Palm 串行通讯GPS数据读取的实现

关于J2ME程序编写的教程，各大网站均有介绍。但是J2ME教程的学习与实际应用毕竟还有一段距离。笔者从事J2ME一年多， 已经成功地开发出基于无线互联网palm与GPS、电子地图结合个人导航系统。该系统利用Palm通过串口采集GPS数据，将GPS数据在电子地图上定 位，地图数据的更新或空间属性分析通过掌上电脑Palm的红外口与手机相连，将数据请求发送到服务器，服务器接收请求后，将处理结果返回给Palm用户。 以下介绍该系统中比较重要技术－

1引言

目前，无论作为GIS 应用体现的自定位导航系统，大多数采用笔记本电脑或特别定做硬件，其显示设备的成本占去了整个系统成本的绝大部分，硬件平台的性能和成本制约这些高新技术 的推广和应用，个人消费这个巨大的市场一时还难以启动，无法适应某些特殊行业（如：公安、消防、地名数据采集、野外探险导航等）的应用。随着计算机软件硬 件技术发展， WAP无线互联网技术的成功应用、各种具有无线互联网功能的移动智能终端（如：掌上电脑、WAP手机、Pager等）的出现，使得拥有这些智能终端的人们 可以随时随地完成以前只有办公室或家里才能完成的工作，人们可以"在移动中办公"，智能终端＋无线互联网已经成功地应用到人们生活的方方面面。与此同时， 与这些智能终端配套的外围硬件（如：GPS、GSM模块等）的出现，进一步拓展了这些智能终端的应用领域。不言而喻，智能终端、GPS、无线互联网等新技 术在GIS领域的应用，势必丰富GIS理论和拓展GIS应用领域。基于这些移动智能终端平台的GIS＋GPS＋无线互联网一体化的研究，必然成为GIS领 域中一个新兴的重要研究领域。国际GIS界将GIS＋GPS＋无线互联网一体化的研究称为"移动GIS（Mobile GIS）"。

笔者从事该领域研究1年有余，已经成功地开发出基于无线互联网palm与GPS、电子地图结合个人导航系统。该系统利用Palm通过串口采集GPS数据， 将GPS数据在电子地图上定位，地图数据的更新或空间属性分析通过掌上电脑Palm的红外口与手机相连，将数据请求发送到服务器，服务器接收请求后，将处 理结果返回给Palm用户。以下介绍该系统中比较重要技术－PDA(palm)GPS数据的读取。

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2 Palm掌上电脑介绍

2.1硬件介绍

Palm 是3Com公司的产品，其操作系统为PalmOS。Palm OS是一种32位的嵌入式操作系统。Palm提供了串行通讯接口和红外线传输接口。利用它可以方便地与其他外部设备通讯、传输数据。Palm OS与同步软件（HotSync）结合可以使掌上电脑与PC机上的信息实现同步，把台式机的功能扩展到了手掌上。Palm应用范围相当广泛，如：联络及工 作表管理、电子邮件及互联网通讯、销售人员及组别自动化、等等。Palm外围硬件也十分丰富，有数码相机，GPS接收器，调制解调器，GSM无线电话，数 码音频播放设备，便携键盘，语音记录器，条码扫描，无线寻呼接收器，探测仪等许多许多。

其中Palm与GPS结合的应用，可以不但可以做导航定位，还可以结合GPS做气候的监测、地名调查等。

2.2开发工具选取

目前针对Palm环境的开发工具主要有CodeWarror C、JAVA、AppForgePersonal(Basic)等等。由于Palm平台与微机硬件、软件平台有着本质的差异，为了减少开发人员的培训费用，提高开发速度，我们采用Java语言作为系统开发工具。Java技术由三个版本组成：.Micro 微版(J2ME)、. Standard标准版(J2SE)、 Enterprise企业版(J2EE)。其中J2ME主要针对消费电子类产品(如日常用品，如微小的智能卡，机顶盒，各种手持设备等)和嵌入式设备的开发工具和运行环境。J2ME具有很多java技术特性，它可以在各种支持java的设备上运行 、代码短小、安全性好、 用J2ME实现的应用可以方便地升级到J2SE, J2EE。

图1 Java技术结构图

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3 PDA与GPS通讯的NMEA协议

GPS即全球定位系统，它主要有三大组成部分，即空间星座部分、地面监控部分和用户设备部分。其中GPS空间星座部分、地面监控部分均为美国所控制； GPS的用户设备主要由接收机硬件和处理软件组成。用户通过用户设备接收GPS卫星信号，经信号处理而获得用户位置、速度等信息，最终实现利用GPS进行 导航和定位的目的。目前许多GPS厂商遵循NMEA0183协议针对PDA掌上电脑开发许多导航型GPS。这些GPS提供串行通讯接口，串行通讯参数为：

波特律＝4800 数据位＝8位 停止位＝1位 无奇偶校验

GPS与掌上电脑通讯时，通过串口每秒钟发送10条数据。实际导航应用读取GPS的空间定位数据时，我们可以根据需要每隔几秒钟更新一次经纬度和时间数据。而更频繁的数据更新就没有必要了，而且会白白浪费Palm掌上设备有限的电池。我们不需要了解NMEA 0183通讯协议的全部信息，仅需要从中挑选出我们需要的那部分定位数据。其余的信息我们忽略掉。 　

如果此时和卫星的通讯正常的话，可以接收到的数据格式样如下：
$GPRMC,204700,A,3403.868,N,11709.432,W,001.9,336.9,170698,013.6,E*6E

数据说明如下：
$GPRMC 代表GPS推荐的最短数据
204700 UTC_TIME 24小时制的标准时间，按照小时/分钟/秒的格式
A A 或者 V A表示数据"OK"，V表示一个警告
3403.868 LAT 纬度值，精确到小数点前4位，后3位
N LAT_DIR N表示北纬，S表示南纬
11709.432 LON 经度值，精确到小数点前5位，后3位
W LON_DIR W表示西经，E表示东经

如果当前没有和卫星取得联系，那么字符串的格式为：
　　$GPRMC,UTC_TIME,V,...
　　下面是一个例子：
　　$GPRMC,204149,V,,,,,,,170698,,*3A

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4 J2ME 串行读写GPS数据的实现

Palm的J2ME对GPS串口数据读写可以采用两种方式，一种是采用对串口采用原始单个字节数据读写，另一种采用缓冲区字节数组读写。(注意：J2ME 为Palm提供的KVM的1.0版本不支持串行通讯速率4800波特，GPS串行通讯速率为4800波特，必须采用CLDC1.02以上版本或KAWT提 供的Color KVM)

在实际Palm对串口GPS数据读写实验中，我们发现前者效率低、读写速度慢，平均每3－7秒才能读取到所需的GPS定位数据，而后者读写速度快，可以每秒读到所需的GPS数据，没有GPS数据丢失。所以，在此仅介绍后一种GPS的读取方式。

J2ME 和Palm Profile中已经提供了对串口读写的类Protocol，通过构造Protocol实例serialPort,利用 serialPort.openInputStream()获得输入流InputStream，利用InputStream将GPS串口数据读入到一个缓 冲区字节数组，将字节数组转化为字符串，判断GPS坐标标志"$GPRMC"，截取坐标数据。

图2 Palm对GPS读取UML协作图

见源程序 PrintMe.java

package earth_survy;import java.util.*;import javax.microedition.io.*;import java.io.*;import com.sun.kjava.*;import com.sun.cldc.io.palm.comm.*;public class GetGpsData extends Spotlet {        static Graphics g=Graphics.getGraphics();        static Protocol serialPort = new Protocol(); static String url="0;baudrate=4800;bitsperchar=8;stopbits=1;parity=none";        static InputStream is;// Open the serial Port for Gps Data Inputpublic boolean openPort(){      try {           serialPort.open(url,1, true);           is=serialPort.openInputStream();          return true;      }      catch (Exception ex) {          return false;      } } //Close the serial Port public boolean closePort(){   try {         is.close();         serialPort.close();         return true;   }   catch (Exception ex) {         return false;   } } //Read the GPS data //Mark is "$GPRMC //rdLen is the buffer length //getlen is the return lenth; public String readGpsData(String mark,int rdlen,int getlen){    byte[] readBuffer = new byte[rdlen];    String rawGpsData;    String Gprmc; while (true){    try{         //Read raw GPS data into a buffer;          is.read(readBuffer);          rawGpsData=new String(readBuffer);         //determin the positon of  the Mark==> $GPRMC;         int pos=rawGpsData.indexOf(mark);         if (pos>-1)            {               Gprmc=rawGpsData.substring(pos);               if (Gprmc.length()>getlen)                {                  Gprmc=Gprmc.substring(0,getlen);                 break;                 }                }       }    catch(Exception e){               }}return Gprmc;//end loop}//end method}

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