c语言 GPS nmealib学习笔记

0.nmealib简介nmealib是一个基于C语言的用于nmea协议的开源库。虽然nmea体积小巧，但是却具备了不少功能。分析NMEA语句并把结果保存在合适的C语言结构体中。除了解析NMEA语句之外，还可以产生NMEA语句。支持多种NMEA语句，包括GPGGA, GPGSA, GPGSV, GPRMC, GPVTG。解析算法层次严谨。附加地理学相关功能，可支持导航等数据工作。更多介绍请参考以下链接http://nmea.sourceforge.net/#downloads1.目录介绍nmealib的目录还是非常清晰的，下面简单介绍一下。include\nmealib文件夹中存在nmealib相关的头文件src文件夹存放nmealib相关源文件，该文件夹中的内容和include\nmealib文件夹相对应samples文件夹存放若干例子，一些简单易懂的例子。

#include <nmea/nmea.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>int main()
{// 被测试的GPS模块输出数据，仅有GPRMC格式char gps_str[] = "$GPRMC,013257.00,A,3129.51829,N,12022.10562,E,0.093,,270813,,,A*7A\r\n";nmeaINFO info;                  // nmea协议解析结果结构体nmeaPARSER parser;              // nmea协议解析载体nmea_zero_INFO(&info);          // 填入默认的解析结果nmea_parser_init(&parser);      // 为解析载体分配内存空间// 调用函数完成GPS信息解析，最终结果保留于info数组中if( (nmea_parse(&parser, gps_str, (int)strlen(gps_str), &info)) > 0 ){printf("longitude   %.5f\r\n",info.lon);printf("latitude    %.5f\r\n",info.lat);printf("speed       %.2f\r\n",info.speed);}nmea_parser_destroy(&parser);   // 释放解析载体的内存空间return 0;
}

利用nmealib解析GPS模块的输出结果大致可以分为三步，第一步定义和初始化GPS信息结构体和解析载体结构体，第二步调用nmea_parse函数完成解析工作，第三步释放解析载体所占用的内存空间。如果仔细查看nmea_parser_init部分的代码，便会发现函数中使用了C标准库的malloc函数，该函数会在RAM中的heap空间开辟一个空间，这就需要使用完该载体之后立刻释放，所以nmea_parser_init和nmea_parser_destroy需要成对出现。

nmeaINFO是一个很关键的结构体，该结构体中保存了nmea语句解析的结果。例如lat代表纬度，lon代表精度，speed代表速度。需要注意的是lat和lon的数值格式和百度地图的格式是有区别的，而速度的单位为KM/H，相对于“节”这个单位，公里每小时要好理解的多。

GPS模块可以输出的内容很多，但是最基本的信息可通过GPRMC获得。GPRMC的具体格式如下内容所示：

$GPRMC,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>,<12>*hh

<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，以正北为参考基准，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)

<12> 模式指示(仅NMEA0183 3.00版本输出，A=自主定位，D=差分，E=估算，N=数据无效)

在不同的情况下测试GPS模块，可以获得以下三种不同形式的输出内容：

1） $GPRMC,013257.00,A,3129.51829,N,12022.10562,E,0.093,,270813,,,A*7A\r\n

2） $GPRMC,022649.00,V,,,,,,,020913,,,N*7F\r\n

3） $GPRMC,,V,,,,,,,,,,N*53\r\n

第一种：GPS定位成功，输出正确的GPS位置信息和对地速度信息。

第二种：GPS定位异常，只有UTC时间信息，其中V代表定位错误。

第三种：GPS定位异常，甚至没有UTC时间信息，其中V代表定位错误。

通过测试，nmealib处理第一种情况没有任何问题，但是连续处理第二种和第三种情况会产生问题，产生问题的主要原因是动态开辟的空间没有被释放。解决该问题需要修改nmealib的源代码，这种修改是有难度的。

如果不想修改nmealib源代码，可以在串口接收GPS输出内容时直接过滤带有V的字符串，这种方法简单有效，同样可以获得准确的GPS坐标信息。

3.若干注意点

3.1 重置解析载体缓冲区

由于nmealib虽然使用C语言，但是相关测试环境均基于PC环境，所以在嵌入式环境下需要对相关参数(宏定义)进行修改。例如context.h文件中，定义了待处理的nmea缓冲区的大小，相关宏定义如下

#define NMEA_DEF_PARSEBUFF (1024)

#define NMEA_MIN_PARSEBUFF (256)

示例代码的分析中提到，解析载体parser通过动态内存分配的方法开辟空间，该空间位于RAM空间中的heap部分，如果heap部分设置的太小，将会导致MCU进入不可预知的状态或者直接掉入断言中。

在编译器设置中，option->linker，cstack和heap的大小设置如下图所示，此时heap的大小仅有512个字节，而解析载体却需要1024个字节，那么分配内存时势必会产生问题，而工程的编译却不会有任何问题。

4.总结

nmealib的使用可以缩短GPS的开发周期，这里只是简单的举例了nmealib的基本功能，更多的功能可以查看samples文件夹中的例子，并在实践中不断熟悉提高。