GPS nmealib學習筆記

標簽：?GPSnmealibCSTACKHEAP 2013-10-17 11:12?4274人閱讀?評論(7)?收藏?舉報 ?分類： 嵌入式ARM（24）?

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目錄(?)[+]

0.nmealib簡介

? ? nmealib是一個基于C語言的用于nmea協議的開源庫。雖然nmea體積小巧，但是卻具備了不少功能。
? ? 分析NMEA語句并把結果保存在合適的C語言結構體中。
? ? 除了解析NMEA語句之外，還可以產生NMEA語句。
? ? 支持多種NMEA語句，包括GPGGA, GPGSA, GPGSV, GPRMC, GPVTG。 ? ? 解析算法層次嚴謹。
? ? 附加地理學相關功能，可支持導航等數據工作。
? ? 更多介紹請參考以下鏈接

1.目錄介紹

? ? nmealib的目錄還是非常清晰的，下面簡單介紹一下。
? ? include\nmealib文件夾中存在nmealib相關的頭文件
? ? src文件夾存放nmealib相關源文件，該文件夾中的內容和include\nmealib文件夾相對應 ? ? samples文件夾存放若干例子，一些簡單易懂的例子。

2.示例代碼

[cpp]?view plaincopy

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

#include?<string.h>??

#include?<stdio.h>??

??

int?main()??

{??

????//?被測試的GPS模塊輸出數據，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協議解析結果結構體??

????nmeaPARSER?parser;??????????????//?nmea協議解析載體??

??

????nmea_zero_INFO(&info);??????????//?填入默認的解析結果??

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

??

????//?調用函數完成GPS信息解析，最終結果保留于info數組中??

????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);???//?釋放解析載體的內存空間??

??

????return?0;??

}??

圖1 程序輸出結果 利用nmealib解析GPS模塊的輸出結果大致可以分為三步，第一步定義和初始化GPS信息結構體和解析載體結構體，第二步調用nmea_parse函數完成解析工作，第三步釋放解析載體所占用的內存空間。如果仔細查看nmea_parser_init部分的代碼，便會發現函數中使用了C標準庫的malloc函數，該函數會在RAM中的heap空間開辟一個空間，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需要成對出現。
[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是一個很關鍵的結構體，該結構體中保存了nmea語句解析的結果。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的數值格式和百度地圖的格式是有區別，而速度的單位為KM/H，相對于“節”這個單位，公里每小時要好理解的多。

????GPS模塊可以輸出的內容很多，但是最基本的信息可通過GPRMC獲得。GPRMC的具體格式如下內容所示： $GPRMC,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>,<12>*hh <1> UTC時間，hhmmss.sss(時分秒.毫秒)格式 <2> 定位狀態，A=有效定位，V=無效定位 <3> 緯度ddmm.mmmm(度分)格式(前面的0也將被傳輸) <4> 緯度半球N(北半球)或S(南半球) <5> 經度dddmm.mmmm(度分)格式(前面的0也將被傳輸) <6> 經度半球E(東經)或W(西經) <7> 地面速率(000.0~999.9節，前面的0也將被傳輸) <8> 地面航向(000.0~359.9度，以正北為參考基準，前面的0也將被傳輸) <9> UTC日期，ddmmyy(日月年)格式 <10> 磁偏角(000.0~180.0度，前面的0也將被傳輸) <11> 磁偏角方向，E(東)或W(西) <12> 模式指示(僅NMEA0183 3.00版本輸出，A=自主定位，D=差分，E=估算，N=數據無效) 在不同的情況下測試GPS模塊，可以獲得以下三種不同形式的輸出內容： 1）????$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位置信息和對地速度信息。 【第二種】GPS定位異常，只有UTC時間信息，其中V代表定位錯誤。 【第三種】GPS定位異常，甚至沒有UTC時間信息，其中V代表定位錯誤。 通過測試，nmealib處理第一種情況沒有任何問題，但是連續處理第二種和第三種情況會產生問題，產生問題的主要原因是動態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輸出內容時直接過濾帶有V的字符串，這種方法簡單有效，同樣可以獲得準確的GPS坐標信息。

3.若干注意點

3.1 重置解析載體緩沖區

? ??由于nmealib雖然使用C語言，但是相關測試環境均基于PC環境，所以在嵌入式環境下需要對相關參數(宏定義)進行修改。例如context.h文件中，定義了待處理的nmea緩沖區的大小，相關宏定義如下
#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通過動態內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部分設置的太小，將會導致MCU進入不可預知的狀態或者直接掉入斷言中。 在編譯器設置中，option->linker，cstack和heap的大小設置如下圖所示，此時heap的大小僅有512個字節，而解析載體卻需要1024個字節，那么分配內存時勢必會產生問題，而工程的編譯卻不會有任何問題。
圖2 不合適的HEAP大小設置
[cpp]?view plaincopy

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

????nmea_error("Insufficient?memory!");????????//??此時會發生內存分配錯誤??

else??

{??

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

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

}??

在這種情況下可以適當減少緩沖區的大小，例如修改如下：
#define NMEA_DEF_PARSEBUFF ?(256) #define NMEA_MIN_PARSEBUFF ?(128) 同時可以把HEAP空間大小的調整一下。
圖3 合適的HEAP大小設置 當然緩沖區的大小也是視情況而定，若GPS模塊僅輸出GPRMC語句，那么256字節的緩沖區已經足夠了。但是如果GPS模塊輸出GPGGA, GPGSA, GPGSV, GPRMC, GPVTG等多種數據，那么256字節的緩沖區也有可能不夠使用。

3.2 注意nmeaINFO結構體大小

? ? nmeaINFO結構體左右360字節，若該結構體類型的變量勢必會占用較多的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。所以在調試的過程中可以打開IDE的stack查看功能（進入debug模式，view->stack），觀察當前函數的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（2K），此時被占用752字節，占用率為36%，完全在可以接受的范圍內。

4.總結

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

總結

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

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