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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