从NMEA0183到GNSS定位数据获取（二）软件篇
作者：良知犹存
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总述
GPS我们都知道，一种用来全球定位的系统，后来俄罗斯推出了格洛纳斯定位系统，中国推出了北斗定位，欧盟有伽利略，印度与日本也有有发展。所以后来把覆盖全球的自主地利空间定位的卫星系统成为GNSS。
现在卫星定位那么热，那么作为一个嵌入式人怎么获取这些数据为我们所用呢？下面就听作者一一道来。
上一篇文章的传送门从NMEA0183到GNSS定位数据获取（一）原理篇
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三、程序介绍
上一篇文章介绍了NMEA-0183的协议内容，当我们知道数据格式，那对于底层的开发人员来说就是如何把我们需要的数据解析出来。
话不多说上实例来看：
还是这张图，上面可以看到SOC与模块只是串口相连
我们第一步就是先配置通讯IO，STM32和Linux大家自行选择
外设配置好了，接下来就开始对”模块“发过来的数据动手了。
$GNGGA,032220.291,,,,,0,0,,,M,,M,,*5D
$GNRMC,032220.291,V,,,,,0.00,0.00,140716,,,N*5D
$GNVTG,0.00,T,,M,0.00,N,0.00,K,N*2C
$GPGSA,A,1,,,,,,,,,,,,,,,*1E
$BDGSA,A,1,,,,,,,,,,,,,,,*0F
$GPGSV,2,1,07,23,,,31,08,,,49,30,,,33,16,,,45*7E
$GPGSV,2,2,07,07,,,44,27,,,49,26,,,43*72
$BDGSV,1,1,03,10,,,47,04,,,40,07,,,48*62
$GNGLL,,,,,032220.291,V,N*6F
首先先定义一个结构体,用来对解析好的数据进行存放。
//GPS NMEA-0183协议重要参数结构体定义 //卫星信息 __packed typedef struct { u8 num; //卫星编号 u8 eledeg; //卫星仰角 u16 azideg; //卫星方位角 u8 sn; //信噪比 }nmea_slmsg; //UTC时间信息 __packed typedef struct { u16 year; //年份 u8 month; //月份 u8 date; //日期 u8 hour; //小时 u8 min; //分钟 u8 sec; //秒钟 }nmea_utc_time; //NMEA 0183 协议解析后数据存放结构体 __packed typedef struct { u8 svnum; //可见卫星数 nmea_slmsg slmsg[12]; //最多12颗卫星 nmea_utc_time utc; //UTC时间 u32 latitude; //纬度 分扩大100000倍,实际要除以100000 u8 nshemi; //北纬/南纬,N:北纬;S:南纬 u32 longitude; //经度 分扩大100000倍,实际要除以100000 u8 ewhemi; //东经/西经,E:东经;W:西经 u8 gpssta; //GPS状态:0,未定位;1,非差分定位;2,差分定位;6,正在估算. u8 posslnum; //用于定位的卫星数,0~12. u8 possl[12]; //用于定位的卫星编号 u8 fixmode; //定位类型:1,没有定位;2,2D定位;3,3D定位 u16 pdop; //位置精度因子 0~500,对应实际值0~50.0 u16 hdop; //水平精度因子 0~500,对应实际值0~50.0 u16 vdop; //垂直精度因子 0~500,对应实际值0~50.0 u16 course; //航向 int altitude; //海拔高度,放大了10倍,实际除以10.单位:0.1m u32 speed; //地面速率,放大了1000倍,实际除以10.单位:0.001公里/小时 }nmea_msg;
其次因为协议是以字符串的形式发过来的，我们要把解析的信息进行符号的定义以及字符的转化，准备了以下两个函数：
//从buf里面得到第cx个逗号所在的位置 //返回值:0~0XFE,代表逗号所在位置的偏移. // 0XFF,代表不存在第cx个逗号 u8 NMEA_Comma_Pos(u8 *buf,u8 cx) { u8 *p=buf; while(cx) { if(*buf=='*'||*buf<' '||*buf>'z')return 0XFF;//遇到'*'或者非法字符,则不存在第cx个逗号 if(*buf==',')cx--; buf++; } return buf-p; } //str转换为数字,以','或者'*'结束 //buf:数字存储区 //dx:小数点位数,返回给调用函数 //返回值:转换后的数值 /*遇到冒号以及竖杠、注释的斜杠的时候进行返回*/ int NMEA_Str2num(u8 *buf,u8*dx) { u8 *p=buf; u32 ires=0,fres=0; u8 ilen=0,flen=0,i; u8 mask=0; int res; while(1) //得到整数和小数的长度 { if(*p=='-'){mask|=0X02;p++;}//是负数 if(*p==','||(*p=='*')||(*p=='|')||(*p==':')\ ||(*p=='!') ||(*p=='/'))break;//遇到结束了 if(*p=='.'){mask|=0X01;p++;}//遇到小数点了 else if(*p == 0)//截至符 0 { break; } else if(*p>'9'||(*p<'0')) //有非法字符 { ilen=0; flen=0; break; } if(mask&0X01)flen++; else ilen++; p++; } if(mask&0X02)buf++; //去掉负号 for(i=0;i<ilen;i++) //得到整数部分数据 { ires+=NMEA_Pow(10,ilen-1-i)*(buf[i]-'0');// } if(flen>5)flen=5; //最多取5位小数 *dx=flen; //小数点位数 for(i=0;i<flen;i++) //得到小数部分数据 { fres+=NMEA_Pow(10,flen-1-i)*(buf[ilen+1+i]-'0'); } res=ires*NMEA_Pow(10,flen)+fres; if(mask&0X02)res=-res; return res; }
还有一个是在例如经纬度的转化的时候需要用到的次方的函数：
//m^n函数 //返回值:m^n次方. u32 NMEA_Pow(u8 m,u8 n) { u32 result=1; while(n--)result*=m; return result; }
因为项目的需求没有对协议全部的解析，只是针对性的进行了解析。其余大家想要解析的数据也是类似：
下面是以GPGGA 解析为例：其他标志头的数据大家以此类推。
从上面图片可以看到本条信息带有14条信息，但是我只解析了第六个、第七个和第九个字节的数据。虽然这条信息中也有UTC时间，但是一般都是建议在*RMC中获得。
//分析GPGGA信息 //gpsx:nmea信息结构体 //buf:接收到的GPS数据缓冲区首地址 void NMEA_GPGGA_Analysis(nmea_msg *gpsx,u8 *buf) { u8 *p1,dx; u8 posx; p1 = (u8*)strstr((const char *)buf,"$GNGGA");//GN 标志开头 if(p1 == NULL) { p1=(u8*)strstr((const char *)buf,"$GPGGA");//或者GP开头的标志 你也可以用BD开头的标志 } posx=NMEA_Comma_Pos(p1,6); //得到GPS状态 if(posx!=0XFF) gpsx->gpssta=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx); posx=NMEA_Comma_Pos(p1,7); //得到用于定位的卫星数 if(posx!=0XFF) gpsx->posslnum=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx); posx=NMEA_Comma_Pos(p1,9); //得到海拔高度 if(posx!=0XFF) gpsx->altitude=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx); }
//分析GPGSA信息 //gpsx:nmea信息结构体 //buf:接收到的GPS数据缓冲区首地址 void NMEA_GPGSA_Analysis(nmea_msg *gpsx,u8 *buf) { u8 *p1,dx; u8 posx; u8 i; p1=(u8*)strstr((const char *)buf,"$GPGSA"); if(p1 == NULL) p1 = (u8*)strstr((const char *)buf,"$GNGSA"); posx=NMEA_Comma_Pos(p1,2); //得到定位类型 if(posx!=0XFF)gpsx->fixmode=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx); for(i=0;i<12;i++) //得到定位卫星编号 { posx=NMEA_Comma_Pos(p1,3+i); if(posx!=0XFF)gpsx->possl[i]=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx); else break; } posx=NMEA_Comma_Pos(p1,15); //得到PDOP位置精度因子 if(posx!=0XFF)gpsx->pdop=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx); posx=NMEA_Comma_Pos(p1,16); //得到HDOP位置精度因子 if(posx!=0XFF)gpsx->hdop=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx); posx=NMEA_Comma_Pos(p1,17); //得到VDOP位置精度因子 if(posx!=0XFF)gpsx->vdop=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx); }
//分析GPRMC信息 //gpsx:nmea信息结构体 //buf:接收到的GPS数据缓冲区首地址 void NMEA_GPRMC_Analysis(nmea_msg *gpsx,u8 *buf) { u8 *p1,dx; u8 posx; u32 temp; float rs; p1 = (u8*)strstr((const char *)buf,"GNRMC"); //GNSS if(p1 == NULL) { p1=(u8*)strstr((const char *)buf,"GPRMC");//"$GPRMC",经常有&和GPRMC分开的情况,故只判断GPRMC. } posx=NMEA_Comma_Pos(p1, 1); //得到UTC时间 hhmmss.ss if(posx!=0XFF) { temp=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx)/NMEA_Pow(10,dx); //得到UTC时间,去掉ms gpsx->utc.hour=temp/10000; gpsx->utc.min=(temp/100)%100; gpsx->utc.sec=temp%100; } posx=NMEA_Comma_Pos(p1,2);/*判断RMC数据状态,A=数据有效 V=数据无效*/ if(posx!=0XFF) { u8* p2=(u8*)strstr((const char *)(p1+posx), "A"); if(p2 == NULL) { posx = 0; //数据无效 TODO } } posx=NMEA_Comma_Pos(p1,3); //得到纬度 ddmm.mmmm if(posx!=0XFF) { temp=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx); gpsx->latitude=temp/NMEA_Pow(10,dx+2); //得到° rs=temp%NMEA_Pow(10,dx+2); //得到' gpsx->latitude=gpsx->latitude*NMEA_Pow(10,5)+(rs*NMEA_Pow(10,5-dx))/60;//转换为° } posx=NMEA_Comma_Pos(p1,4); //南纬还是北纬 if(posx!=0XFF) gpsx->nshemi=*(p1+posx); posx=NMEA_Comma_Pos(p1,5); //得到经度 dddmm.mmmm if(posx!=0XFF) { temp=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx); gpsx->longitude=temp/NMEA_Pow(10,dx+2); //得到° rs=temp%NMEA_Pow(10,dx+2); //得到' gpsx->longitude=gpsx->longitude*NMEA_Pow(10,5)+(rs*NMEA_Pow(10,5-dx))/60;//转换为° } posx=NMEA_Comma_Pos(p1,6); //东经还是西经 if(posx!=0XFF) gpsx->ewhemi=*(p1+posx); posx=NMEA_Comma_Pos(p1,8); //得到方位 度 if(posx!=0XFF) { temp=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx); gpsx->course = temp*10; } posx=NMEA_Comma_Pos(p1, 9); //得到UTC日期 ddmmyy if(posx!=0XFF) { temp=NMEA_Str2num(p1+posx, &dx); gpsx->utc.date = temp/10000; gpsx->utc.month = (temp/100)%100; gpsx->utc.year = 2000+temp%100; } }
这就是我分享的第二篇NMEA-0183到GNSS数据的文章，里面代码都是实践过的。如果大家有什么更好的思路，欢迎分享交流哈。
