做為現在的物聯網行業，手持裝置中，缺少不了的就是GPS定位功能。GPS子產品和STM32的序列槽進行通信，将GPS的資料發送給M3的序列槽，由M3進行GPS協定的解碼。解析出來後儲存在響應的結構體中。在進行顯示。
這裡分别介紹2中解析協定的方法，第一種就是自己寫解析協定函數，第二種便是采用别人寫好的GPS解析協定庫：NMEALIB庫，将這個庫移植到M3中，直接調用API函數，就可以解析出GPS資訊，同樣的也儲存在一個結構體中。
下面分析一下這兩種解析協定的算法，第一種，采用的是正點原子寫的GPS解析算法（感謝原子哥）
//從buf裡面得到第cx個逗号所在的位置
//傳回值:0~0XFE,代表逗号所在位置的偏移.
// 0XFF,代表不存在第cx個逗号
u8 NMEA_Comma_Pos(u8 *buf,u8 cx)
{
u8 *p=buf;
while(cx)
{
if(*buf=='*'||*buf<' '||*buf>'z')return XFF;//遇到'*'或者非法字元,則不存在第cx個逗号
if(*buf==',')cx--;
buf++;
}
return buf-p; //傳回內插補點，
}
從GPS中得到的一串資料是這樣的： GPRMC,083559.00,A,4717.11437,N,00833.91522,E,0.004,77.52,091202,,,A∗57是以，我們可以調用這個函數，得到第幾個逗号所距離第一個字元的位置，例如：NMEACommaPos(buf,2)，我們的到的是，第二個逗号距離 的位置，也就是17
//m^n函數
//傳回值:m^n次方.
u32 NMEA_Pow(u8 m,u8 n)
{
u32 result=;
while(n--)result*=m;
return result;
}
這個就不用多說了，都看的懂，
//str轉換為數字,以','或者'*'結束
//buf:數字存儲區
//dx:小數點位數,傳回給調用函數
//傳回值:轉換後的數值
int NMEA_Str2num(u8 *buf,u8*dx)
{
u8 *p=buf;
u32 ires=,fres=;
u8 ilen=,flen=,i;
u8 mask=;
int res;
while() //得到整數和小數的長度
{
if(*p=='-'){mask|=X02;p++;}//是負數
if(*p==','||(*p=='*'))break;//遇到結束了
if(*p=='.'){mask|=X01;p++;}//遇到小數點了
else if(*p>'9'||(*p<'0')) //有非法字元
{
ilen=;
flen=;
break;
}
if(mask&X01)flen++;
else ilen++;
p++;
}
if(mask&X02)buf++; //去掉負号
for(i=;i<ilen;i++) //得到整數部分資料
{
ires+=NMEA_Pow(,ilen--i)*(buf[i]-'0');
}
if(flen>)flen=; //最多取5位小數
*dx=flen; //小數點位數
for(i=;i<flen;i++) //得到小數部分資料
{
fres+=NMEA_Pow(,flen--i)*(buf[ilen++i]-'0');
}
res=ires*NMEA_Pow(,flen)+fres;
if(mask&X02)res=-res;
return res;
}
這個函數便是将兩個逗号之間的字元串數字，變成整數，既将字元串“235”變成int(整型)數字，235
//分析GPGSV資訊
//gpsx:nmea資訊結構體
//buf:接收到的GPS資料緩沖區首位址
void NMEA_GPGSV_Analysis(nmea_msg *gpsx,u8 *buf)
{
u8 *p,*p1,dx;
u8 len,i,j,slx=;
u8 posx;
p=buf;
p1=(u8*)strstr((const char *)p,"$GPGSV");//strstr判斷$GPGSV是否是p數組的子串，是則傳回$GPGSV中首先出現的位址，
len=p1[]-'0'; //得到GPGSV的條數，p1[7]表示，後面的第一個字元。
posx=NMEA_Comma_Pos(p1,); //得到可見衛星總數，既将‘，’後面的字元裡第一個字元的內插補點的到。
if(posx!=XFF)gpsx->svnum=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx);//p1+posx 得到可見衛星總數的指針，
for(i=;i<len;i++)
{
p1=(u8*)strstr((const char *)p,"$GPGSV");
for(j=;j<;j++)
{
posx=NMEA_Comma_Pos(p1,+j*);
if(posx!=XFF)gpsx->slmsg[slx].num=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx); //得到衛星編号
else break;
posx=NMEA_Comma_Pos(p1,+j*);
if(posx!=XFF)gpsx->slmsg[slx].eledeg=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx);//得到衛星仰角
else break;
posx=NMEA_Comma_Pos(p1,+j*);
if(posx!=XFF)gpsx->slmsg[slx].azideg=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx);//得到衛星方位角
else break;
posx=NMEA_Comma_Pos(p1,+j*);
if(posx!=XFF)gpsx->slmsg[slx].sn=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx); //得到衛星信噪比
else break;
slx++;
}
p=p1+;//切換到下一個GPGSV資訊
}
}
這個便是解析GPGSV資訊，GPGSV協定如下：
//分析GPGGA資訊
//gpsx:nmea資訊結構體
//buf:接收到的GPS資料緩沖區首位址
void NMEA_GPGGA_Analysis(nmea_msg *gpsx,u8 *buf)
{
u8 *p1,dx;
u8 posx;
p1=(u8*)strstr((const char *)buf,"$GPGGA");
posx=NMEA_Comma_Pos(p1,); //得到GPS狀态
if(posx!=XFF)gpsx->gpssta=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx);
posx=NMEA_Comma_Pos(p1,); //得到用于定位的衛星數
if(posx!=XFF)gpsx->posslnum=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx);
posx=NMEA_Comma_Pos(p1,); //得到海拔高度
if(posx!=XFF)gpsx->altitude=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx);
}
這個是解析GPGGA資訊，GPGGA協定如下：
//分析GPGSA資訊
//gpsx:nmea資訊結構體
//buf:接收到的GPS資料緩沖區首位址
void NMEA_GPGSA_Analysis(nmea_msg *gpsx,u8 *buf)
{
u8 *p1,dx;
u8 posx;
u8 i;
p1=(u8*)strstr((const char *)buf,"$GPGSA");
posx=NMEA_Comma_Pos(p1,); //得到定位類型
if(posx!=XFF)gpsx->fixmode=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx);
for(i=;i<;i++) //得到定位衛星編号
{
posx=NMEA_Comma_Pos(p1,+i);
if(posx!=XFF)gpsx->possl[i]=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx);
else break;
}
posx=NMEA_Comma_Pos(p1,); //得到PDOP位置精度因子
if(posx!=XFF)gpsx->pdop=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx);
posx=NMEA_Comma_Pos(p1,); //得到HDOP位置精度因子
if(posx!=XFF)gpsx->hdop=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx);
posx=NMEA_Comma_Pos(p1,); //得到VDOP位置精度因子
if(posx!=XFF)gpsx->vdop=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx);
}
這個是解析GPGSA資訊，GPGSA協定定義如下：
接下來就是我們通常要用到的一個協定了：GPRMC資訊
//分析GPRMC資訊
//gpsx:nmea資訊結構體
//buf:接收到的GPS資料緩沖區首位址
void NMEA_GPRMC_Analysis(nmea_msg *gpsx,u8 *buf)
{
u8 *p1,dx;
u8 posx;
u32 temp;
float rs;
p1=(u8*)strstr((const char *)buf,"GPRMC");//"$GPRMC",經常有&和GPRMC分開的情況,故隻判斷GPRMC.
posx=NMEA_Comma_Pos(p1,); //得到UTC時間
if(posx!=)
{
temp=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx)/NMEA_Pow(,dx); //得到UTC時間,去掉ms
gpsx->utc.hour=temp/;
gpsx->utc.min=(temp/)%;
gpsx->utc.sec=temp%;
}
posx=NMEA_Comma_Pos(p1,); //得到緯度
if(posx!=)
{
temp=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx);
gpsx->latitude=temp/NMEA_Pow(,dx+); //得到°
rs=temp%NMEA_Pow(,dx+); //得到'
gpsx->latitude=gpsx->latitude*NMEA_Pow(,)+(rs*NMEA_Pow(,-dx))/;//轉換為°
}
posx=NMEA_Comma_Pos(p1,); //南緯還是北緯
if(posx!=)gpsx->nshemi=*(p1+posx);
posx=NMEA_Comma_Pos(p1,); //得到經度
if(posx!=)
{
temp=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx);
gpsx->longitude=temp/NMEA_Pow(,dx+); //得到°
rs=temp%NMEA_Pow(,dx+); //得到'
gpsx->longitude=gpsx->longitude*NMEA_Pow(,)+(rs*NMEA_Pow(,-dx))/;//轉換為°
}
posx=NMEA_Comma_Pos(p1,); //東經還是西經
if(posx!=)gpsx->ewhemi=*(p1+posx);
posx=NMEA_Comma_Pos(p1,); //得到UTC日期
if(posx!=)
{
temp=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx); //得到UTC日期
gpsx->utc.date=temp/;
gpsx->utc.month=(temp/)%;
gpsx->utc.year=+temp%;
}
}
GPRMC協定如下：
//分析GPVTG資訊
//gpsx:nmea資訊結構體
//buf:接收到的GPS資料緩沖區首位址
void NMEA_GPVTG_Analysis(nmea_msg *gpsx,u8 *buf)
{
u8 *p1,dx;
u8 posx;
p1=(u8*)strstr((const char *)buf,"$GPVTG");
posx=NMEA_Comma_Pos(p1,); //得到地面速率
if(posx!=XFF)
{
gpsx->speed=NMEA_Str2num(p1+posx,&dx);
if(dx<)gpsx->speed*=NMEA_Pow(,-dx); //確定擴大1000倍
}
}
這個是GPVTG資訊解析，協定如下：
到這裡，一些常用的，和我們需要的都解析出來了，
注意：這裡并不是每條協定都解析，解析的是我們需要什麼解析什麼，，當然在實際項目中要根據自己的需求解析。
GPS資訊我們是通過序列槽3中斷接收，将接收到的資料放在一個BUF中，
//通過判斷接收連續2個字元之間的時間差不大于10ms來決定是不是一次連續的資料.
//如果2個字元接收間隔超過10ms,則認為不是1次連續資料.也就是超過10ms沒有接收到
//任何資料,則表示此次接收完畢.
//接收到的資料狀态
//[15]:0,沒有接收到資料;1,接收到了一批資料.
//[14:0]:接收到的資料長度
vu16 USART3_RX_STA=;
void USART3_IRQHandler(void)
{
u8 res;
if(USART_GetITStatus(USART3, USART_IT_RXNE) != RESET)//接收到資料
{
res =USART_ReceiveData(USART3);
if((USART3_RX_STA&(<<))==)//接收完的一批資料,還沒有被處理,則不再接收其他資料
{
if(USART3_RX_STA<USART3_MAX_RECV_LEN) //還可以接收資料 USART3_MAX_RECV_LEN = 600 最大接收緩存位元組數
{
TIM_SetCounter(TIM7,);//計數器清空 //計數器清空
if(USART3_RX_STA==) //使能定時器7的中斷
{
TIM_Cmd(TIM7,ENABLE);//使能定時器7
}
USART3_RX_BUF[USART3_RX_STA++]=res; //記錄接收到的值
}else
{
USART3_RX_STA|=<<; //強制标記接收完成
}
}
}
}
USART3_RX_STA是原子自己定義的一個最高位标志位，當資料接收完成時，USART3_RX_STA|=1<<15
将最高位标志位置1，
這裡便是定義了解析後資料儲存的結構體：
//GPS NMEA-0183協定重要參數結構體定義
//衛星資訊
packed typedef struct
{
u8 num; //衛星編号
u8 eledeg; //衛星仰角
u16 azideg; //衛星方位角
u8 sn; //信噪比
}nmea_slmsg;
//UTC時間資訊
packed typedef struct
{
u16 year; //年份
u8 month; //月份
u8 date; //日期
u8 hour; //小時
u8 min; //分鐘
u8 sec; //秒鐘
}nmea_utc_time;
//NMEA 0183 協定解析後資料存放結構體
packed typedef struct
{
u8 svnum; //可見衛星數
nmea_slmsg slmsg[]; //最多12顆衛星
nmea_utc_time utc; //UTC時間
u32 latitude; //緯度 分擴大100000倍,實際要除以100000
u8 nshemi; //北緯/南緯,N:北緯;S:南緯
u32 longitude; //經度 分擴大100000倍,實際要除以100000
u8 ewhemi; //東經/西經,E:東經;W:西經
u8 gpssta; //GPS狀态:0,未定位;1,非差分定位;2,差分定位;6,正在估算.
u8 posslnum; //用于定位的衛星數,0~12.
u8 possl[]; //用于定位的衛星編号
u8 fixmode; //定位類型:1,沒有定位;2,2D定位;3,3D定位
u16 pdop; //位置精度因子 0~500,對應實際值0~50.0
u16 hdop; //水準精度因子 0~500,對應實際值0~50.0
u16 vdop; //垂直精度因子 0~500,對應實際值0~50.0
int altitude; //海拔高度,放大了10倍,實際除以10.機關:0.1m
u16 speed; //地面速率,放大了1000倍,實際除以10.機關:0.001公裡/小時
}nmea_msg;
到這裡，采用第一種方式解析協定已經分析完了，接下來就是采用NMEALIB庫解析協定，
了解了NMEA格式有之後，我們就可以編寫相應的解碼程式了，而程式員Tim ([email protected])提供了一個非常完善的NMEA解碼庫，在以下網址可以下載下傳到：http://nmea.sourceforge.net/ ，直接使用該解碼庫，可以避免重複發明輪子的工作。在野火提供的GPS子產品資料的“NMEA0183解碼庫源碼”檔案夾中也包含了該解碼庫的源碼，野火提供的STM32程式就是使用該庫來解碼NMEA語句的。
該解碼庫目前最新為0.5.3版本，它使用純C語言編寫，支援windows、winCE 、UNIX平台，支援解析GPGGA，GPGSA,GPGSV,GPRMC,GPVTG這五種語句(這五種語句已經提供足夠多的GPS資訊)，解析得的GPS資料資訊以結構體存儲，附加了地理學相關功能，可支援導航等資料工作，除了解析NMEA語句，它還可以根據随機數産生NMEA語句，友善模拟。
将nmealib庫中的src和include這兩個檔案夾複制到工程，在添加進工程中，包含編譯的頭檔案，結果如下：
（這裡采用的是野火所提供的例程，感謝fire）
利用nmealib解析GPS子產品的輸出結果大緻可以分為三步，
第一步定義和初始化GPS資訊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記憶體空間。
具體的代碼如下注釋中包含了代碼的分析：
/**
* @brief nmea_decode_test 解碼GPS子產品資訊
* @param 無
* @retval 無
利用nmealib解析GPS子產品的輸出結果大緻可以分為三步，
第一步定義和初始化GPS資訊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記憶體空間。
*/
int nmea_decode_test(void)
{
nmeaINFO info; //GPS解碼後得到的資訊
nmeaPARSER parser; //解碼時使用的資料結構
//nmeaPARSER是解析nmea所需要的一個結構。
uint8_t new_parse=; //是否有新的解碼資料标志
nmeaTIME beiJingTime; //中原標準時間
/* 設定用于輸出調試資訊的函數 */
nmea_property()->trace_func = &trace;
nmea_property()->error_func = &error;
/* 初始化GPS資料結構 */
nmea_zero_INFO(&info);/*對nmeaINFO這個結構中資料進行清零操作，
使用nmea_time_now函數對其中utc時間賦一個初值，初值就是目前的系統時間，
如果沒有從nmea中解析出時間資訊，那麼最後的結果就是你目前的系統時間。
而nmeaINFO中的sig、fix分别是定位狀态和定位類型
*/
nmea_parser_init(&parser);//nmeaPARSER結構做初始化，以nmea_parser_init和nmea_parser_destroy需要成對出現。
while()
{
if(GPS_HalfTransferEnd) /* 設定半傳輸完成标志位
接收到GPS_RBUFF_SIZE一半的資料 */
{
/* 進行nmea格式解碼 */
/*
調用nmea_parse函數對nmea語句進行解析
原型：
int nmea_parse(
nmeaPARSER *parser,
const char *buff,
int buff_sz,
nmeaINFO *info
)
這個函數有四個參數，分别是nmeaPARSER指針，buff對應需要解析的nmea語句，buff_sz為nmea語句的長度，nmeaINFO指針
*/
nmea_parse(&parser, (const char*)&gps_rbuff[], HALF_GPS_RBUFF_SIZE, &info);
//nmeaPARSER指針,需要解析的BUFF, 序列槽接收緩沖區一半512/2，nmeaINFO指針
GPS_HalfTransferEnd = ; //清空标志位
new_parse = ; //設定解碼消息标志
}
else if(GPS_TransferEnd) /* 接收到另一半資料 */
{
nmea_parse(&parser, (const char*)&gps_rbuff[HALF_GPS_RBUFF_SIZE], HALF_GPS_RBUFF_SIZE, &info);
GPS_TransferEnd = ;
new_parse =;
}
if(new_parse ) //有新的解碼消息
{
/* 對解碼後的時間進行轉換，轉換成中原標準時間 */
GMTconvert(&info.utc,&beiJingTime,,);
/* 輸出解碼得到的資訊 */
printf("\r\n時間%d,%d,%d,%d,%d,%d\r\n", beiJingTime.year+, beiJingTime.mon+,beiJingTime.day,beiJingTime.hour,beiJingTime.min,beiJingTime.sec);
printf("\r\n緯度：%f,經度%f\r\n",info.lat,info.lon);
printf("\r\n正在使用的衛星：%d,可見衛星：%d",info.satinfo.inuse,info.satinfo.inview);
printf("\r\n海拔高度：%f 米 ", info.elv);
printf("\r\n速度：%f km/h ", info.speed);
printf("\r\n航向：%f 度", info.direction);
new_parse = ;
}
}
/* 釋放GPS資料結構 */
// nmea_parser_destroy(&parser);
// return 0;
}
儲存解析後的結構體：
NMEA解碼庫良好的封裝特性使我們無需關注更深入的内部實作，隻需要再了解一下nmeaINFO資料結構即可，所有GPS解碼得到的結果都存儲在這個結構中
typedef struct _nmeaTIME
{
int year; /**< Years since 1900 */
int mon; /**< Months since January - [0,11] */
int day; /**< Day of the month - [1,31] */
int hour; /**< Hours since midnight - [0,23] */
int min; /**< Minutes after the hour - [0,59] */
int sec; /**< Seconds after the minute - [0,59] */
int hsec; /**< Hundredth part of second - [0,99] */
} nmeaTIME;
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;
結構體的具體含義，
typedef struct _nmeaPARSER
{
void *top_node;
void *end_node;
unsigned char *buffer;
int buff_size;
int buff_use;
} nmeaPARSER;
可以看到，nmeaPARSER是一個連結清單，在解碼時，NMEA庫會把輸入的GPS原始資料壓入到nmeaPARSER結構的連結清單中，便于對資料管理及解碼。在使用該結構前，我們調用了nmea_parser_init函數配置設定動态空間，而解碼結束時，調用了nmea_parser_destroy函數釋放配置設定的空間
當然最重要的還是要：配置設定堆棧空間
由于NMEA解碼庫在進行解碼時需要動态配置設定較大的堆空間，是以我們需要在STM32的啟動檔案startup_stm32f10x_hd.s檔案中對堆空間進行修改，本工程中設定的堆空間大小設定為0x0000 1000，
Stack_Size EQU 0x00000400
AREA STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3
Stack_Mem SPACE Stack_Size
__initial_sp
; <h> Heap Configuration
; <o> Heap Size (in Bytes) <0x0-0xFFFFFFFF:8>
; </h>
Heap_Size EQU 0x00001000
AREA HEAP, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3
__heap_base
Heap_Mem SPACE Heap_Size
__heap_limit
PRESERVE8
THUMB
當然，這裡也是通過序列槽接收資料儲存在這個數組中，
/* DMA接收緩沖 */
uint8_t gps_rbuff[GPS_RBUFF_SIZE];//接收緩存區512
詳情了解nmealib庫的可以參考這個部落格：
http://blog.csdn.net/xukai871105/article/details/12834421
到這裡，GPS協定的解析相信你應該懂了不少，