GPS nmealib學(xué)習(xí)筆記

標(biāo)簽：?GPSnmealibCSTACKHEAP 2013-10-17 11:12?4274人閱讀?評(píng)論(7)?收藏?舉報(bào) ?分類： 嵌入式ARM（24）?

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目錄(?)[+]

0.nmealib簡(jiǎn)介

? ? nmealib是一個(gè)基于C語(yǔ)言的用于nmea協(xié)議的開源庫(kù)。雖然nmea體積小巧，但是卻具備了不少功能。
? ? 分析NMEA語(yǔ)句并把結(jié)果保存在合適的C語(yǔ)言結(jié)構(gòu)體中。
? ? 除了解析NMEA語(yǔ)句之外，還可以產(chǎn)生NMEA語(yǔ)句。
? ? 支持多種NMEA語(yǔ)句，包括GPGGA, GPGSA, GPGSV, GPRMC, GPVTG。 ? ? 解析算法層次嚴(yán)謹(jǐn)。
? ? 附加地理學(xué)相關(guān)功能，可支持導(dǎo)航等數(shù)據(jù)工作。
? ? 更多介紹請(qǐng)參考以下鏈接

1.目錄介紹

? ? nmealib的目錄還是非常清晰的，下面簡(jiǎn)單介紹一下。
? ? include\nmealib文件夾中存在nmealib相關(guān)的頭文件
? ? src文件夾存放nmealib相關(guān)源文件，該文件夾中的內(nèi)容和include\nmealib文件夾相對(duì)應(yīng) ? ? samples文件夾存放若干例子，一些簡(jiǎn)單易懂的例子。

2.示例代碼

[cpp]?view plaincopy

#include?<nmea/nmea.h>??

#include?<string.h>??

#include?<stdio.h>??

??

int?main()??

{??

????//?被測(cè)試的GPS模塊輸出數(shù)據(jù)，僅有GPRMC格式??

????char?gps_str[]?=?"$GPRMC,013257.00,A,3129.51829,N,12022.10562,E,0.093,,270813,,,A*7A\r\n";??

??

????nmeaINFO?info;??????????????????//?nmea協(xié)議解析結(jié)果結(jié)構(gòu)體??

????nmeaPARSER?parser;??????????????//?nmea協(xié)議解析載體??

??

????nmea_zero_INFO(&info);??????????//?填入默認(rèn)的解析結(jié)果??

????nmea_parser_init(&parser);??????//?為解析載體分配內(nèi)存空間??

??

????//?調(diào)用函數(shù)完成GPS信息解析，最終結(jié)果保留于info數(shù)組中??

????if(?(nmea_parse(&parser,?gps_str,?(int)strlen(gps_str),?&info))?>?0?)??

????{??

????????printf("longitude???%.5f\r\n",info.lon);??

????????printf("latitude????%.5f\r\n",info.lat);??

????????printf("speed???????%.2f\r\n",info.speed);??

????}??

??

????nmea_parser_destroy(&parser);???//?釋放解析載體的內(nèi)存空間??

??

????return?0;??

}??

圖1 程序輸出結(jié)果 利用nmealib解析GPS模塊的輸出結(jié)果大致可以分為三步，第一步定義和初始化GPS信息結(jié)構(gòu)體和解析載體結(jié)構(gòu)體，第二步調(diào)用nmea_parse函數(shù)完成解析工作，第三步釋放解析載體所占用的內(nèi)存空間。如果仔細(xì)查看nmea_parser_init部分的代碼，便會(huì)發(fā)現(xiàn)函數(shù)中使用了C標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的malloc函數(shù)，該函數(shù)會(huì)在RAM中的heap空間開辟一個(gè)空間，這就需要使用完該載體之后立刻釋放，所以nmea_parser_init和nmea_parser_destroy需要成對(duì)出現(xiàn)。
[cpp]?view plaincopy

typedef?struct?_nmeaINFO??

{??

????int?????smask;??????/**<?Mask?specifying?types?of?packages?from?which?data?have?been?obtained?*/??

??

????nmeaTIME?utc;???????/**<?UTC?of?position?*/??

??

????int?????sig;????????/**<?GPS?quality?indicator?(0?=?Invalid;?1?=?Fix;?2?=?Differential,?3?=?Sensitive)?*/??

????int?????fix;????????/**<?Operating?mode,?used?for?navigation?(1?=?Fix?not?available;?2?=?2D;?3?=?3D)?*/??

??

????double??PDOP;???????/**<?Position?Dilution?Of?Precision?*/??

????double??HDOP;???????/**<?Horizontal?Dilution?Of?Precision?*/??

????double??VDOP;???????/**<?Vertical?Dilution?Of?Precision?*/??

??

????double??lat;????????/**<?Latitude?in?NDEG?-?+/-[degree][min].[sec/60]?*/??

????double??lon;????????/**<?Longitude?in?NDEG?-?+/-[degree][min].[sec/60]?*/??

????double??elv;????????/**<?Antenna?altitude?above/below?mean?sea?level?(geoid)?in?meters?*/??

????double??speed;??????/**<?Speed?over?the?ground?in?kilometers/hour?*/??

????double??direction;??/**<?Track?angle?in?degrees?True?*/??

????double??declination;?/**<?Magnetic?variation?degrees?(Easterly?var.?subtracts?from?true?course)?*/??

??

????nmeaSATINFO?satinfo;?/**<?Satellites?information?*/??

??

}?nmeaINFO;??

nmeaINFO是一個(gè)很關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)體，該結(jié)構(gòu)體中保存了nmea語(yǔ)句解析的結(jié)果。例如lat代表緯度，lon代表精度，speed代表速度。需要注意的是lat和lon的數(shù)值格式和百度地圖的格式是有區(qū)別，而速度的單位為KM/H，相對(duì)于“節(jié)”這個(gè)單位，公里每小時(shí)要好理解的多。

????GPS模塊可以輸出的內(nèi)容很多，但是最基本的信息可通過GPRMC獲得。GPRMC的具體格式如下內(nèi)容所示： $GPRMC,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>,<12>*hh <1> UTC時(shí)間，hhmmss.sss(時(shí)分秒.毫秒)格式 <2> 定位狀態(tài)，A=有效定位，V=無(wú)效定位 <3> 緯度ddmm.mmmm(度分)格式(前面的0也將被傳輸) <4> 緯度半球N(北半球)或S(南半球) <5> 經(jīng)度dddmm.mmmm(度分)格式(前面的0也將被傳輸) <6> 經(jīng)度半球E(東經(jīng))或W(西經(jīng)) <7> 地面速率(000.0~999.9節(jié)，前面的0也將被傳輸) <8> 地面航向(000.0~359.9度，以正北為參考基準(zhǔn)，前面的0也將被傳輸) <9> UTC日期，ddmmyy(日月年)格式 <10> 磁偏角(000.0~180.0度，前面的0也將被傳輸) <11> 磁偏角方向，E(東)或W(西) <12> 模式指示(僅NMEA0183 3.00版本輸出，A=自主定位，D=差分，E=估算，N=數(shù)據(jù)無(wú)效) 在不同的情況下測(cè)試GPS模塊，可以獲得以下三種不同形式的輸出內(nèi)容： 1）????$GPRMC,013257.00,A,3129.51829,N,12022.10562,E,0.093,,270813,,,A*7A\r\n 2）????$GPRMC,022649.00,V,,,,,,,020913,,,N*7F\r\n 3）????$GPRMC,,V,,,,,,,,,,N*53\r\n 【第一種】GPS定位成功，輸出正確的GPS位置信息和對(duì)地速度信息。 【第二種】GPS定位異常，只有UTC時(shí)間信息，其中V代表定位錯(cuò)誤。 【第三種】GPS定位異常，甚至沒有UTC時(shí)間信息，其中V代表定位錯(cuò)誤。 通過測(cè)試，nmealib處理第一種情況沒有任何問題，但是連續(xù)處理第二種和第三種情況會(huì)產(chǎn)生問題，產(chǎn)生問題的主要原因是動(dòng)態(tài)開辟的空間沒有被釋放。解決該問題需要修改nmealib的源代碼。如果不想修改nmealib源代碼，可以在串口接收GPS輸出內(nèi)容時(shí)直接過濾帶有V的字符串，這種方法簡(jiǎn)單有效，同樣可以獲得準(zhǔn)確的GPS坐標(biāo)信息。

3.若干注意點(diǎn)

3.1 重置解析載體緩沖區(qū)

? ??由于nmealib雖然使用C語(yǔ)言，但是相關(guān)測(cè)試環(huán)境均基于PC環(huán)境，所以在嵌入式環(huán)境下需要對(duì)相關(guān)參數(shù)(宏定義)進(jìn)行修改。例如context.h文件中，定義了待處理的nmea緩沖區(qū)的大小，相關(guān)宏定義如下
#define NMEA_DEF_PARSEBUFF ?(1024) #define NMEA_MIN_PARSEBUFF ?(256) ? ?示例代碼的分析中提到，解析載體parser通過動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配的方法開辟空間，該空間位于RAM空間中的heap部分，如果heap部分設(shè)置的太小，將會(huì)導(dǎo)致MCU進(jìn)入不可預(yù)知的狀態(tài)或者直接掉入斷言中。 在編譯器設(shè)置中，option->linker，cstack和heap的大小設(shè)置如下圖所示，此時(shí)heap的大小僅有512個(gè)字節(jié)，而解析載體卻需要1024個(gè)字節(jié)，那么分配內(nèi)存時(shí)勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生問題，而工程的編譯卻不會(huì)有任何問題。
圖2 不合適的HEAP大小設(shè)置
[cpp]?view plaincopy

if(0?==?(parser->buffer?=?malloc(buff_size)))??

????nmea_error("Insufficient?memory!");????????//??此時(shí)會(huì)發(fā)生內(nèi)存分配錯(cuò)誤??

else??

{??

????parser->buff_size?=?buff_size;??

????resv?=?1;??

}??

在這種情況下可以適當(dāng)減少緩沖區(qū)的大小，例如修改如下：
#define NMEA_DEF_PARSEBUFF ?(256) #define NMEA_MIN_PARSEBUFF ?(128) 同時(shí)可以把HEAP空間大小的調(diào)整一下。
圖3 合適的HEAP大小設(shè)置 當(dāng)然緩沖區(qū)的大小也是視情況而定，若GPS模塊僅輸出GPRMC語(yǔ)句，那么256字節(jié)的緩沖區(qū)已經(jīng)足夠了。但是如果GPS模塊輸出GPGGA, GPGSA, GPGSV, GPRMC, GPVTG等多種數(shù)據(jù)，那么256字節(jié)的緩沖區(qū)也有可能不夠使用。

3.2 注意nmeaINFO結(jié)構(gòu)體大小

? ? nmeaINFO結(jié)構(gòu)體左右360字節(jié)，若該結(jié)構(gòu)體類型的變量勢(shì)必會(huì)占用較多的CSTACK（全局變量的情況除外），在嵌入式編程中像nmeaINFO類型的變量也可算的上是中型“人物”了。所以在調(diào)試的過程中可以打開IDE的stack查看功能（進(jìn)入debug模式，view->stack），觀察當(dāng)前函數(shù)的CSTACK使用情況，尤其要注意CSTACK越界的情況。

圖4 查看CSTACK空間占用情況 ? ? 從上圖可以看出，CSTACK的大小為2048字節(jié)（2K），此時(shí)被占用752字節(jié)，占用率為36%，完全在可以接受的范圍內(nèi)。

4.總結(jié)

? ? nmealib的使用可以縮短GPS的開發(fā)周期，這里只是簡(jiǎn)單的舉例了nmealib的基本功能，更多的功能可以查看samples文件夾中的例子，并在實(shí)踐中不斷熟悉提高。
? ? 示例工程鏈接：【bitbucket】
???? ? ? 簡(jiǎn)要說(shuō)明：IAR ARM 6.5 simulator
? ? 最后感謝我的同事utopiaprince，我從他那里學(xué)到很多東西，也幫助我解決了很多“疑難雜癥”。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的GPS nmealib学习笔记的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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