GPS模块与ARM-Linux平台数据传送研究

　　本文主要研究GPS模块与ARM-Linux平台之间采用异步串行传送方式进行数据传送的问题，利用多线程编程技术实现GPS信号采集与处理，并介绍了一种WGS坐标向地方坐标的转换方法。与GPS通信可选的协议有很多种，目前普遍采用的是NMEA-0183通信协议。

　　1 NMEA-0183通信协议

　　NMEA-0183协议[1]是为了在不同的GPS导航设备中建立统一的海事无线电技术委员会(BTCM)标准，由美国国家海洋电子协会NMEA(NaTIonal Marine Electronics AssociaTIon)制定的通信协议，其中规定了海用和陆用GPS接收设备输出的定位位置数据、时间、卫星状态、接收机状态等信息。除NMEA-0183协议之外，还有差分用的RTCMSC-104格式，各个厂商互不兼容的二进制格式等，但以NMEA-0183使用最广泛。为实现ARM-LINUX平台与GPS之间的通信，应清楚协议规定的GPS输出的数据格式和报文。NMEA-0183规定的格式如下：

　　波特率：4 800 b/s

　　数据位：8 bit

　　奇偶校验：无

　　开始位：1 bit

　　停止位：1 bit

　　报文格式：报文的语句串(十进制ASCII码)格式全部信息如图1。

　　图1中具体内容：$为串头，表示串开始;GP为交谈识别符。XXX为语句名，NMEA规定的常用语句有以下6种：GGA，卫星定位信息;GLL，地理位置-经度和纬度;GSA，GNSS DOP偏差信息，说明卫星定位的信号的优劣情况;GSV，GNSS天空范围内的卫星;RMC，最基本的GNSS信息，指能够达到定位目的的基本信息等语句。ddd为数据字段，字母或数字，“，”为域分隔符;*表示串尾;hh表示$与*之间所有字符代码的校验和;为回车控制符;为换行控制符。

　　在实际的GPS应用中，并不会用到NMEA的全部信息，而是根据具体的需要，从中选取有用的信息，忽略其余的信息内容。下面以GPRMC语句为例来介绍。该语句包含时间、日期、方位、速度和磁偏角等信息，基本上可以满足一般的导航需求。GPRMC语句的结构为：$GPRMC，<1>，<2>，<3>，<4>，<5>，<6>，<7>，<8>，<9>，<10>，<11>，*hh。

　　数据区说明如下：

　　(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，以真北为参考基准，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)。

　　2 目标平台

　　本文中使用的是以SAMSUNG公司的ARM9系列中的16/32位RISC处理器S3C2410A芯片为核心的目标平台。S3C2410A包含一个16/32位的RISC(ARM920T)CPU内核、独立的16 KB的指令和16 KB数据缓存(cache)、用于虚拟内存管理的MMU单元、LCD控制器(STN&TFT)、非线性(NAND)Flash、系统管理器(包括片选逻辑控制和SDRAM控制器)及3个通道的异步串口(UART)。目标板资源包括S3C2410的微处理器，主频200 MHz;16 MB的Flash;64 MB的SDRAM;RS-232C UART接口;LCD液晶显示屏。

　　在目标板上选配的GPS模块是HIMARK公司的GPS模块，此模块是符合民用标准的GPS接收器，信号接收性能好，功耗较小，整体工作比较稳定。整体硬件设计框图如图2所示。