152252”為UTC24小時(shí)制的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間,格式為“時(shí)時(shí)/分分/秒 秒”;“A”表示信號(hào)接收狀態(tài),“A”表示接收正常,也可能為“V”,則表示一個(gè)警告,與衛(wèi)星通信不正常;“2513.3072”表示緯度值;“N”標(biāo)明 南北半球,“N”表示北緯,“S”表示南緯;“10346.3723”表示經(jīng)度值;“E”標(biāo)明東西半球,“E”表示東經(jīng),“W”表示西經(jīng);“0.0”表示 速度;“230.4”表示方位角,它的范圍為000.0-359.9;“251205”表示UTC標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的日期,格式為“日日/月月/年年 ”;“1.3”表示磁偏角,范圍為000.0-180.0;“W”表示地磁變化方向.

2 GPS數(shù)據(jù)的采集
嵌入式Linux平臺(tái)下的GPS涉及到Linux串口編程技術(shù),因此首先介紹Linux串口編程的相關(guān)知識(shí),再給出一個(gè)簡(jiǎn)單的代碼段,實(shí)現(xiàn)GPS定位信息的獲?。?br />2.1 Linux串口通信
在Linux操作系統(tǒng)中,所有的設(shè)備都是被當(dāng)作文件來進(jìn)行操作的,所有的設(shè)備以設(shè)備文件的形式存儲(chǔ)在目錄/dev/下,串口的設(shè)備文件為/dev/ttyS*,其中,ttyS0為串口一,ttyS1為串口二,以此類推.
Linux下定義了一個(gè)查詢和操縱終端的標(biāo)準(zhǔn)接口,該接口被稱為termios,在系統(tǒng)頭文件termios.h>中定義.它包括一個(gè)數(shù)據(jù) 結(jié)構(gòu)和一系列操縱這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的函數(shù)組成.有關(guān)串口的所有參數(shù)配置都保存在接口termios的結(jié)構(gòu)struct termios中,該結(jié)構(gòu)定義如下:
struet termios
{
unsigned short c_iflag; /*輸入模式標(biāo)志*/
unsigned short c_oflag; /*輸出模式標(biāo)志*/
unsigned short c_cflag; /*控制模式標(biāo)志*/
unsigned short c_lflag; /本地模式標(biāo)志/
unsigned char c_line; /*控制協(xié)議*/
unsigned char c_cc[NCCS] /*控制字符*/
}
其中的c_flag成員是用來控制輸入處理選項(xiàng)的,它將影響到終端驅(qū)動(dòng)程序在把輸入發(fā)送給程序前是否對(duì)其進(jìn)行處理,及怎樣對(duì)其進(jìn)行處理.c_oflag成 員是用來控制輸出數(shù)據(jù)的處理,并決定在發(fā)送輸出數(shù)據(jù)到顯示屏和其他輸出設(shè)備之前,終端驅(qū)動(dòng)程序是否以及如何來處理它們.c_oflag用于存放各種決定終 端設(shè)備硬件特性的控制標(biāo)志.存放在c_lflag中的本地模式標(biāo)志用來操縱這樣的一些終端特性,比如是否將輸入字符顯示到顯示屏上.c_cc包含了特殊字 符序列的值,比如^(退出)和^H(刪除),以及它們所代表的操作.除了上面的這個(gè)包含串口參數(shù)配置的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之外,termios中還包含許多控制串口 特性的函數(shù).其中基本的函數(shù)如:tcgetattr()和tcsetattr().tcgetattr()用來初始化一個(gè)termios數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),之后可 使用其它的函數(shù)來操縱由tcgetattr()返回的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu).完成這些操作后,使用tcsetattr()來更新串口的設(shè)置.
其它對(duì)串口的打開、關(guān)閉、讀取功能與其它的文件操作一致,使用open()、close()、read()函數(shù)完成.
在采集GPS數(shù)據(jù)的過程中,需對(duì)所讀取的數(shù)據(jù)進(jìn)行鑒別區(qū)分,只選取其中有用的信息進(jìn)行處理而忽略其余的信息,這需要根據(jù)NMEA0183協(xié)議中規(guī)定的語句格式來進(jìn)行篩選.

linux操作系統(tǒng)文章專題:linux操作系統(tǒng)詳解(linux不再難懂)

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