GPS-NMEA解析代码

程序的基本原理：GPS设备的NMEA语句是逐条发送的，每条语句都是以0x0D和0x0A来结束的。程序开放256字节的接收缓冲区，当接收到0x0D字节时开始进行NMEA语句的校验和验证与数据解析。首先查找该语句的每个参数之间的逗号分隔符，将分隔符的位置作记录下来并替换为0x00，再依据不同的语句定义将不同参数的数据指针提取出来。因为事先已经将分隔符替换为0x00，所以数据指针结束时不会溢出到其他参数中去。最后通过字符串的复制或字符串的转换，将各语句的参数提取出来并放置在相应的数据结构单元中去，最终完成解析运算。

实验证明，用STM32在8M的速率下，GPS以4800的波特率，处理完一条语句后，后面的NMEA输出的0x0D还没有接收完成。程序的难点没什么，只是多用一些C语言的系统函数来完成复制和字符串转换，处理字符串时的尽量越少越短越好，可以说基本上是实时处理的。

extern struct _GPS_Real_buf
{
char data[256]; //定义GPS输入缓冲区
volatile unsigned short rx_pc; //接收指针
} GPS_Real_buf; //GPS接收数据缓冲区
extern struct _GPS_Information
{
unsigned char Real_Locate; //实时定位有效位
unsigned char Located; //定位有效位
unsigned char Locate_Mode; //定位模式，2D或3D
char UTC_Time[7]; //时间
char UTC_Date[7]; //日期
char Latitude[10]; //纬度
char NS_Indicator; //N=北半球，S=南半球
char Longitude[11]; //经度
char EW_Indicator; //E=东经，W=西经
double Speed; //地面速率
double Course; //地面航向
double PDOP; //位置精度
double HDOP; //水平精度
double VDOP; //垂直精度
double MSL_Altitude; //MSL海拔高度
unsigned char Use_EPH_Sum; //使用的卫星数量
unsigned char User_EPH[12]; //当前搜索到的卫星编号
unsigned short EPH_State[12][4]; //当前使用的12颗卫星的编号、仰角、方位角、信噪比
} GPS_Information; //GPS信息
/********************************************************************************************************
**函数信息：void USART2_IRQHandler(void)
**功能描述：UART2中断服务函数
**输入参数：无
**输出参数：无
********************************************************************************************************/
void USART2_IRQHandler( void ) //串口2中断服务程序
{
unsigned char Recv;
if ( USART_GetITStatus( USART2, USART_IT_RXNE ) != RESET ) //接收中断
{
Recv = USART_ReceiveData( USART2 ); //接收数据
if ( Recv == '$' )
{
GPS_Real_buf.rx_pc = 0;
}
else
{
if ( GPS_Real_buf.rx_pc < sizeof( GPS_Real_buf.data ) - 1 )
{
GPS_Real_buf.rx_pc++;
}
}
GPS_Real_buf.data[GPS_Real_buf.rx_pc] = Recv;
if ( Recv == '\r' ) //当接收数据为0x0D时开始处理GPS数据
{
if ( Real_Process_Enabled == Valid )
{
if ( Calc_GPS_Sum( GPS_Real_buf.data ) == Valid )
{
Creat_DH_Index( GPS_Real_buf.data );
Real_GPS_Command_Process();
}
}
}
}
if ( USART_GetFlagStatus( USART2, USART_FLAG_ORE ) == SET ) //溢出中断
{
USART_ClearFlag( USART2, USART_FLAG_ORE ); //清溢出位
USART_ReceiveData( USART2 ); //读DR
}
}
/********************************************************************************************************
**函数信息：void Creat_DH_Index( char* buffer )
**功能描述：寻找所有逗号的位置，创建索引
**输入参数：接收GPS数据的缓冲区
**输出参数：创建全局变量数组中的逗号索引，原GPS数据中的逗号将会被0x00替代
********************************************************************************************************/
unsigned char DH_id_sep[32];//全局变量数组，最多处理32个逗号索引
void Creat_DH_Index( char* buffer )
{
unsigned short i, len;
unsigned char idj;
memset( DH_id_sep, 0, sizeof( DH_id_sep ) );
len = strlen( buffer );
for ( i = 0, idj = 0; i < len; i++ )
{
if ( buffer[i] == ',' )
{
DH_id_sep[idj] = i;
idj++;
buffer[i] = 0x00;
}
}
}
/********************************************************************************************************
**函数信息：char* Real_Process_DH( char* buffer, unsigned char num )
**功能描述：查找GPS数据第N个参数的偏移
**输入参数：创建索引后的接收GPS数据缓冲区
**输出参数：返回第N个","之后的信息，需要*buffer有效并创建索引后才可以执行
********************************************************************************************************/
char* Real_Process_DH( char* buffer, unsigned char num )
{
if ( num < 1 )
return &buffer[0];
return &buffer[ DH_id_sep[num - 1] + 1];
}
/********************************************************************************************************
**函数信息：void Real_GPS_Command_Process( void )
**功能描述：处理做好参数索引的数据并填入GPS数据结构中
**输入参数：
**输出参数：
********************************************************************************************************/
void Real_GPS_Command_Process( void )
{
char* temp;
unsigned char i, j, zhen;
if ( strstr( GPS_Real_buf.data, "GPGGA" ) )//$GPGGA,112118.000,3743.5044,N,11540.5393,E,1,06,1.6,15.3,M,-9.1,M,,0000*7E
{
GPS_Information.Use_EPH_Sum = atof( Real_Process_DH( GPS_Real_buf.data, 7 ) ); //第7个参数为卫星使用数量
GPS_Information.MSL_Altitude = atof( Real_Process_DH( GPS_Real_buf.data, 9 ) ); //第9个参数为海拔高度
return;
}
if ( strstr( GPS_Real_buf.data, "GPGSA" ) ) //$GPGSA,A,3,28,17,11,09,08,07,,,,,,,3.4,1.6,3.0*3B
{
temp = Real_Process_DH( GPS_Real_buf.data, 2 ); //第2个参数为定位模式
if ( ( *temp == '2' ) || ( *temp == '3' ) )
GPS_Information.Locate_Mode = *temp;
else
GPS_Information.Locate_Mode = Invalid;
for ( i = 0; i < 12; i++ ) //总共最多为12颗星
{
GPS_Information.User_EPH[i] = atof( Real_Process_DH( GPS_Real_buf.data, i + 3 ) ); //从第3个参数开始为所使用的卫星编号
}
GPS_Information.PDOP = atof( Real_Process_DH( GPS_Real_buf.data, 15 ) ); //第15个参数为位置精度
GPS_Information.HDOP = atof( Real_Process_DH( GPS_Real_buf.data, 16 ) ); //第16个参数为水平精度
GPS_Information.VDOP = atof( Real_Process_DH( GPS_Real_buf.data, 17 ) ); //第17个参数为垂直精度
return;
}
if ( strstr( GPS_Real_buf.data, "GPRMC" ) )//$GPRMC,112118.000,A,3743.5044,N,11540.5393,E,0.25,198.81,130613,,,A*67
{
temp = Real_Process_DH( GPS_Real_buf.data, 1 ); //第1个参数为时间
if ( *temp != 0 )
memcpy( GPS_Information.UTC_Time, temp, 6 );
if ( *( Real_Process_DH( GPS_Real_buf.data, 2 ) ) == 'A' ) //第2个参数
{
GPS_Information.Real_Locate = Valid; //实时数据有效
GPS_Information.Located = Valid;
}
else
{
GPS_Information.Real_Locate = Invalid; //实时数据无效
}
temp = Real_Process_DH( GPS_Real_buf.data, 3 ); //第3个参数为纬度
if ( ( *temp >= 0x31 ) && ( *temp <= 0x39 ) )
{
memcpy( GPS_Information.Latitude, temp, 9 );
GPS_Information.Latitude[9] = 0;
}
else
{
GPS_Information.Latitude[0] = '0';
GPS_Information.Latitude[1] = 0;
}
GPS_Information.NS_Indicator = *( Real_Process_DH( GPS_Real_buf.data, 4 ) ); //第4个参数为南北
temp = Real_Process_DH( GPS_Real_buf.data, 5 ); //第5个参数为经度
if ( ( *temp >= 0x31 ) && ( *temp <= 0x39 ) )
{
memcpy( GPS_Information.Longitude, temp, 10 );
GPS_Information.Longitude[10] = 0;
}
else
{
GPS_Information.Longitude[0] = '0';
GPS_Information.Longitude[1] = 0;
}
GPS_Information.EW_Indicator = *( Real_Process_DH( GPS_Real_buf.data, 6 ) ); //第6个参数为东西
GPS_Information.Speed = atof( Real_Process_DH( GPS_Real_buf.data, 7 ) ); //第7个参数为速度
GPS_Information.Course = atof( Real_Process_DH( GPS_Real_buf.data, 8 ) ); //第8个参数为航向
temp = Real_Process_DH( GPS_Real_buf.data, 9 ); //第9个参数为日期
if ( *temp != 0 )
{
memcpy( GPS_Information.UTC_Date, temp, 6 );
}
return;
}
if ( strstr( GPS_Real_buf.data, "GPGSV" ) )//$GPGSV,3,1,11,28,73,321,32,17,39,289,43,11,38,053,17,09,37,250,41*78
{
zhen = atof( Real_Process_DH( GPS_Real_buf.data, 2 ) ); //取当前帧号
if ( ( zhen <= 3 ) && ( zhen != 0 ) )
{
for ( i = ( zhen - 1 ) * 4, j = 4; i < zhen * 4; i++ )
{
GPS_Information.EPH_State[i][0] = atof( Real_Process_DH( GPS_Real_buf.data, j++ ) ); //取星号
GPS_Information.EPH_State[i][1] = atof( Real_Process_DH( GPS_Real_buf.data, j++ ) ); //取仰角
GPS_Information.EPH_State[i][2] = atof( Real_Process_DH( GPS_Real_buf.data, j++ ) ); //取方位角
GPS_Information.EPH_State[i][3] = atof( Real_Process_DH( GPS_Real_buf.data, j++ ) ); //取信噪比
}
}
return;
}
}
/********************************************************************************************************
**函数信息：unsigned char Calc_GPS_Sum( const char* Buffer )
**功能描述：计算GPS的校验和
**输入参数：接收完成的GPS数据
**输出参数：
********************************************************************************************************/
#include <ctype.h>
unsigned char gps_sum = 0;
unsigned char Calc_GPS_Sum( const char* Buffer )
{
unsigned char i, j, k, sum;
sum = 0;
for ( i = 1; i < 255; i++ ) //i从1开始是闪过$开始符
{
if ( ( Buffer[i] != '*' ) && ( Buffer[i] != 0x00 ) ) //判断结束符
{
sum ^= Buffer[i];//GPS校验和算法为XOR
}
else
{
break;
}
}
j = Buffer[i + 1];//取结束符后两位字符
k = Buffer[i + 2];
if ( isalpha( j ) ) //判断字符是否为英文字母，为英文字母时返回非零值，否则返回零
{
if ( isupper( j ) ) //判断字符为大写英文字母时，返回非零值，否则返回零
{
j -= 0x37;//强制转换为16进制
}
else
{
j -= 0x57;//强制转换为16进制
}
}
else
{
if ( ( j >= 0x30 ) && ( j <= 0x39 ) )
{
j -= 0x30;//强制转换为16进制
}
}
if ( isalpha( k ) ) //判断字符是否为英文字母，为英文字母时返回非零值，否则返回零
{
if ( isupper( k ) ) //判断字符为大写英文字母时，返回非零值，否则返回零
{
k -= 0x37;//强制转换为16进制
}
else
{
k -= 0x57;//强制转换为16进制
}
}
else
{
if ( ( k >= 0x30 ) && ( k <= 0x39 ) )
{
k -= 0x30;//强制转换为16进制
}
}
j = ( j << 4 ) + k; //强制合并为16进制
gps_sum = j;
if ( sum == j )
{
return Valid; //校验和正常
}
else
{
return Invalid; //校验和错误
}
}

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