Technollogy Application被測與回用葚!N的GP齣應周摘要:基于凵-box公司的LEA-5S模塊,介紹了GPS在inux俄人式操作系統上的應用以及具體買現,并洋細分析了模塊的硬件實現以及軟件方面NEA數據的接收和解析的方法,最后在實際平臺進行了調試與論證。結果表明,該模塊具有硬件簡單、定位精度高,穩(wěn)定性好的優(yōu)點,相應的軟件有較好的可移植性,實際應用中效果良好關鍵詞:Lnux;GPs;NEMA;接收;解析中圖分類號:TP3文獻標識碼:A文章編號:1006-883×(2012)020018-04收稿日期:2011-12-12陳雪小引言隨著信息化、智能化、網絡化的發(fā)展,嵌入式系統技術已經全面滲透到日常生活中的每個角落。嵌入式 linux操作系統由于它可以移植到多個不同的結構的CPU和硬件平臺上,具有很好的穩(wěn)定性,各種性能的升級能力,并且其是開放的,提供標準的API,能夠方便地與眾多第三方的軟硬件溝通,使其得到了廣泛的應用叫。GPS即全球定位系統,這個系統可以保證在任意時刻,地球上任意一點都可以同時觀測到4顆衛(wèi)星,以保證用戶GPS模塊可以采集到各觀察點的經緯度和高度,以便實現導航、定位、授時等功能。GPS模塊分為軟GPS和硬GPS。軟GPS一般需要主控芯片控制其運行狀態(tài),直接輸出衛(wèi)星數據,利用應用處理器端進行解析計算再轉換為標準NMEA(國際海洋電子協會),因此驅動相對復雜。而硬GPS是功能獨立的模塊,上電就可以運行,直接輸出NMEA數據(。本文采用的是ubox公司生產的LEA-5S模塊介紹其硬件實現以及相應的軟件實現。二、GPS模塊硬件GPS RFIN走線按500阻抗匹配實現LEA-5s模塊B定位精度為25m,定位性能優(yōu)異準C:160803U60IT確,在防漫反射及數BHD OLT抗干擾能力方面十分強勁,并且其外圍電路十分簡單TMIEPLLSE中國煤化工其電路圖如圖1所圖1LEA5S外圍電路圖CNMHG示H傳感器世界201202Technology Application如圖1所示,模塊采用33V供電,需要注意的是: options. c cc[VTIME]可以通過UART、USB以及SPI與應用和 options. c cc [Vmin對read函數影響處理器連接和通訊,本文采用UART接較大。VTME指定了等待的時間,VMIN口。圖中VANT引腳可以對有源天線的初始化指定了讀取字節(jié)的最小數量正常、開路及短路進行檢測,并可以自2、NMEA數據的接收動在NMEA數據里輸出。接收NMEA數據本文在非阻塞的方式下采用o多路轉接 select對串口文件描述符的狀態(tài)三、GPS模塊軟件實現解析NMEA數據進行監(jiān)視。 select函數原型為:int由于LEA58通過UART直接與處elect( int nfds, fd set * readfds, fd set理器進行通訊,因此對處理器而言,驅顯示NMEA數據.writefds, fd set*exceptfds, struct timeval動主要為 linux標準的串口驅動,應用時"timeout);當串口句柄沒有變化時,程序只要打開相應串口即可。其程序的總體將阻塞,阻塞的時間取決于 select的第三框圖如圖2所示。圖2模塊總體程序流程圖個形參 struct timeval'" timeout 3.本文將1、模塊初始化timeout值設為NULL,程序將一直停留模塊初始化主要是對GPS相關GPo直到串口句柄發(fā)生變化,即只有串口接的設置和串口的設置。首先設置引腳NMEA數據收到數據時才不會阻塞。解析GPS ON為高電平,處理器發(fā)出一個脈當串口文件描述符發(fā)生變化后,調沖對引腳 GPS RST進行復位,最后打開利用“,·解析出各數據域井用read函數讀取一個字符到緩存 buffer;電源對其供電。然后打開串口,設置波存于二維數據 Comma[(n]中由于本文串口設置為: options.c_cc特率,數據位,奇偶校驗位以及停止位[VTIME]=150; options. c cclVMIN]0等信息。 termios函數族提供了一個常規(guī)“GGA所以read調用讀到數據則立即返回,否的終端接口,用于控制非同步通信端口。則將為每個字符最多等待ⅤTIME時間。結構體為:為使程序有較好的規(guī)范性和可移植hh: mmstruct termio性,本文在程序設計中采用狀態(tài)機的設經度 Comma12]了符型轉化為計方法。由于所接收到的NMEA數據unsigned short c_iag,/·輸入模式標整型“度分”格式首字符和次字符均為“$”和“G”,本文unsigned short c_onag;P·輸出模式標緯度comm4]字子符型轉化為將依此為狀態(tài)改變的觸發(fā)條件。程序首志整型“度分格式先定義一個緩存數組 recvbuf并初始化一unsigned short c cflag;/·控制模式標個起始狀態(tài),當緩存buer收到首字符卩星使用數景 Comma[門字符型轉化為整型$”時,觸發(fā)了狀態(tài)改變?yōu)榈诙€狀態(tài),unsigned short c Iflag: / local modeags·若不是,則歸為無效數據,狀態(tài)機恢復unsigned char c_ line; / line discipline將 Comma(n全部顯示為起始狀態(tài),并清空 recvbuf緩存;當串口接收到下個字符并判斷是否為“G”字unsigned char c cc[NCC]; / control符,若是,則觸發(fā)第三種狀態(tài),若不是,characters則為無效數據,狀態(tài)機恢復為起始狀態(tài)。串口具體設置是首先定義了一個●●●其具體程序如下類型的結構體通過#define STATE REC NULL O#define STATE REC FIRSt 1tcgetattr(fd,& options)來獲得設置,再對#define STATE REC SECOND 2options進行設置,最后通過 tcsetattr(fd,TCSANOW,&apin.來實現設置和同圖3NMEA數據解析流程圖H中國煤化工CNMHG9 2012.02 SengoNworldTechnology Application被測與畫用char recvbuf[150 ];據格式上分析,所有的報文以“$”為起始標志,“,”為switch(rec state)域分隔符,“·”為識別符,其后兩位為校驗值,字符回if(revbuf ="S)4車和換行為結束符?；谝陨戏治?本文采用逗號來分rec state= STATE REC SECOND;隔各個數據域,把各個數據域的需要的UTC,經度,緯recvbufncount++]=buffer;度等信息提取出來并分別存到數組中。具體的程序框圖如圖3所示ase STATE REC SECON整個過程對一幀GPS報文進行解析,有著較高的解if( rebut=G”){析效率。我們利用C語言實現了該解析算法,因此代碼rec state STATE REC FULL:也具有很強的可移植性。recvbuf[ncount++]-buffer;3 elset表 I NMEA數據分析表ncount = 0144A APprintf("It received a unvalib character and the recvbuf序號數據域說明is %sn"recvbuf)1 SGPGGA語句ID,GPS定位信息memset(recvbuf, 0, sizeof(recvbuf));UTC時間, hhmmss sss,時分秒格式rec stateSTATE REC FIRST;34250.5緯度 damm, mmmm,度分格式(前導位數不足則補0)s緯度N(北緯)或S(南緯case STATE REC FULL:514718.5084經度 dddmm mmmm,度分格式(前導位數不足則補0)recvbuf[ncount++]=buffer經度E(東經)或W(西經)GPS狀態(tài),0=未定位,1=非差分定位parse nmea datai( recvbuf;/對接收數據進行解析2=差分定位,3=無效PPS,6=正在估m(xù)emset(recvbuf, 0, sizeof(recvbuf));rec state STATE REC FIRST;正在使用的衛(wèi)星數量(00-12)(前導位數不足則補0)breakHDOP水平精度因子00.5999)default:10海拔高度(99999999999printf("The data are not valid! n")19.7地球橢球面相對大地水準面的高度break12M差分時間(從最近一次接收到差分信號開始的秒數,如果不是差分定位將3、NMEA數據解析為空)NMEA-0183是一套定義了接收機輸出的標準信息130000差分站ID號0000-1023(前導位數不標準的NMEA數據包括$ GPGGA、 SGPGSA、$ GPGSV、足則補0,如果不是差分定位將為空)校驗值SGPRMC、sGPⅤTG、 SGPGLL等。其中,GPGA定位信息, GPGSA—當前衛(wèi)星信息, GPGSV.可見衛(wèi)星信息, GPRMC—推薦定位信息數據格式, GPVTG地面四、小結速度信息, GPGLL一地理定位信息。本文基于 linux嵌入式操作系統設計了一種GPS接收例: SGPGGA,092204999,機,硬件方面介紹了U-blox的工作原理,軟件方面較詳細地介紹了如何接收和解析NMEA數據的過程,并基于4250.5589S,147185084,E,104,244,197,M,,0000*1FLF>linuκ操作系統OMAP3530處理器上用該模塊進行連續(xù)運(注:NMEA數據分析見表1)行,發(fā)現沒有任何錯誤,我們將該程序用到實際應用中,U-blox接收一幀有6個語句,我們需要某個語句中效果良好中國煤化工的幾個字段,所以必須對接收到的數據進行解析。從數CNMHG下轉30傳感器世界201202www.sensonwordcomcProduct Feature參考文獻working principle structure characteristics and the[]劉迎春傳感器原理設計與應用[M]北京:國防科技大學出版requirements to signal processing of Lvdt position sensor社198[2]譚尹耕.液壓試驗設備與測試技術M北京:北京理工大學are analyzed. ICL8038 signal generation chip is used to出版社,1997generate LVDT excitation voltage signal. AD630 chip is[3]童詩白.模擬電子技術基礎[M]北京清華大學出版2000applied to demodulate the signals from LVdt displacement[4]何光渝. Delphi常用數值算法集[M]北京:科學出版社,2001sensor and then the ac position signals from LVDt are[5]顧瑞龍,控制理論及電液控制系統[M,北京:機械工業(yè)出版transformed into adjustable DC signals社,1984[6]National Instrument Coporation, DAQCard-6062E UserKeywords: LVDT; demodulation; AD630; ICL8038:Manual [Z]differential transformer[7]Analog Devices, Inc, AD630 user manual [z作者簡介LVDT Displacement Sensor in the servo valve Test崔偉:中國人民解放軍駐航天二院二O六所代表室,研CUI Wei BIan You究方向:主要從事軍工產品的科研生產、檢驗驗收以及(Military representative office of pla accredited to no 206質量控制工作institute of the second academy CASIC, Beijing, 100854通信地址:北京市142信箱208分箱郵編:100854China)郵箱; xYlose@126comAbstract: To overcome the equilibrium position shift of邊友:中國人民解放軍駐航天二院二O六所代表室,研dynamic cylinder in actual servo valve dynamic testing, a究方向:主要從事軍工產品的科研生產、檢驗驗收以及closed- loop position control method using LVDt sensor to質量控制工作。detect the position of dynamic cylinder is introduced. The讀者服務卡編號007口∷沁沉河河沉沉河∷沉沉沉沉沉沉污六沉沉沉河沉沉河污河污沉沉污沉沉沉沉沉沉沉沉沉深沉沉沉沉沉沉沉沉沉上接20頁)time, the hardware solution and the software design about參考文獻NMEA data reception and analysis are analyzed in details.[王苗嵌入式系統設計與實例開發(fā)(第二版)[M].北京:清華And debugging and demonstration on the actual platform大學出版社are given at last. The results show that the module has some[2]韓超梁泉. Android系統原理及開發(fā)要點詳解[M]北京:電子工業(yè)出版社.2010advantages of simple hardware, high positioning accuracy3]史蒂文斯拉戈UNTX環(huán)境高級編程M]北京:人民郵電出版 and good stability. Moreover the software has better社.2006portability. And the system are applied well in the practical[4]肖遠亮NMEA0183數據標準在GPS的應用[J物探裝備,2003,13(2):127-133[5]劉宏斌.采用狀態(tài)機和消息機制的串口接收程序[門單片機Keywords: Linux; GPS; NEMA; reception; analysis與嵌入式系統應用,2004,(10):72-73作者簡介Applications of GPS based on Linux陳雪小:廈門大學物理與機電工程學院電子學實驗室CheN Xue-xiao碩士研究生,研究方向:電子學(E| ectronics Laboratory, Physics and electrical地址:福建省廈門市思明區(qū)廈門大學科學樓33室Engineering, Xiamen University, Xiamen 361005, China)郵編:361005Abstract: Based on the LEA-5s module of u-blox IncE-mail:410333457@qq.comapplications and concrete realization of GPs on Linux中國煤化工編號004□embedded operating system are introduced. At the sameCNMHG2012.02 Sensorworld