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nmealib的使用可以缩短GPS的开发周期

单片机爱好者 2018-01-25 15:12 次阅读

程序员Tim 提供了一个非常完善的NMEA解码库,直接使用该解码库,可以避免重复发明轮子的工作。在野火提供的GPS模块资料的“NMEA0183解码库源码”文件夹中也包含了该解码库的源码,野火提供的STM32程序就是使用该库来解码NMEA语句的。 

该解码库目前最新为0.5.3版本,它使用纯C语言编写,支持windows、winCE 、UNIX平台,支持解析GPGGA,GPGSA,GPGSV,GPRMC,GPVTG这五种语句(这五种语句已经提供足够多的GPS信息),解析得的GPS数据信息以结构体存储,附加了地理学相关功能,可支持导航等数据工作,除了解析NMEA语句,它还可以根据随机数产生NMEA语句,方便模拟。

0.nmealib简介

nmealib是一个基于C语言的用于nmea协议的开源库。虽然nmea体积小巧,但是却具备了不少功能。

分析NMEA语句并把结果保存在合适的C语言结构体中。

除了解析NMEA语句之外,还可以产生NMEA语句。

支持多种NMEA语句,包括GPGGA, GPGSA, GPGSV, GPRMC, GPVTG。

解析算法层次严谨。

附加地理学相关功能,可支持导航等数据工作。

1.目录介绍

nmealib的目录还是非常清晰的,下面简单介绍一下。

include\nmealib文件夹中存在nmealib相关的头文件

src文件夹存放nmealib相关源文件,该文件夹中的内容和include\nmealib文件夹相对应

samples文件夹存放若干例子,一些简单易懂的例子。

2.示例代码

[cpp] view plain copy

#include 

#include 

#include 

int main()  

{  

// 被测试的GPS模块输出数据,仅有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协议解析结果结构体  

nmeaPARSER parser;              // nmea协议解析载体  

nmea_zero_INFO(&info);          // 填入默认的解析结果  

nmea_parser_init(&parser);      // 为解析载体分配内存空间  

// 调用函数完成GPS信息解析,最终结果保留于info数组中

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);   // 释放解析载体的内存空间  

return 0;  

}  

nmealib的使用可以缩短GPS的开发周期

图1 程序输出结果

利用nmealib解析GPS模块的输出结果大致可以分为三步,第一步定义和初始化GPS信息结构体和解析载体结构体,第二步调用nmea_parse函数完成解析工作,第三步释放解析载体所占用的内存空间。如果仔细查看nmea_parser_init部分的代码,便会发现函数中使用了C标准库的malloc函数,该函数会在RAM中的heap空间开辟一个空间,这就需要使用完该载体之后立刻释放,所以nmea_parser_init和nmea_parser_destroy需要成对出现。

[cpp] view plain copy

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是一个很关键的结构体,该结构体中保存了nmea语句解析的结果。例如lat代表纬度,lon代表精度,speed代表速度。需要注意的是lat和lon的数值格式和百度地图的格式是有区别,而速度的单位为KM/H,相对于“节”这个单位,公里每小时要好理解的多。

GPS模块可以输出的内容很多,但是最基本的信息可通过GPRMC获得。GPRMC的具体格式如下内容所示:

$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)

在不同的情况下测试GPS模块,可以获得以下三种不同形式的输出内容:

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

【第一种】GPS定位成功,输出正确的GPS位置信息和对地速度信息。

【第二种】GPS定位异常,只有UTC时间信息,其中V代表定位错误。

【第三种】GPS定位异常,甚至没有UTC时间信息,其中V代表定位错误。

通过测试,nmealib处理第一种情况没有任何问题,但是连续处理第二种和第三种情况会产生问题,产生问题的主要原因是动态开辟的空间没有被释放。解决该问题需要修改nmealib的源代码。如果不想修改nmealib源代码,可以在串口接收GPS输出内容时直接过滤带有V的字符串,这种方法简单有效,同样可以获得准确的GPS坐标信息。

3.若干注意点

3.1 重置解析载体缓冲区

由于nmealib虽然使用C语言,但是相关测试环境均基于PC环境,所以在嵌入式环境下需要对相关参数(宏定义)进行修改。例如context.h文件中,定义了待处理的nmea缓冲区的大小,相关宏定义如下

#define NMEA_DEF_PARSEBUFF  (1024)

#define NMEA_MIN_PARSEBUFF  (256)

示例代码的分析中提到,解析载体parser通过动态内存分配的方法开辟空间,该空间位于RAM空间中的heap部分,如果heap部分设置的太小,将会导致MCU进入不可预知的状态或者直接掉入断言中。

在编译器设置中,option->linker,cstack和heap的大小设置如下图所示,此时heap的大小仅有512个字节,而解析载体却需要1024个字节,那么分配内存时势必会产生问题,而工程的编译却不会有任何问题。

图2 不合适的HEAP大小设置

[cpp] view plain copy

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

nmea_error("Insufficient memory!");        //  此时会发生内存分配错误  

else

{  

parser->buff_size = buff_size;  

resv = 1;  

}  

在这种情况下可以适当减少缓冲区的大小,例如修改如下:

#define NMEA_DEF_PARSEBUFF  (256)

#define NMEA_MIN_PARSEBUFF  (128)

同时可以把HEAP空间大小的调整一下。

图3 合适的HEAP大小设置

当然缓冲区的大小也是视情况而定,若GPS模块仅输出GPRMC语句,那么256字节的缓冲区已经足够了。但是如果GPS模块输出GPGGA, GPGSA, GPGSV, GPRMC, GPVTG等多种数据,那么256字节的缓冲区也有可能不够使用。

3.2 注意nmeaINFO结构体大小

nmeaINFO结构体左右360字节,若该结构体类型的变量势必会占用较多的CSTACK(全局变量的情况除外),在嵌入式编程中像nmeaINFO类型的变量也可算的上是中型“人物”了。所以在调试的过程中可以打开IDE的stack查看功能(进入debug模式,view->stack),观察当前函数的CSTACK使用情况,尤其要注意CSTACK越界的情况。

nmealib的使用可以缩短GPS的开发周期

图4 查看CSTACK空间占用情况

从上图可以看出,CSTACK的大小为2048字节(2K),此时被占用752字节,占用率为36%,完全在可以接受的范围内。

4.总结

nmealib的使用可以缩短GPS的开发周期,这里只是简单的举例了nmealib的基本功能,更多的功能可以查看samples文件夹中的例子,并在实践中不断熟悉提高。

原文标题:GPS nmealib学习笔记

文章出处:【微信号:gh_dae0718828df,微信公众号:单片机爱好者】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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NS5S1153 具有负摆动功能的DP2T USB 2.0高速/音频开关

53是一款DPDT开关,用于组合真地接地音频和USB 2.0高速数据应用。它允许便携式系统使用单个端口传输来自外部耳机的USB数据或音频信号;耳机; 2个通道符合USB 2.0,USB 1.1和USB 1.0。该开关能够传递低于地电压2伏的负电压信号。该器件在音频端口上配有分流电阻。当音频通道关闭时,这些电阻器会接通,并为音频线路上可能产生的任何电荷提供安全的接地路径。这样可以减少音频系统中的Pop和Click噪音。 NS5S1153还配备了VBUS检测电路,以便在VBUS上检测到电压时立即切换到USB模式。 NS5S1153采用节省空间的超薄型1.4 x 1.8 x 0.5 mm 10引脚UQFN封装。 特性 优势 2:1高速开关 从单个USB插座复用音频或高速数据路径 5.25 V耐受公共引脚 支持任何短路到V BUS 820 MHz的高带宽 所有频道都支持USB2.0,USB1.1,USB1.0 能够在R / L通道上将负摆动信号降至-2 V 可以将音频真实接地放大器连接到微型USB耳机 1.8 V兼容控制引脚和V BUS 检测c ircuitry 自动或手动切换频道 音频通道分流电阻器 弹出并单击降噪 超...
发表于 08-01 08:02 174次 阅读
NS5S1153 具有负摆动功能的DP2T USB 2.0高速/音频开关

NCN1154 DP3T数据开关 USB 2.0高速/音频 具有负摆动功能

4是一款DP3T开关,用于组合真地音频,USB 2.0高速数据和UART应用。它允许便携式系统使用单个端口传输来自外部耳机的USB数据或音频信号; 3个通道符合USB 2.0,USB 1.1和USB 1.0。该开关能够传递低于地电压2伏的负电压信号。 NCN1154在音频端口上具有分流电阻。当音频通道关闭时,这些电阻器会接通,并为音频线路上可能产生的任何电荷提供安全的接地路径。这减少了Pop&单击音频系统中的噪音。该器件具有扩展的V CC 范围,可以在高达4.2 V的V CC 下工作,同时将真正的接地音频信号传递至-2 V. 特性 优势 3:1高速开关 多路复用音频或高速数据或UART信号路径一个USB插座 公共引脚上的5.25 V容差 支持任何短片到V BUS 高带宽820 MHz USB2.0,USB1.1,USB1。 0能够在所有通道上运行 能够在R / L通道上将负摆幅信号降至-2V 可以将音频真实接地放大器连接到微型USB耳机 1.8 V兼容控制引脚 GPIO低压控制 音频通道分流电阻器 弹出并单击降噪 超低THD 最小音频失真 应用 终端产品 单个连...
发表于 07-31 20:02 175次 阅读
NCN1154 DP3T数据开关 USB 2.0高速/音频 具有负摆动功能

FPF2283C 28 V / 7 A额定OVP 具有超低导通电阻开关和湿度检测

3C是一款超级OVP,具有由外部逻辑引脚或I2C接口控制的超低导通电阻单通道开关。该器件包含一个N-MOSFET,可在2.8V至28V的输入电压范围内工作,并可支持最大10A的连续电流。当输入电压超过过压阈值时,内部FET立即关闭,以防止损坏受保护的下游组件。在检测模式下,内部电流源和ADC可用于计算VIN上的电阻以进行湿度检测。 FPF2283CUCX采用小型20凸块WLCSP封装,可在-40°C至+ 85°C的自由空气温度范围内工作。 特性 Over-电压保护高达+28 V 内部低RDS(on)NMOS晶体管:典型值7.5 mohm 可编程过压锁定(OVLO): - 可通过ADJ引脚进行外部调节 - 可通过I2C接口编程 设备的低电平有效使能引脚 超快速OVLO响应时间:典型值50 ns I2C与系统通信 用于VIN上水分检测的8位ADC 短路保护和自动重启 结束温度保护(热关断) 基于IEC61000-4-5的+40 V浪涌能力 基于IEC61000-4-2的系统级ESD - 8 kV接触放电 - 15 kV气隙放电 强大的ESD性能 - 3.5kV人体模型(HBM) - 1kV充电设备模型(CDM) ...
发表于 07-31 13:02 72次 阅读
FPF2283C 28 V / 7 A额定OVP 具有超低导通电阻开关和湿度检测

NCV8560 LDO稳压器 150 mA 超低压差

0低压降(LDO)线性稳压器可在固定电压选项下提供150mA输出电流,或5.0 V至1.250 V的可调输出电压。专为电池供电系统而设计,适用于汽车应用。它提供高性能功能,如低功耗操作,快速使能响应时间和低压差。该器件设计用于低成本陶瓷电容器,采用DFN6,3x3封装。 特性 优势 输出电压选项:可调,1.5 V,1.8 V,2.5 V,2.8 V ,3.0 V,3.3 V,3.5 V,5.0 V 在电池寿命即将结束时保持完全运行。 150 mA时UltraLow压差为150 mV 可针对所有系统电压进行自定义。 可调节输出外部电阻从5.0 V降至1.250 V 系统上电速度更快。 快速启用15us的Turnon时间 适用于多种系统。 出色的生产线和负载调节 防止系统重启和虚假性能。 在所有操作条件下,高精度高达1.5%的输出电压容差 可预测的系统性能。 没有旁路电容的50 uVrms的典型噪声电压 对环境有益。 宽电源电压范围工作范围 保存外部分压器。 汽车和其他需要现场和控制变更的应用的NCV前缀 应用 终端产品 汽车娱乐系统 噪声敏感电路VCO,RF阶段等 汽车收音机和卫星接...
发表于 07-30 17:02 86次 阅读
NCV8560 LDO稳压器 150 mA 超低压差

NCV8752 LDO稳压器 200 mA 超低压降 超低Iq 高PSRR 超低噪声

敏感应用和精密仪器需要非常干净的电源。 NCV8752是一款200mA LDO,为工程师提供非常稳定,精确的电压,具有超低噪声和高电源抑制性能。该器件不需要任何额外的噪声旁路电容即可实现超低噪声水平。为了优化电池供电应用的性能,NCV8752采用自动低功耗功能实现超低静态电流消耗。 特性 优势 输入电压范围:2.0V至5.5V 非常适合低压应用 可用固定输出电压选项:0.8V至3.5V Sub -bandgap输出电压可用 2%输出电压在负载/线路和温度条件下的准确度 确保精确的输出电压 超低输出噪声:典型值。 11uVrms 非常适合噪音敏感的应用。 超低静态电流:典型值。 10uA 在轻载条件下提高效率 启用/关闭引脚功能 允许转弯使用逻辑I / O信号打开/关闭稳压器 有源输出放电 快速输出电压关闭 电源良好输出标志 提供输出电压监控功能 保证输出电流:200mA 应用 终端产品...
发表于 07-30 12:02 85次 阅读
NCV8752 LDO稳压器 200 mA 超低压降 超低Iq 高PSRR 超低噪声

NCP6922C LDO稳压器 双通道 4通道PMIC 双DC-DC转换器

2C是安森美半导体迷你电源管理IC系列的一部分。它经过优化,可提供电池供电的便携式应用子系统,如相机功能,微处理器等。该器件集成了两个高效率800 mA降压DC-DC转换器,具有DVS(动态电压调节)和两个低压差(LDO)稳压器在4x4 mm 20引脚WQFN封装中。 特性 优势 超低静态电流(典型值82 uA) 节省电池寿命 I 2完全可编程 C 提供设计灵活性 两个低噪声,低压差稳压器,可编程输出电压1.0 V至3.3 V,50 mV步进,2 x 150 mA和输出电流能力,50 uVrms典型低输出噪声 提供设计灵活性 两个DC-DC转换器,效率95%,可编程输出电压0.6 V至3.3 V,12.5 mV步进,800 mA输出电流能力 应用 终端产品 电池供电应用电源管理 核心电压低的处理器电源 相机模块 外围子系统 USB供电设备 游戏系统 数码相机 机顶盒框 GPS 车载信息娱乐 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 09:02 185次 阅读
NCP6922C LDO稳压器 双通道 4通道PMIC 双DC-DC转换器

NCP571 LDO稳压器 150 mA 超低Iq 低输出

固定低压差(LDO)线性稳压器专为需要1.2 V或更低电压轨的应用而设计。这款LDO非常适用于需要低静态电流的手持通信设备和便携式电池供电应用,因为NCP571系列具有4.0 uA的超低静态电流。该器件集成了电流限制和过温保护电路。 NCP571设计用于低成本陶瓷电容器,需要0.1 uF的最小输出电容。该器件采用TSOP 5或2x2.2mm DFN封装。标准电压版本为0.8 V,0.9V,1.0 V和1.2 V.其他电压选项可根据需要提供。 特性 优势 低静态电流4.0 uA(典型值) 适用于低功率应用和电池供电产品。 最大工作电压12 V Robuse技术制造该器件适用于各种应用。 低输出电压选项低至0.8 V 可为低压处理器和应用提供低于1.2V的电压轨。 应用 终端产品 电池供电仪器 应用ns要求电压轨低于1.2V 摄像机,相机,GPS设备 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 08:02 92次 阅读
NCP571 LDO稳压器 150 mA 超低Iq 低输出

NCP151 LDO稳压器 300 mA / 300 mA 双输出 高PSRR

是一款双线性稳压器,能够从1.7 V输入电压提供两个独立的300 mA输出电流。该器件提供0.8 V至3.6 V的宽输出电压范围。为了优化电池供电的便携式应用的性能,NCP151采用动态静态电流调整,可在空载时实现极低的IQ消耗。 特性 优势 工作输入电压范围1.7 V至5.5 V 许多应用的宽电压范围 固定电压选项:0.8 V至3.6 V 宽输出电压范围为许多用例提供了灵活性 低静态电流典型值。 100 uA 无负载时降低功耗 高PSRR:Typ。 @ 1电压@ OUT1,OUT2 适用于为噪声敏感的模拟和射频设备供电 快速&慢速放电功能 帮助满足系统要求 快速和慢速摆率 允许最佳功率排序和加电 应用 终端产品 掌上电脑,手机,GPS,智能手机 无线手机,无线局域网设备,蓝牙®,Zigbee® 比特币矿工 便携式医疗设备 其他电池供电设备 比特币最小化服务器 PDA 智能手机 监控摄像头 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 07:02 119次 阅读
NCP151 LDO稳压器 300 mA / 300 mA 双输出 高PSRR

LTO-AGPS 具有辅助GPS(A-GPS)的长期轨道(LTO)

长期轨道(LTO)技术为无线网络中没有辅助GPS(A-GPS)基础设施优势的移动设备用户提供GPS辅助数据。 配备LTO的支持GPS的移动设备可提供AGPS增强的性能,而不会牺牲自主操作的自由度。 GPS接收器通常需要与卫星清晰的视线来下载计算位置所需的轨道数据(星历表)。下载过程可能需要几分钟,数据必须每两到四个小时刷新一次。对于移动设备来说,这个下载周期非常麻烦,用户需要在几秒钟内完成GPS修复,而不是几分钟。 功能 缩短首次定位时间并提高灵敏度自治模式。自主接收器通常无法在室内环境和城市峡谷中计算修复,因为LTO增强型接收器继续生成导航和紧急服务所需的及时,准确的定位。 在操作时启用A-GPS性能离开网络。将LTO下载到设备后,在家庭网络外部旅行的无线用户将享受A-GPS性能的准确性和可靠性,以满足整个LTO有效期的节省时间,减少网络流量。 下载LTO文件每隔几天需要一个简短的GPRS或对接的Internet连接。这样可以节省大量的播放时间,并且与每两到四个小时必须刷新数据的A-GPS解决方案形成鲜明对比 应用程序 位置 - 基础服务 GPS 智能手机 平板电脑...
发表于 07-04 13:17 431次 阅读
LTO-AGPS 具有辅助GPS(A-GPS)的长期轨道(LTO)

A-GPS-WWRN 辅助GPS全球参考网络

使用从WWRN收集的GPS卫星数据,A-GPS服务器生成支持基于MS和MS辅助模式的辅助数据,处理从手机到计算位置的测量,并与控制平面或用户平面位置服务器无缝连接。  此外,AGPS服务器使用长期轨道(LTO),为手机提供未来的ephermeris辅助数据有效期最长为一周。这可以在暂时脱离移动运营商网络范围时实现AGPS技术的优势。  功能 卓越的A-GPS定位精度,已在商业中得到验证部署和全球现场试验 灵活的时序要求,可以通过无GPS时间标签的手机测量计算出位置 成功部署并运行符合标准的AGPS手机 长期轨道(LTO)提供准确的星历辅助数据,有效期最长可达一周 应用程序 GPS 平板电脑 智能手机 基于位置的服务 ...
发表于 07-04 13:15 68次 阅读
A-GPS-WWRN 辅助GPS全球参考网络