GPS模塊與ARM-Linux平臺數(shù)據(jù)傳送研究.

1、GPS模塊與ARM-Linux平臺數(shù)據(jù)傳送研究本文主要研究GPS莫塊與ARM-Linux平臺之間采用異步串行傳送方式進行數(shù)據(jù) 傳送的問題，利用多線程編程技術實現(xiàn) GPS信號采集與處理，并介紹了一種 WG坐標向地方坐標的轉換方法。與 GPS通信可選的協(xié)議有很多種，目前普遍 采用的是NMEA-01831信協(xié)議。1 NMEA-0183通 信協(xié)議NMEA-018協(xié)、議1是為了在不同的GPS導航設備中建立統(tǒng)一的海事無線電 技術委員會（BTCM標準，由美國國家海洋電子協(xié)會 NMEA（National Marine Electro nics Associatio n）制定的通信協(xié)議，其中規(guī)定了海用和陸用GP

2、S接收應清楚協(xié)議規(guī)定的GPS俞出的數(shù)據(jù)格式和報文。NMEA-0183規(guī)定的格式如設備俞出的定位位置數(shù)據(jù)、時間、衛(wèi)星狀態(tài)、接收機狀態(tài)等信息。除 NMEA- 0183協(xié)議之外，還有差分用的 RTCMSC-10格式，各個廠商互不兼容的二進制 格式等，但以NMEA-0183使用最廣泛。為實現(xiàn) ARM-LINUXP臺與GPS之間的通 信， 下：波特率： 4 800 b/s數(shù)據(jù)位： 8 bit奇偶校驗：無開始位： 1 bit停止位： 1 bit圖1中具體內(nèi)容：$為串頭，表示串開始；GP為交談識別符。XXX為語句 NMEA規(guī)定的常用語句有以下6種：GGA衛(wèi)星定位信息；GLL,地理位置-經(jīng)；GSV，報文格式：

3、報文的語句串 （十進制 ASCII 碼）格式全部信息如圖 1。名，度和緯度;GSA GNSS DO偏差信息，說明衛(wèi)星定位的信號的優(yōu)劣情況GNS天空范圍內(nèi)的衛(wèi)星;RMC最基本的GNSS&息，指能夠達到定位目的的基 本信息等語句。ddd為數(shù)據(jù)字段，字母或數(shù)字，“，”為域分隔符;*表示串 尾;hh表示$與*之間所有字符代碼的校驗和；為回車控制符；為換行控制符。在實際的GPS應用中，并不會用到NMEA勺全部信息，而是根據(jù)具體的需 要，從中選取有用的信息，忽略其余的信息內(nèi)容。下面以 GP RM語句為例來介 紹。該語句包含時間、日期、方位、速度和磁偏角等信息，基本上可以滿足一 般的導航需求。GPR

4、M語句的結構為：$GPRMCv1, 2，3，4，5， 6， 7， 8， 9， 10， 11， *hh。數(shù)據(jù)區(qū)說明如下：（1）UTC時間，hhmmss.sss（時分秒.毫秒）格式;（2）定位狀態(tài)，A=有效定位，效定位; 緯度ddmm.mmmn®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）; 經(jīng)度dddmm.mmmUrn分）格式（前面的0也將被傳輸）;經(jīng)度半球E（東經(jīng)）或W西經(jīng)）;地面速率（000.0999.9節(jié)，前面的0也將被傳輸）;（8） 地面航向 （000.0 359.9 度，以真北為參考基準，前面的 0也將被傳 輸）;（9）UTC日期，ddmmyy日月

5、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）。2 目標平臺本文中使用的是以SAMSUN公司的ARM9系列中的16/32位RISC處理器 S3C2410A芯片為核心的目標平臺。S3C2410A包含一個16/32位的 RISC（ARM920T）CP內(nèi)核、獨立的16 KB的指令和16 KB數(shù)據(jù)緩存（cache）、用 于虛擬內(nèi)存管理的MM單元、LCD空制器（STN&TFT）非線性（NAND）Flash、系 統(tǒng)管理器（包括片選邏輯控制和SDRAI控制器）及3個通道的異步串口 （UART）o 目標板資源包括 S3C2410的微

6、處理器，主頻 200 MHz;16 MB的Flash;64 MB的 SDRAM;RS-232C UART口 ;LCD液晶顯示屏。在目標板上選配的GPS模塊是HIMARK公司的GPS模塊，此模塊是符合民用 標準的GPS接收器，信號接收性能好，功耗較小，整體工作比較穩(wěn)定。整體硬 件設計框圖如圖2所示。3 交叉編譯環(huán)境的建立基于嵌入式 Linux 操作系統(tǒng)的應用開發(fā)模式通常都是宿主機 +目標機2 。 目標機用于運行操作系統(tǒng)和系統(tǒng)應用軟件，而目標板所用到的操作系統(tǒng)的內(nèi)核 編譯、應用程序的開發(fā)和調(diào)試則需要通過宿主機(資源豐富處理能力強的PC)來 完成，稱之為交叉編譯。雙方之間一般通過串口、并口或以太網(wǎng)接

7、口建立連接 關系。保存退出。(1)配置minicom：在宿主機 Redhat Linux 9.0 的X windows界面下新建 終端，在終端命令提示符后輸入 minicom-s ，回車，然后按照提示設置波特率 115200， 8 位數(shù)據(jù)， 1 位停止位，無流控，setup->system service->tftp 增加 兩項，然后在 Firewall(2)TFTP 服務的配置：在終端中運行TFTP服務，并去掉 ip chai ns 和 ip tables configuration ，選中 no firewall ，保存退出，執(zhí)行 service xinetd restart

8、啟動TFTP服務。(3) NFS服務器的配置：在終端中運行 set up->system service->NFS ，增加 NFS服務，然后編輯文件exports，添加與目標機共享的目錄，并設置目標機對 目錄的訪問權限，重新啟動 NFS服務。(4) Linux 內(nèi)核移植：通過并口，宿主機向目標開發(fā)板的 Flash 燒寫引導程 序PPcboot，燒寫完畢后通過TFTP服務把經(jīng)過裁剪的Linux內(nèi)核鏡像文件以及 根文件系統(tǒng)下載到目標板的RAM中，然后由PPcboot完成內(nèi)核及根文件系統(tǒng)從 內(nèi)存到 Flash 的燒寫。最后需要在宿主機安裝主編譯器 Arm-linux-gcc ，用來 交叉

9、編譯應用程序。4 GPS信號的采集和處理為實現(xiàn)ARM-Linux平臺下GPS信號的采集與處理，涉及到 Linux下串口編 程技術，首先給出 Linux 串口通信的原理，然后利用多線程編程技術來完成 GPS數(shù)據(jù)采集與NME數(shù)據(jù)格式的解析，因解析后得到的 GPS定位坐標屬于 WGS8坐標，需轉換到相應的54、80坐標或地方坐標供用戶標圖定位所用，因 此介紹了一種坐標轉換方法。4.1 GPS 數(shù)據(jù)采集與處理大多數(shù)GPS接收機與各種處理器平臺進行數(shù)據(jù)交換時，都采用異步串行傳 送方式，提供一個符合RS-232C電氣標準的數(shù)據(jù)接口。在Linux操作系統(tǒng)中，所有設備以設備文件的形式存儲在目錄/dev/下，串

10、口設備文件為 /dev/ttyS* ，在 Linux 中，若要設置串口的參數(shù)，如改變串口的 波特率、字符大小等，可通過 POSIX標準終端接口 3，該接口被稱為 termios ，在系統(tǒng)頭文件中定義。它包括一個數(shù)據(jù)結構和一系列操縱這些數(shù)據(jù)結構的函數(shù)組成。有關串口的所有參數(shù)配置都保存在接口 termios 的結構 struct termios 中，該結構定義如下：struct termiostcflag_t c_iflag; /*輸人模式標志*/tcflag_t c_oflag; /*輸出模式標志*/tcflag_t c_cflag; /*控制模式標志*/tcflag_t c_lflag; /*

11、本地模式標志*/cc_t c_ccNCCS;/*特殊控制字符 */其中的 c_iflag 成員是用來控制輸入處理選項的，它影響到終端驅(qū)動程序 將輸入發(fā)送給程序前是否對其進行處理，及怎樣對其進行處理。 c_oflag 成員 是用來控制輸出數(shù)據(jù)的處理，并決定在發(fā)送輸出數(shù)據(jù)到顯示屏和其他輸出設備 之前，終端驅(qū)動程序是否以及如何來處理它們。 c_cflag 用于存放各種決定終 端設備硬件特性的控制標志，如串口的波特率、奇偶校驗、停止位、數(shù)據(jù)位 等。存放在 c_lflag 中的本地模式標志用來操縱串口如何處理輸入字符，比如 是否將輸入字符顯示到顯示屏上，一般可通過此成員來設置串口為正規(guī)模式或 是非正規(guī)模

12、式。 c_cc 數(shù)組成員用來定義支持的特殊控制字符以及一些 timeout 參數(shù)。除了上面的這個包含串口參數(shù)配置的數(shù)據(jù)結構之外， termios 中還包含許 多控制串口特性的函數(shù)。其中重要的幾個函數(shù)如： tegetattr( )、cfsetispeed( )、 cfsetospeed( )、 tcflush( )。 tegetattr()tesetattr( ) 用來初始化一個 termios 數(shù)據(jù)結構，之后可使用其他的函數(shù)來操縱由 tegetattr( ) 返回的數(shù)據(jù)結構。完成這些操作后，使用 tesetattr( ) 來更新串 口的設置。 cfsetispeed( ) 用來設置串口的輸入速度。 cfsetospeed( ) 用來設 置串口的輸出速度。 tcflush( ) 用來清除所有隊列在串口的輸入與輸出。在 Linux 下采用多線程編程技術可大大節(jié)省系統(tǒng)的開銷，方便各線程之間 通信，提高應用程序的響應，改善程序結構，從而可以提高嵌入式系統(tǒng)的性 能。本文就是利用Linux下多線程編程來實現(xiàn)GPS數(shù)據(jù)的采集和處理，在 GPS 模塊的初始化GPS_lnitial函數(shù)中創(chuàng)建接收線程GPS_Thread_Port_Svc,在接 收線程中調(diào)用GPS信息語句的解析函數(shù)GPS_Parse_Data(buf_GPS