2019年11月07日 | 2440裸机编程之十二 GPS

全球卫星定位系统实际上是由24 颗卫星所组成，其中有3 颗为备用卫星，这些卫星分布于距地表20,200 公里的上空，而且分属于6 个轨道面；卫星轨道面倾斜角为55 度﹐提供全球全天候﹐每秒一次﹐持续不断的定位讯号。这些卫星每11 小时58 分环绕地球一次，即每天绕过您的头顶二次，就像是月球一样不停地绕着地球旋转，其速度约每秒1.8 哩。这些卫星需要地面管制站随时加以监控是否GPS 卫星在其正确的轨道上及正常运作，另外监控中心可上传资料给卫星，卫星再将这些信息下传给GPS 使用者使用。地面共有五个监控中心，四个上传资料站及一个控制中心，这些控制站以纬度来划分其所控制的卫星。在概念上﹐GPS 是代表着整个系统﹐包括天空上的卫星、地面控制站及GPS 接收机。不过一般而言﹐GPS 即意指一个GPS 接收机﹐这是因为我们在使用上多半只会接触GPS 接收机的缘故。一般所使用之GPS 接收机在任何时刻接收到4 颗或更多的卫星。

简单的说GPS 如何运作：每一颗卫星会告诉您使用的接收机三件事，我是第几号卫星，我现位置在那里，我什么时候送这讯息给您。当您的GPS 接收机接收到这些资料后会将星历资料及Almanac 存起来使用，这些资料也用做修正GPS 接收机上的时间。GPS 接收机比较每一卫星讯号接收到的时间及本身接收机的时间的不同，而计算出每一卫星道接收机的距离。接收机若在接收到更多卫星时，它可利用三角公式计算出接收机所在位置。三颗卫星可做所谓2D 定位(经度及纬度)，四颗或更多卫星可做所谓3D 定位(经度、纬度及高度)。接收机继续不段地更新您的位置，所以它可计算出您的移动方向及速度。

GPRMC
　　推荐定位信息(GPRMC) 
例：$GPRMC,154717.000, A ,3906.1439, N ,11720.8569, E ,0.00,331.02,050611,    ,    ,   A*6B
　　$GPRMC,   <1>    ,<2>,    <3>  ,<4>,    <5>   ,<6>, <7>,  <8> ,  <9> ,<10>,<11>,<12>*hh 
　　<1> UTC时间，hhmmss.sss(时分秒.毫秒)格式 
　　<2> 定位状态，A=有效定位，V=无效定位 
　　<3> 纬度ddmm.mmmm(度分)格式(前面的0也将被传输) 
　　<4> 纬度半球N(北半球)或S(南半球) 
　　<5> 经度dddmm.mmmm(度分)格式(前面的0也将被传输) 
　　<6> 经度半球E(东经)或W(西经) 
　　<7> 地面速率(000.0~999.9节，前面的0也将被传输) 
　　<8> 地面航向(000.0~359.9度，以正北为参考基准，前面的0也将被传输) 
　　<9> UTC日期，ddmmyy(日月年)格式 
　　<10> 磁偏角(000.0~180.0度，前面的0也将被传输) 
　　<11> 磁偏角方向，E(东)或W(西) 
　　<12> 模式指示(仅NMEA0183 3.00版本输出，A=自主定位，D=差分，E=估算，N=数据无效)

GPGGA
GPS固定数据输出语句($GPGGA) 
这是一帧GPS定位的主要数据，也是使用最广的数据。 

　　$GPGGA 语句包括17个字段：语句标识头，世界时间，纬度，纬度半球，经度，经度半球，定位质量指示，使用卫星数量，水平精确度，海拔高度，高度单位，大地水准面高度，高度单位，差分GPS数据期限，差分参考基站标号，校验和结束标记(用回车符和换行符)，分别用14个逗号进行分隔。该数据帧的结构及各字段释义如下：
　　
例：$GPGGA,154717.000,3906.1439, N ,11720.8569, E , 1 , 05,1.6, 23.2,M,-2.3,M,    , 0000*74
其标准格式为：$GPGGA，   (1)   ,    (2)  ,(3),    (4)   ,(5),(6),(7),(8),  (9),M,(10),M,(11),(12) ＊hh(CR)(LF)

起始引导符及语句格式说明(本句为GPS定位数据)； 
　　<1> UTC时间，格式为hhmmss.sss； 
　　<2> 纬度，格式为ddmm.mmmm(第一位是零也将传送)； 
　　<3> 纬度半球，N或S(北纬或南纬) 
　　<4> 经度，格式为dddmm.mmmm(第一位零也将传送)； 
　　<5> 经度半球，E或W(东经或西经) 
　　<6> GPS状态， 0未定位， 1非差分定位， 2差分定位， 3无效PPS， 6正在估算 
　　<7> 使用卫星数量，从00到12(第一个零也将传送) 
　　<8> 水平精确度，0.5到99.9 
　　<9> 天线离海平面的高度，-9999.9到9999.9米 
　　M 指单位米 
　　<10> 大地水准面高度，-9999.9到9999.9米 
　　M 指单位米 
　　<11> 差分GPS数据期限(RTCM SC-104)，最后设立RTCM传送的秒数量，如不是差分定位则为空 
　　<12> 差分参考基站标号，从0000到1023(首位0也将传送)。 
　　* 语句结束标志符 
　　xx 从$开始到*之间的所有ASCII码的异或校验和 
　　 回车 
　　 换行

GPGSA
　　$GPGSA ： GPS DOP and Active Satellites（GSA）当前卫星信息 
例：$GPGSA,A,3,28,02,10,23,04,,,,,,,,2.4,1.6,1.8*36

    字段1：定位模式，A=自动手动2D/3D，M=手动2D/3D 
　　字段2：定位类型，1=未定位，2=2D定位，3=3D定位 
　　字段3：PRN码（伪随机噪声码），第1信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0） 
　　字段4：PRN码（伪随机噪声码），第2信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0） 
　　字段5：PRN码（伪随机噪声码），第3信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0） 
　　字段6：PRN码（伪随机噪声码），第4信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0） 
　　字段7：PRN码（伪随机噪声码），第5信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0） 
　　字段8：PRN码（伪随机噪声码），第6信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0） 
　　字段9：PRN码（伪随机噪声码），第7信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0） 
　　字段10：PRN码（伪随机噪声码），第8信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0） 
　　字段11：PRN码（伪随机噪声码），第9信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0） 
　　字段12：PRN码（伪随机噪声码），第10信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0） 
　　字段13：PRN码（伪随机噪声码），第11信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0） 
　　字段14：PRN码（伪随机噪声码），第12信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0） 
　　字段15：PDOP综合位置精度因子（0.5 - 99.9） 
　　字段16：HDOP水平精度因子（0.5 - 99.9） 
　　字段17：VDOP垂直精度因子（0.5 - 99.9） 
　　字段18：校验值

GPGSV
　　可视卫星状态输出语句($GPGSV) 
　　例：       $GPGSV,  3 ,  1 ,  12,  04,  51, 261,  44,  28,45,179,27,10,18,192,26,02, 12,250, 44*7C 
　　标准格式： $GPGSV，(1)，(2)，(3)，(4)，(5)，(6)，(7)，       ………………       (4),(5),(6),(7)*hh(CR)(LF) 
　　各部分含义为： 
　　(1)总的GSV语句电文数；2; 
　　(2)当前GSV语句号:1; 
　　(3)可视卫星总数:08; 
　　(4)PRN码（伪随机噪声码）　也可以认为是卫星编号 
　　(5)仰角(00～90度):33度; 
　　(6)方位角(000～359度):240度; 
　　(7)信噪比(00～99dB):45dB(后面依次为第10，16，17号卫星的信息); 
　　*总和校验域；　 
　　hh 总和校验数:78; 
　　(CR)(LF)回车，换行。 
　　注：每条语句最多包括四颗卫星的信息，每颗卫星的信息有四个数据项，即：　 
　　(4)－卫星号，(5)－仰角，(6)－方位角，(7)－信噪比。

一、GPS接PC机，用超级终端接收信息

图中只是示意，天线要接到户外，否则信号很难接收

二、2440的串口1接GPS模块

程序如下：
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
#define GLOBAL_CLK  1
/*
*********************************************************
*        头文件
*********************************************************
*/
#include
#include
#include

#include "def.h"
#include "option.h"
#include "2440addr.h"
#include "2440lib.h"

/*
*********************************************************
*         常量
*********************************************************
*/

/*
*********************************************************
*         变量
*********************************************************
*/

int isdigit(char  c)
{
if(c>='0' && c <='9') return 1;
else return 0;
}

int my_atoi(char * pzNum)    //把字符串str转换成int类型
{
int nLen;
int nIndex;
int bFlag;
int nRt;
if (pzNum == NULL)
  return 0;

nLen = strlen(pzNum);
if (nLen <= 0)
  return 0;

nIndex = 0; 
bFlag = TRUE;
if (!isdigit(pzNum[0]))
{
  if (pzNum[0] == '-')
   bFlag = FALSE;
  else if (pzNum[0] == '+')
   bFlag = TRUE;
  else
      return 0;  
  nIndex ++;
}
nRt = 0;
for (; nIndex < nLen; nIndex++)
{
  if (!isdigit(pzNum[nIndex]))
   break;
  nRt = nRt * 10 + (pzNum[nIndex]-'0');
}
if (!bFlag)
  nRt = -nRt;

return nRt;
}

void Main(void)
{     
    int i;
    U8 key;
U32 mpll_val = 0 ;
char Buffer[256];
char buf[20];
char *p;

    Port_Init();  //端口初始化
    Isr_Init();   //中断初始化
key = 14;
mpll_val = (92<<12)|(1<<4)|(1);
//init FCLK=400M, so change MPLL first
ChangeMPllValue((mpll_val>>12)&0xff, (mpll_val>>4)&0x3f, mpll_val&3);
ChangeClockDivider(key, 12);
cal_cpu_bus_clk();
    
    Uart_Init(0,0,115200);  //串口初始化 波特率为115200
    Uart_Init(0,1,9600);
    Uart_Select(0);  //选者串口0

Clk0_Disable();
Clk1_Disable();

Uart_Printf("n======  GPS Test program start ======n");
while(1)
{
  i=0;
  Uart_Select(1);
  Uart_GetString(Buffer);                                      //读取一段信息
  Uart_Select(0);
  p = strtok(Buffer+1, ",");                                   //将字符串 Buffer+1  以","为界，读取第一个单词，
     if (strcmp(p,"$GPRMC") == 0)                                 //找到"$GPRMC"
     {
      Uart_Printf("%sn", p); 
      p = strtok(NULL, ",");                                   //得到协调世界时间

      sprintf(buf,"%c%c",p[0],p[1]);
      Uart_Printf("Current Time: %2d:",(my_atoi(buf)+8)%24);   //显示小时： 协调世界时间+8  转换为北京时间
      Uart_Printf("%c%c:%c%cn",p[2],p[3],p[4],p[5]);          //显示分 秒
      
      p = strtok(NULL, ",");                                   //得到有效性
      if(*p == 'A') Uart_Printf("State: Data valid.n");
      else Uart_Printf("State: Date no valid!!n");
      
      p = strtok(NULL, ",");                                   //得到纬度值
      Uart_Printf("latitude(WGS-84): %s",p);
      p = strtok(NULL,",");                                    //北纬还是南纬
      Uart_Printf("%sn",p);
      
      p = strtok(NULL, ",");                                   //得到经度值
      Uart_Printf("longitude(WGS-84): %s",p);
      p = strtok(NULL,",");                                    //东经还是西经
      Uart_Printf("%sn",p);
      
      p = strtok(NULL,",");                                    //速度
      Uart_Printf("speed: %sn",p);
      
      p = strtok(NULL,",");                                    //方位
      Uart_Printf("Direction: %sn",p);
      
      p = strtok(NULL,",");                                    //日期
      Uart_Printf("Date: %c%c-%c%c-%c%cn",p[0],p[1],p[2],p[3],p[4],p[5]);
     }