隨著GPS（全球定位系統(tǒng)）和便攜移動(dòng)設(shè)備的飛速發(fā)展，各種各樣以GPS為基礎(chǔ)的便攜式定位系統(tǒng)相繼出現(xiàn)。嵌入式Linux以其開放性、安全性、健壯性和 穩(wěn)定性越來越成為各種便攜設(shè)備的主要開發(fā)平臺(tái)，因此GPS模塊與嵌入式Linux平臺(tái)之間的通信成了實(shí)現(xiàn)定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

　　GPS模塊與嵌入式Linux平臺(tái)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，大多采用異步串行傳送方式，GPS作為終端設(shè)備（DTE）與嵌入式平臺(tái)之間通過RS-232C串行通 信接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。因此，與GPS的數(shù)據(jù)通信在實(shí)現(xiàn)上即是LinuX下的串口編程，對(duì)于兩者之間的通信協(xié)議，可選的協(xié)議有很多種，而NMEA0183是目前普遍采用的一種。

　　1 NMEA0183通信協(xié)議

　　NMEA0183是GPS數(shù)據(jù)的通信協(xié)議，GPS的通信協(xié)議有很多種，但目前絕大多數(shù)GPS模塊生產(chǎn)廠商都采用NMEA0183協(xié)議作為其遵循的標(biāo)準(zhǔn)，因此在實(shí)現(xiàn)GPS與嵌入式Linux平臺(tái)之間的通信時(shí)，應(yīng)先對(duì)NMEA0183協(xié)議有一定的了解。

　　（1）NMEA0183的通信參數(shù)。波特率：4800baud；數(shù)據(jù)位：8；奇偶校驗(yàn)：無；停止位：1位。

　　（2）NMEA0183的報(bào)文格式。NMEA 0183協(xié)議報(bào)文的語句串（ASCII字符）格式全部信息如圖1。

　　$AAXXX ，ddd …… ，ddd *hh 《CR》《LF》

　　圖1 NMEA0183的報(bào)文格式

　　圖1中具體內(nèi)容：$為串頭，表示串開始；AA為識(shí)別符；XXX為語句名；ddd.。.ddd為數(shù)據(jù)字段，字母或數(shù)字；*表示串尾；hh表示$與*之間所有字符代碼的校驗(yàn)和；《CR》為回車控制符；《LF》為換行控制符。

　　在實(shí)際的GPS應(yīng)用中，并不會(huì)用到NMEA的全部信息，而是根據(jù)具體的需要，從中選取有用的信息，忽略其余的信息內(nèi)容。

　　例如：$GPRMC，152252，A，2513.3072，N，10346.3723，E，0.0，230.4，250503，1.3，W，A，* 02

　　其中，$GPRMC為串頭，表示此語句為定位語句；“*”之前的內(nèi)容為數(shù)據(jù)字段，“152252”為UTC24小時(shí)制的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，格式為“時(shí)時(shí)/分分/秒 秒”；“A”表示信號(hào)接收狀態(tài)，“A”表示接收正常，也可能為“V”，則表示一個(gè)警告，與衛(wèi)星通信不正常；“2513.3072”表示緯度值；“N”標(biāo)明 南北半球，“N”表示北緯，“S”表示南緯；“10346.3723”表示經(jīng)度值；“E”標(biāo)明東西半球，“E”表示東經(jīng)，“W”表示西經(jīng)；“0.0”表示 速度；“230.4”表示方位角，它的范圍為000.0-359.9；“251205”表示UTC標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的日期，格式為“日日/月月/年年 ”；“1.3”表示磁偏角，范圍為000.0-180.0；“W”表示地磁變化方向。

　　2 GPS數(shù)據(jù)的采集

　　嵌入式Linux平臺(tái)下的GPS數(shù)據(jù)采集涉及到Linux串口編程技術(shù)，因此首先介紹Linux串口編程的相關(guān)知識(shí)，再給出一個(gè)簡(jiǎn)單的代碼段，實(shí)現(xiàn)GPS定位信息的獲取。

　　2.1 Linux串口通信

　　在Linux操作系統(tǒng)中，所有的設(shè)備都是被當(dāng)作文件來進(jìn)行操作的，所有的設(shè)備以設(shè)備文件的形式存儲(chǔ)在目錄/dev/下，串口的設(shè)備文件為/dev/ttyS*，其中，ttyS0為串口一，ttyS1為串口二，以此類推。

　　Linux下定義了一個(gè)查詢和操縱終端的標(biāo)準(zhǔn)接口，該接口被稱為termios，在系統(tǒng)頭文件《termios.h》中定義。它包括一個(gè)數(shù)據(jù) 結(jié)構(gòu)和一系列操縱這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的函數(shù)組成。有關(guān)串口的所有參數(shù)配置都保存在接口termios的結(jié)構(gòu)struct termios中，該結(jié)構(gòu)定義如下：

　　其中的c_flag成員是用來控制輸入處理選項(xiàng)的，它將影響到終端驅(qū)動(dòng)程序在把輸入發(fā)送給程序前是否對(duì)其進(jìn)行處理，及怎樣對(duì)其進(jìn)行處理。c_oflag成 員是用來控制輸出數(shù)據(jù)的處理，并決定在發(fā)送輸出數(shù)據(jù)到顯示屏和其他輸出設(shè)備之前，終端驅(qū)動(dòng)程序是否以及如何來處理它們。c_oflag用于存放各種決定終 端設(shè)備硬件特性的控制標(biāo)志。存放在c_lflag中的本地模式標(biāo)志用來操縱這樣的一些終端特性，比如是否將輸入字符顯示到顯示屏上。c_cc包含了特殊字符序列的值，比如^（退出）和^H（刪除），以及它們所代表的操作。除了上面的這個(gè)包含串口參數(shù)配置的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之外，termios中還包含許多控制串口 特性的函數(shù)。其中基本的函數(shù)如：tcgetattr（）和tcsetattr（）。tcgetattr（）用來初始化一個(gè)termios數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，之后可 使用其它的函數(shù)來操縱由tcgetattr（）返回的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。完成這些操作后，使用tcsetattr（）來更新串口的設(shè)置。

　　其它對(duì)串口的打開、關(guān)閉、讀取功能與其它的文件操作一致，使用open（）、close（）、read（）函數(shù)完成。

　　在采集GPS數(shù)據(jù)的過程中，需對(duì)所讀取的數(shù)據(jù)進(jìn)行鑒別區(qū)分，只選取其中有用的信息進(jìn)行處理而忽略其余的信息，這需要根據(jù)NMEA0183協(xié)議中規(guī)定的語句格式來進(jìn)行篩選。

　　2.2 GPS中定位信息的獲取舉例

　　在嵌入式Linux系統(tǒng)中進(jìn)行串口編程，讀取GPS數(shù)據(jù)的定位信息。

　　以上代碼只是GPS輸出數(shù)據(jù)中定位信息提取的關(guān)鍵代碼，要完成進(jìn)一步的完整功能還需編寫大量的代碼，這里就不一一列出。

　　3 結(jié)束語

　　GPS設(shè)備與嵌入式Linux平臺(tái)之間的數(shù)據(jù)是實(shí)現(xiàn)嵌入式GIS定位功能的基礎(chǔ)，隨著基于嵌入式Linux的嵌入式GIS的應(yīng)用日益廣泛，GPS數(shù)據(jù)的采 集方法成為一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作，本文針對(duì)GPS數(shù)據(jù)的采集，詳細(xì)分析了目前普遍采用的NMEA0183協(xié)議，并在此基礎(chǔ)上對(duì)嵌入式Linux環(huán)境下的GPS數(shù) 據(jù)采集進(jìn)行舉例分析。