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。
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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 //0 7 0 4 6 0 6 8 0 90 0 3 0 9 //$GPRMC,091400,A,3958.9870,N,11620.3278,E,000.0,000.0,120302,005.6,W*62 //$GPGGA,091400,3958.9870,N,11620.3278,E,1,03,1.9,114.2,M,-8.3,M,,*5E void 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; double n; 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]='\0'; } while (t) { if(read(Gpsfd,&c,1) < 0 ) { qDebug()<<"read Gpsdev error!"; return ; } buf[i++] = c; if(c == '\n') { 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; }