阜阳市城乡建设网站,伪原创嵌入网站,赣州网站建设平台,资源下载类网站源码NMEA 0183是美国国家海洋电子协会#xff08;National Marine Electronics Association#xff09;为海用电子设备制定的标准格式。现在已经成为GPS导航设备统一的RTCM#xff08;Radio Technical Commission for Maritime services#xff09;标准协议。 下图为GYM-1010-B… NMEA 0183是美国国家海洋电子协会National Marine Electronics Association为海用电子设备制定的标准格式。现在已经成为GPS导航设备统一的RTCMRadio Technical Commission for Maritime services标准协议。 下图为GYM-1010-B 北斗导航模块同时支持北斗二代 B1、GPS L1 信号 支持协议 NMEA 0183 4.10 版本默认波特率9600bps数据位8bit无校验位停止位1bit默认输出频率1HZ 基本上接上天线供电引脚电压正常的话就可以通过串口读取GPS数据了GPS芯片会源源不断的输出数据。所以GPS编程最主要的是解析数据要解析数据就得了解协议格式。北斗导航模块输出 6 条 NAME 协议分别为 GPGGA、GPGLL、GPGSA、GPGSV、GPRMC 和 GPVTG 等 6 条协议。 一、下面详细学习这六种不同的输出协议的数据格式。 (1) $GPGGA GPS定位信息 协议格式 $GNGGA,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14*hhCRLF 样例数据 $GPGGA,161229.487,3723.2475,N,12158.3416,W,1,07,1.0,9.0,M, , ,,0000*18 协议格式详细分析 (2) $GPGLL 地理定位信息 协议格式 $GPGLL,1,2,3,4,5,6*hhCRLF 样例数据 $GPGLL,3723.2475,N,12158.3416,W,161229.487,A*2C 协议格式详细分析 (3) $GPGSA 当前卫星信息 协议格式 $GPGSA,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17*hhCRLF 样例数据 $GPGSA,A,3,07,02,26,27,09,04,15, , , , , ,1.8,1.0,1.5*33 协议格式详细分析 (4) $GPGSV可见卫星信息 协议格式 $GPGSV, 1,2,3,4,5,6,7,...,4,5,6,7*hhCRLF 样例数据 $GPGSV,2,1,07,07,79,048,42,02,51,062,43,26,36,256,42,27,27,138,42*71 $GPGSV,2,2,07,09,23,313,42,04,19,159,41,15,12,041,42*41 需要注意的是这里的样例数据有2条这是因为当前可见卫星一共有7个但是每条语句最多包括四颗卫星的信息所以分成了2条语句。每颗卫星的信息有四个数据项即4卫星编号、5卫星仰角、6卫星方位角、7信噪比。 协议格式详细分析只分析第1条样例数据语句 (5) $GPRMC最简定位信息 协议格式 $GPRMC,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11*hhCRLF 样例数据 $GPRMC,161229.487,A,3723.2475,N,12158.3416,W,0.13,309.62,120598,,*10 协议格式详细分析 (6) $GPVTG地面速度信息 协议格式 $GPVTG,1,2,3,4,5,6,7,8*hhCRLF 样例数据 $GPVTG,309.62,T, ,M,0.13,N,0.2,K*6E 协议格式详细分析 有了上面对NMEA0183协议的详细学习剩下的就是串口编程了。无论是通过单片机还是Windows/WinCE/Linux系统编写串口程序把这些数据读取到都是比较容易的剩下就是通过c那些查找算法函数或者MFC CString字符串的相关函数进行解析就OK了。 二、Linux串口驱动分析设计 A、核心数据结构 串口驱动有3个核心数据结构它们都定义在#include linux/serial_core.h 1、uart_driver uart_driver包含了串口设备名、串口驱动名、主次设备号、串口控制台(可选)等信息还封装了tty_driver(底层串口驱动无需关心tty_driver)。 2、uart_port uart_port用于描述串口端口的I/O端口或I/O内存地址、FIFO大小、端口类型、串口时钟等信息。实际上一个uart_port实例对应一个串口设备. struct uart_port { spinlock_t lock; /* 串口端口锁 */ unsigned int iobase; /* IO端口基地址 */ unsigned char __iomem *membase; /* IO内存基地址,经映射(如ioremap)后的IO内存虚拟基地址 */ unsigned int irq; /* 中断号 */ unsigned int uartclk; /* 串口时钟 */ unsigned int fifosize; /* 串口FIFO缓冲大小 */ unsigned char x_char; /* xon/xoff字符 */ unsigned char regshift; /* 寄存器位移 */ unsigned char iotype; /* IO访问方式 */ unsigned char unused1; #define UPIO_PORT (0) /* IO端口 */ #define UPIO_HUB6 (1) #define UPIO_MEM (2) /* IO内存 */ #define UPIO_MEM32 (3) #define UPIO_AU (4) /* Au1x00 type IO */ #define UPIO_TSI (5) /* Tsi108/109 type IO */ #define UPIO_DWAPB (6) /* DesignWare APB UART */ #define UPIO_RM9000 (7) /* RM9000 type IO */ unsigned int read_status_mask; /* 关心的Rx error status */ unsigned int ignore_status_mask;/* 忽略的Rx error status */ struct uart_info *info; /* pointer to parent info */ struct uart_icount icount; /* 计数器 */ struct console *cons; /* console结构体 */ #ifdef CONFIG_SERIAL_CORE_CONSOLE unsigned long sysrq; /* sysrq timeout */ #endif upf_t flags; #define UPF_FOURPORT ((__force upf_t) (1 1)) #define UPF_SAK ((__force upf_t) (1 2)) #define UPF_SPD_MASK ((__force upf_t) (0x1030)) #define UPF_SPD_HI ((__force upf_t) (0x0010)) #define UPF_SPD_VHI ((__force upf_t) (0x0020)) #define UPF_SPD_CUST ((__force upf_t) (0x0030)) #define UPF_SPD_SHI ((__force upf_t) (0x1000)) #define UPF_SPD_WARP ((__force upf_t) (0x1010)) #define UPF_SKIP_TEST ((__force upf_t) (1 6)) #define UPF_AUTO_IRQ ((__force upf_t) (1 7)) #define UPF_HARDPPS_CD ((__force upf_t) (1 11)) #define UPF_LOW_LATENCY ((__force upf_t) (1 13)) #define UPF_BUGGY_UART ((__force upf_t) (1 14)) #define UPF_MAGIC_MULTIPLIER ((__force upf_t) (1 16)) #define UPF_CONS_FLOW ((__force upf_t) (1 23)) #define UPF_SHARE_IRQ ((__force upf_t) (1 24)) #define UPF_BOOT_AUTOCONF ((__force upf_t) (1 28)) #define UPF_FIXED_PORT ((__force upf_t) (1 29)) #define UPF_DEAD ((__force upf_t) (1 30)) #define UPF_IOREMAP ((__force upf_t) (1 31)) #define UPF_CHANGE_MASK ((__force upf_t) (0x17fff)) #define UPF_USR_MASK ((__force upf_t) (UPF_SPD_MASK|UPF_LOW_LATENCY)) unsigned int mctrl; /* 当前的moden设置 */ unsigned int timeout; /* character-based timeout */ unsigned int type; /* 端口类型 */ const struct uart_ops *ops; /* 串口端口操作函数集 */ unsigned int custom_divisor; unsigned int line; /* 端口索引 */ resource_size_t mapbase; /* IO内存物理基地址可用于ioremap */ struct device *dev; /* 父设备 */ unsigned char hub6; /* this should be in the 8250 driver */ unsigned char suspended; unsigned char unused[2]; void *private_data; /* 端口私有数据,一般为platform数据指针 */ }; uart_iconut为串口信息计数器包含了发送字符计数、接收字符计数等。在串口的发送中断处理函数和接收中断处理函数中我们需要管理这些计数。 struct uart_icount { __u32 cts; __u32 dsr; __u32 rng; __u32 dcd; __u32 rx; /* 发送字符计数 */ __u32 tx; /* 接受字符计数 */ __u32 frame; /* 帧错误计数 */ __u32 overrun; /* Rx FIFO溢出计数 */ __u32 parity; /* 帧校验错误计数 */ __u32 brk; /* break计数 */ __u32 buf_overrun; }; uart_info有两个成员在底层串口驱动会用到xmit和tty。用户空间程序通过串口发送数据时上层驱动将用户数据保存在xmit而串口发送中断处理函数就是通过xmit获取到用户数据并将它们发送出去。串口接收中断处理函数需要通过tty将接收到的数据传递给行规则层。 /* uart_info实例仅在串口端口打开时有效它可能在串口关闭时被串口核心层释放。因此在使用uart_port的uart_info成员时必须保证串口已打开。底层驱动和核心层驱动都可以修改uart_info实例。 * This is the state information which is only valid when the port * is open; it may be freed by the core driver once the device has * been closed. Either the low level driver or the core can modify * stuff here. */ struct uart_info { struct tty_struct *tty; struct circ_buf xmit; uif_t flags; /* * Definitions for info-flags. These are _private_ to serial_core, and * are specific to this structure. They may be queried by low level drivers. */ #define UIF_CHECK_CD ((__force uif_t) (1 25)) #define UIF_CTS_FLOW ((__force uif_t) (1 26)) #define UIF_NORMAL_ACTIVE ((__force uif_t) (1 29)) #define UIF_INITIALIZED ((__force uif_t) (1 31)) #define UIF_SUSPENDED ((__force uif_t) (1 30)) int blocked_open; struct tasklet_struct tlet; wait_queue_head_t open_wait; wait_queue_head_t delta_msr_wait; }; 3、uart_ops uart_ops涵盖了串口驱动可对串口设备进行的所有操作。 /* * This structure describes all the operations that can be * done on the physical hardware. */ struct uart_ops { unsigned int (*tx_empty)(struct uart_port *); /* 串口的Tx FIFO缓存是否为空 */ void (*set_mctrl)(struct uart_port *, unsigned int mctrl); /* 设置串口modem控制 */ unsigned int (*get_mctrl)(struct uart_port *); /* 获取串口modem控制 */ void (*stop_tx)(struct uart_port *); /* 禁止串口发送数据 */ void (*start_tx)(struct uart_port *); /* 使能串口发送数据 */ void (*send_xchar)(struct uart_port *, char ch);/* 发送xChar */ void (*stop_rx)(struct uart_port *); /* 禁止串口接收数据 */ void (*enable_ms)(struct uart_port *); /* 使能modem的状态信号 */ void (*break_ctl)(struct uart_port *, int ctl); /* 设置break信号 */ int (*startup)(struct uart_port *); /* 启动串口,应用程序打开串口设备文件时,该函数会被调用 */ void (*shutdown)(struct uart_port *); /* 关闭串口,应用程序关闭串口设备文件时,该函数会被调用 */ void (*set_termios)(struct uart_port *, struct ktermios *new, struct ktermios*old); /* 设置串口参数 */ void (*pm)(struct uart_port *, unsigned int state, unsigned int oldstate); /* 串口电源管理 */ int (*set_wake)(struct uart_port *, unsigned int state); /* */ const char *(*type)(struct uart_port *); /* 返回一描述串口类型的字符串 */ void (*release_port)(struct uart_port *); /* 释放串口已申请的IO端口/IO内存资源,必要时还需iounmap */ int (*request_port)(struct uart_port *); /* 申请必要的IO端口/IO内存资源,必要时还可以重新映射串口端口 */ void (*config_port)(struct uart_port *, int); /* 执行串口所需的自动配置 */ int (*verify_port)(struct uart_port *, struct serial_struct *); /* 核实新串口的信息 */ int (*ioctl)(struct uart_port *, unsigned int, unsigned long); /* IO控制 */ }; B、串口驱动API 1、uart_register_driver /* 功能 uart_register_driver用于将串口驱动uart_driver注册到内核(串口核心层)中通常在模块初始化函数调用该函数。 * 参数 drv要注册的uart_driver * 返回值 成功返回0否则返回错误码 */ int uart_register_driver(struct uart_driver *drv); 2、uart_unregister_driver /* 功能 uart_unregister_driver用于注销我们已注册的uart_driver通常在模块卸载函数调用该函数 * 参数 drv要注销的uart_driver * 返回值 成功返回0否则返回错误码 */ void uart_unregister_driver(struct uart_driver *drv); 3、uart_add_one_port /* 功能 uart_add_one_port用于为串口驱动添加一个串口端口通常在探测到设备后(驱动的设备probe方法)调用该函数 * 参数 drv串口驱动 * port:要添加的串口端口 * 返回值 成功返回0否则返回错误码 */ int uart_add_one_port(struct uart_driver *drv, struct uart_port *port); 4、uart_remove_one_port /* 功能 uart_remove_one_port用于删除一个已添加到串口驱动中的串口端口通常在驱动卸载时调用该函数 * 参数 drv 串口驱动 * port: 要删除的串口端口 * 返回值 成功返回0否则返回错误码 */ int uart_remove_one_port(struct uart_driver *drv, struct uart_port *port); 5、uart_write_wakeup /* 功能 uart_write_wakeup唤醒上层因向串口端口写数据而阻塞的进程通常在串口发送中断处理函数中调用该函数 * 参数 port需要唤醒写阻塞进程的串口端口 */ void uart_write_wakeup(struct uart_port *port); 6、uart_suspend_port /* 功能 uart_suspend_port用于挂起特定的串口端口 * 参数 drv 要挂起的串口端口所属的串口驱动 * port要挂起的串口端口 * 返回值 成功返回0否则返回错误码 */ int uart_suspend_port(struct uart_driver *drv, struct uart_port *port); 7、uart_resume_port /* 功能 uart_resume_port用于恢复某一已挂起的串口 * 参数 drv 要恢复的串口端口所属的串口驱动 * port要恢复的串口端口 * 返回值 成功返回0否则返回错误码 */ int uart_resume_port(struct uart_driver *drv, struct uart_port *port) 8、uart_get_baud_rate /* 功能 uart_get_baud_rate通过解码termios结构体来获取指定串口的波特率 * 参数 port 要获取波特率的串口端口 * termios当前期望的termios配置(包含串口波特率) * old 以前的termios配置可以为NULL * min 可接受的最小波特率 * max 可接受的最大波特率 * 返回值 串口的波特率 */ unsigned int uart_get_baud_rate(struct uart_port *port, struct ktermios *termios, struct ktermios *old, unsigned int min, unsigned int max); 9、uart_get_divisor /* 功能 uart_get_divisor用于计算某一波特率的串口时钟分频数串口波特率除数 * 参数 port要计算时钟分频数的串口端口 * baud期望的波特率 *返回值 串口时钟分频数 */ unsigned int uart_get_divisor(struct uart_port *port, unsigned int baud); 10、uart_update_timeout /* 功能 uart_update_timeout用于更新设置串口FIFO超时时间 * 参数 port 要更新超时时间的串口端口 * cflagtermios结构体的cflag值 * baud 串口的波特率 */ void uart_update_timeout(struct uart_port *port, unsigned int cflag, unsigned int baud); 11、uart_match_port /* 功能uart_match_port用于判断两串口端口是否为同一端口 * 参数 port1、port2要判断的串口端口 * 返回值不同返回0否则返回非0 */ int uart_match_port(struct uart_port *port1, struct uart_port *port2); 12、uart_console_write /* 功能 uart_console_write用于向串口端口写一控制台信息 * 参数 port: 要写信息的串口端口 * s: 要写的信息 * count: 信息的大小 * putchar: 用于向串口端口写字符的函数该函数函数有两个参数串口端口和要写的字符 */ void uart_console_write(struct uart_port *port, const char *s, unsigned int count, void (*putchar)(struct uart_port *, int)) 三、针对 GYM-1010-B 串口的编写 该串口驱动例子是我针对海思 Hi3516 处理器的串口2(uart2)独立开发的。该驱动将串口看作平台(platform)设备。platform可以看作一伪总线用于将集成于片上系统的轻量级设备与Linux设备驱动模型联系到一起它包含以下两部分有关platform的声明都在#include linux/platform_device.h,具体实现在drivers/base/platform.c 1、platform设备。我们需要为每个设备定义一个platform_device实例 struct platform_device { const char *name; /* 设备名 */ int id; /* 设备的id号 */ struct device dev; /* 其对应的device */ u32 num_resources;/* 该设备用有的资源数 */ struct resource *resource; /* 资源数组 */ }; 为我们的设备创建platform_device实例有两种方法填充一个platform_device结构体后用platform_device_register(一次注册一个)或platform_add_devices一次可以注册多个platform设备将platform_device注册到内核更简单的是使用platform_device_register_simple来建立并注册我们的platform_device。 2、platform驱动。platform设备由platform驱动进行管理。当设备加入到系统中时platform_driver的probe方法会被调用来见对应的设备添加或者注册到内核当设备从系统中移除时platform_driver的remove方法会被调用来做一些清理工作如移除该设备的一些实例、注销一些已注册到系统中去的东西。 struct platform_driver { int (*probe)(struct platform_device *); int (*remove)(struct platform_device *); void (*shutdown)(struct platform_device *); int (*suspend)(struct platform_device *, pm_message_t state); int (*suspend_late)(struct platform_device *, pm_message_t state); int (*resume_early)(struct platform_device *); int (*resume)(struct platform_device *); struct device_driver driver; }; 更详细platform资料可参考其他资料略。。。。。。。。。。 下面是串口驱动例子和其GPS测试程序源码 .....
