基于Ｗｉｎｄｏｗｓ?。茫诺模牵校討?yīng)用

宋園方

提要本文介紹了Window CE串口讀寫以及GPS報文解析。闡述了串口讀寫數(shù)據(jù)的實現(xiàn)過程，并以GPRMC報文為例，說明從報文中提取有效數(shù)據(jù)的過程。

關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng)；GPS報文；串口；Windows CE

中圖分類號：F49文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

嵌入式系統(tǒng)因為其擁有與應(yīng)用緊密結(jié)合、系統(tǒng)體積小能夠隨意裁剪、實時處理的特點，現(xiàn)已成為生活、工業(yè)、服務(wù)業(yè)、消費電子各領(lǐng)域中不可或缺的一部分。嵌入式系統(tǒng)家族中成員不少，杰出的代表產(chǎn)品有VxWork、Linux、Windows CE等。其中，Windows CE出自微軟，因為其繼承了Windows的系統(tǒng)與應(yīng)用程序相分離的特點，在嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域中搶占先機，獨領(lǐng)風(fēng)騷。GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，由美國國防部研制，具有在海、陸、空進行全方位實時三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。隨著全球定位系統(tǒng)的不斷改進，硬軟件的不斷完善，應(yīng)用領(lǐng)域不斷地開拓，目前已遍及國民經(jīng)濟各部門，并開始逐步深入人們的日常生活。本文通過介紹Windows CE串口應(yīng)用程序的實現(xiàn)以及GPS數(shù)據(jù)報文格式解析，實現(xiàn)了基于Windows CE的GPS應(yīng)用。

一、基于Windows CE串口程序設(shè)計

因為串性傳輸受干擾小、傳輸速度快的優(yōu)點，被大量應(yīng)用到各種外設(shè)與CPU之間的通信上，所以，目前主流的GPS芯片與CPU之間也是采用串口通信的。Windows CE已經(jīng)為開發(fā)者提供了現(xiàn)成的API。Windows CE中用于打開串口的API 函數(shù)為CreateFile，其原型為：

HANDLE CreateFile （

LPCTSTR lpFileName，//將要打開的串口邏輯名，如COM1 或COM2

DWORD dwAccess，//指定串口訪問的類型，可以是讀取、寫入或兩者并列

DWORD dwShareMode，//指定共享屬性，由于串口不能共享，該參數(shù)必須置為0

LPSECURITY_ATTRIBUTES lpsa，//引用安全性屬性結(jié)構(gòu)，缺省值為NULL

DWORD dwCreate，//創(chuàng)建標(biāo)志，對串口操作該參數(shù)必須置為OPEN EXISTING

DWORD dwAttrsAndFlags，//屬性描述，用于指定該串口是否可進行異步操作

HANDLE hTemplateFile//指向模板文件的句柄，對串口而言該參數(shù)必須置為NULL

）；

讀串口的API為ReadFile，其原型為：

BOOL ReadFile（

HANDLE hFile，//要讀串口的句柄

LPVOID lpBuffer，//接收數(shù)據(jù)buffer 的指針

DWORD nNumberOfBytesToRead，//讀取數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)

LPDWORD lpNumberOfBytesRead，//實際讀取數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)

LPOVERLAPPED lpOverlapped //重疊操作時該參數(shù)指向一個OVERLAPPED結(jié)構(gòu)，同步操作時該參數(shù)為NULL

）；

打開串口后，需要對串口進行一些初始化配置工作。這需要通過一個DCB結(jié)構(gòu)來進行。DCB結(jié)構(gòu)包含了諸如波特率、數(shù)據(jù)位數(shù)、奇偶校驗和停止位數(shù)等信息。在查詢或配置串口的屬性時，都要用DCB結(jié)構(gòu)來作為緩沖區(qū)。一般用CreateFile打開串口后，可以調(diào)用GetCommState函數(shù)來獲取串口的初始配置。要修改串口的配置，應(yīng)該先修改DCB結(jié)構(gòu)，然后再調(diào)用SetCommState函數(shù)設(shè)置串口。

除了在BCD中的設(shè)置外，程序一般還需要設(shè)置I/O緩沖區(qū)的大小和超時。Windows CE同Windows系統(tǒng)一樣，用I/O緩沖區(qū)來暫時存放串口輸入和輸出的數(shù)據(jù)。調(diào)用SetupComm函數(shù)可以設(shè)置串行口的輸入和輸出緩沖區(qū)的大小。

在讀寫串口時，由于硬件或是緩存等問題，會出現(xiàn)超時現(xiàn)象。在串口程序設(shè)計時，要有相應(yīng)的處理。超時設(shè)置的作用是在規(guī)定的時間內(nèi)沒有讀入或發(fā)送出指定數(shù)量的字符，則讀或?qū)懙牟僮鲿K止?？梢杂肎etCommTimeouts函數(shù)查詢當(dāng)前的超時設(shè)置，該函數(shù)會填充一個COMMTIMEOUTS結(jié)構(gòu)。調(diào)用SetCommTimeouts可以用某一個COMMTIMEOUTS結(jié)構(gòu)的內(nèi)容來設(shè)置超時。

從串口讀出數(shù)據(jù)后，我們就可以對GPS數(shù)據(jù)報文進行解析了。

二、GPS報文解析

GPS的數(shù)據(jù)有多種報文格式，分別有GPRMC、GPGSV、GPGSA、GPGGA。GPR-

MC為推薦定位信息，GPGSV為可視衛(wèi)星狀態(tài)輸出語句，GPGSA為GPS精度指針及使用衛(wèi)星格式GPGGA為GPS固定數(shù)據(jù)輸出語句。

報文數(shù)據(jù)中有些數(shù)據(jù)是重復(fù)的，在解析GPS報文的時候，沒有必要將所有的報文都解析，根據(jù)應(yīng)用的需要，只解析所需數(shù)據(jù)即可。如本文涉及到的應(yīng)用只需要經(jīng)度、緯度，所以，我們只解析GPRMC報文就足夠了。如下是GPRMC報文數(shù)據(jù)格式和描述。其他應(yīng)用所需報文數(shù)據(jù)及其相關(guān)報文數(shù)據(jù)描述，本文不再贅述。

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

（1）標(biāo)準(zhǔn)定位時間（UTC time）格式：時時分分秒秒.秒秒秒（hhmmss.sss）

（2）定位狀態(tài)，A=數(shù)據(jù)可用，V=數(shù)據(jù)不可用

（3）緯度，格式：度度分分.分分分分（ddmm.mmmm）

（4）緯度區(qū)分，北半球（N）或南半球（S）

（5）經(jīng)度，格式：度度分分.分分分分

（6）經(jīng)度區(qū)分，東（E）半球或西（W）半球

（7）相對位移速度，0.0至1851.8knots

（8）相對位移方向，000.0至359.9度

（9）日期，格式：日日月月年年（ddmmyy）

（10）磁極變量，000.0至180.0

（11）度數(shù)

（12）Checksum.（檢查位）

因為串口收到的數(shù)據(jù)是GPS的全部報文，根據(jù)設(shè)計，我們只提取GPRMC報文。GPS報文數(shù)據(jù)是ASCⅡ碼，在應(yīng)用時，需要將其轉(zhuǎn)換成數(shù)值，便于在程序中進行運算和對比。圖1是從GPRMC報文中提取經(jīng)度、緯度的具體流程，以及處理GPRMC報文，將維度、維度區(qū)分，經(jīng)度、經(jīng)度區(qū)分，提取出來部分代碼。（圖1）

得到經(jīng)度和緯度后，可以簡單地做些應(yīng)用，但是要達(dá)到商用GPS應(yīng)用要求還需要進一步完善，如在短時間內(nèi)GPS沒有定位，則需要經(jīng)緯度推算等設(shè)計。

本文介紹了基于Windows CE串口讀取數(shù)據(jù)以及GPS報文解析的實現(xiàn)。該設(shè)計成功用于某便攜式導(dǎo)航產(chǎn)品的電子狗功能中，實現(xiàn)了系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前經(jīng)緯度對指定地點距離進行判斷。串口讀取GPS數(shù)據(jù)方案在嵌入式領(lǐng)域中應(yīng)用很廣泛，如車載、手持產(chǎn)品中都有應(yīng)用。Windows CE已成為嵌入式系統(tǒng)的主流，其快速、模塊化的開發(fā)方式，為開發(fā)者開發(fā)應(yīng)用程序提供了規(guī)范、快速的框架。

（作者單位：西安歐亞學(xué)院信息工程學(xué)院）

參考文獻(xiàn)：

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