Парсинг NMEA GNSS для микроконтроллеров и встраиваемых систем

в 19:01, , рубрики: C, GNSS, gps, Программирование, программирование микроконтроллеров

Парсинг NMEA GNSS для микроконтроллеров и встраиваемых систем - 1

Попал в руки OpenCPU модуль L218. Кроме всего прочего, он имеет на борту GNSS. Соответственно возникла потребность в разборе NMEA фрейма. Поставляемое SDK заточено под «C code», и т.к править кучу Makefile-в было лениво, попытки использовать готовые проекты провалились.

Тогда пришлось написать свою реализацию разбора NMEA сообщений. На эту не самую умную и интересную задачу, пришлось потратить свободный вечер. Будет приятно, если кому-то понадобиться решить похожую задачу и этот пример с этим поможет.

Имеющийся модуль посылал 5 типов сообщений: GGA, GSA, GSV, VTG, RMC.

Подробное описание можно почитать в спецификации. Например здесь.

Преступим непосредственно к разбору

Создатим структуру для храния формата разбора и типа фрейма:

typedef struct {
	char header[15];
	eGnssNmeaMsgType type;
	char format[NMEA_MESSAGE_MAX_LEN];
}sNmeaParcer;

Наполним данными:

sNmeaParcer nmeaParcer[NMEA_MESSAGE_MAX] = {
		{"GGA", GGA__, "%2d%2d%2d.%*3d,%f,%c,%f,%c,%d,%d,%f,%f,%c"},
		{"GSA", GSA__, "%c,%i,%*i,%*i,%*i,%*i,%*i,%*i,%*i,%*i,%*i,%*i,%*i,%*i,%f,%f,%f"},
		{"GSV", GSV__, "%3d,%3d,%3d,%3d,%f,%f,%i"},
		{"VTG", VTG__, "%f,%c,%*d,%*c,%f"},
		{"RMC", RMC__, "%2d%2d%2d.%*3d,%*c,%f,%c,%f,%c,%f,%f,%2d%2d%2d"}
};

И создадим тестовые сообщения (нам же надо это как-то проверить):

char nmea_buffer[NMEA_MESSAGE_MAX][NMEA_MESSAGE_MAX_LEN] = {
		{"$GNGGA,094650.000,5548.6477,N,03750.0997,E,1,11,1.00,274.4,M,14.3,M,,*76"},
		{"$GPGSA,A,3,03,17,19,12,14,01,32,11,22,,,,1.35,1.00,0.91*07"},
		{"$BDGSV,1,1,04,09,41,070,28,12,36,240,,11,31,308,31,17,10,072,*64"},
		{"$GNVTG,190.77,T,,M,15.8,N,0.00,K,A*2B"},
		{"$GNRMC,093005.000,A,5548.6223,N,03750.1092,E,0.4,0.6,291117,0,0,A*7C"}
};

Разбор состоит из одной единственной функции:

bool gpsParceNmeaRaw(char *pData) {
	bool result = false;
	uint8_t msgType = 0;
	char data[NMEA_MESSAGE_MAX_LEN] = {0};
	uint16_t len = 0;
	//
	int dd = 0;
	float ss = 0;
	char mode_c = 'A';	// automatic
	int mode_int = 1; // no fix
	float vdop, hdop, pdop;
	struct tm timeStruct;
	float lat, lon, height;
	char lat_sign, lon_sign, height_units;
	int precision, satellites;
	int message_counter = 0;
	int message_current = 0;
	int total_sv_view = 0;
	int sv_prn_number = 0;
	float elevation_degrees = 0;
	float azimuth_degrees = 0;
	int snr_db_value = 0;
	//
	float track_made_good = 0;
	char fixet_text_T = 0;
	//
	float speed = 0;
	float course_over_ground = 0;
	char *pChar = 0;
	len = strlen(pData);
	if(len == 0) {
		return false;
	}

	uint16_t index = 0;
	uint16_t repIndex = 0;
	while(index < len) {
		if(repIndex > 0) {
			if(pData[index] == ',') {
				if(data[repIndex-1] == ',') {
					data[repIndex++] = '0';
				}
			}
		}
		data[repIndex++] = pData[index];
		index++;
	}
	pData = data;

	for(msgType = 0; msgType < NMEA_MESSAGE_MAX; msgType++) {
		if(strstr (pData, (char*)nmeaParcer[msgType].header) != NULL) {
			printf("Header found [%s]rn", nmeaParcer[msgType].header);

			pChar = strchr(pData, ',');
			if(pChar != NULL) {

				switch(nmeaParcer[msgType].type) {
				case GGA__: //	$GNGGA,094650.000,5548.6477,N,03750.0997,E,1,11,1.00,274.4,M,14.3,M,,*76
					sscanf(pChar+1, nmeaParcer[msgType].format,
							&timeStruct.tm_hour, &timeStruct.tm_min, &timeStruct.tm_sec,
							&lat, &lat_sign, &lon, &lon_sign, &precision, &satellites, &hdop, &height, &height_units);
					dd = (int)((float)(lat)/100); //37
					ss = (float)(lat) - (dd * 100); // 50,1122
					lat = dd + (ss/60); //31.6227773333333333
					if(lat != 0) {
						if (lat_sign == 'S') {
							lat = (0-lat);
						}
					}
					dd = (int)((float)(lon)/100); //37
					ss = (float)(lon) - (dd * 100); // 50,1122
					lon = dd + (ss/60); //31.6227773333333333
					if(lon != 0) {
						if (lon_sign=='S') {
							lon = (0-lon);
						}
					}
					printf("NMEA: parcing raw: %d,%d,%d,%f,%c,%f,%c,%d,%d,%f,%f,%drn",
							timeStruct.tm_hour, timeStruct.tm_min, timeStruct.tm_sec,
							lat, lat_sign, lon, lon_sign, precision, satellites, hdop, height, height_units);
					return true;
					break;
				case GSA__ : //	$GPGSA,A,3,03,17,19,12,14,01,32,11,22,,,,1.35,1.00,0.91*07
					sscanf(pChar+1, nmeaParcer[msgType].format, &mode_c, &mode_int,
							&pdop, &hdop, &vdop);
					printf("NMEA: parcing raw: %c,%i,%f,%f,%frn", mode_c, mode_int, pdop, hdop, vdop);
					return true;
					break;
				case GSV__ : //	$BDGSV,1,1,04,09,41,070,28,12,36,240,,11,31,308,31,17,10,072,*64
					sscanf(pChar+1, nmeaParcer[msgType].format,
							&message_counter, &message_current, &total_sv_view, &sv_prn_number,
							&elevation_degrees, &azimuth_degrees, &snr_db_value);
					printf("NMEA: parcing raw: %i,%i,%i,%i,%f,%f,%irn", message_counter, message_current, total_sv_view, sv_prn_number, elevation_degrees, azimuth_degrees, snr_db_value);
					return true;
					break;
				case VTG__ : //	$GNVTG,190.77,T,,M,15.12,N,0.00,K,A*2B
					sscanf(pChar+1, nmeaParcer[msgType].format, &track_made_good, &fixet_text_T, &speed); //!!!
					printf("NMEA: parcing raw: %f,%c,%frn", track_made_good, fixet_text_T, speed);
					return true;
					break;
				case RMC__: //	$GNRMC,093005.000,A,5548.6223,N,03750.1092,E,0.4,0.46,291117,0,0,A*7C
					sscanf(pChar+1, nmeaParcer[msgType].format,
							&timeStruct.tm_hour, &timeStruct.tm_min, &timeStruct.tm_sec,
							&lat, &lat_sign, &lon, &lon_sign, &speed, &course_over_ground,
							&timeStruct.tm_mday, &timeStruct.tm_mon, &timeStruct.tm_year);
					printf("NMEA: parcing raw: %d.%d.%d %f %frn",
							timeStruct.tm_mday, timeStruct.tm_mon, timeStruct.tm_year,
							speed, course_over_ground);
					return true;
					break;
				case UNKNOWN__ :
					break;
				default : break;
				}
			}
		}
	}
	return result;
}

Работает так:

int main(void) {
	int i = 0;
	char nmea_buffer[NMEA_MESSAGE_MAX][NMEA_MESSAGE_MAX_LEN] = {
			{"$GNGGA,094650.000,5548.6477,N,03750.0997,E,1,11,1.00,274.4,M,14.3,M,,*76"},
			{"$GPGSA,A,3,03,17,19,12,14,01,32,11,22,,,,1.35,1.00,0.91*07"},
			{"$BDGSV,1,1,04,09,41,070,28,12,36,240,,11,31,308,31,17,10,072,*64"},
			{"$GNVTG,190.77,T,,M,15.8,N,0.00,K,A*2B"},
			{"$GNRMC,093005.000,A,5548.6223,N,03750.1092,E,0.4,0.6,291117,0,0,A*7C"}
	};

	printf("NMEA: startParcerrn");

	while(i<NMEA_MESSAGE_MAX) {
		printf("NMEA: message -%srn", nmea_buffer[i]);
		gpsParceNmeaRaw((char*)nmea_buffer[i]);
		i++;
	}

	printf("NMEA: ENDrn");

	return EXIT_SUCCESS;
}

В процессе оказалось, sscanf не умеет пропускать параметры с неопределенным типом. Что стало небольшой проблемой, т.к. многие gnss модули целиком пропускают параметр, в случае его невалидности.

Например: 1,,,5

Пришлось данные копировать в промежуточный буфер — char data[NMEA_MESSAGE_MAX_LEN]
И принудительно вставлять нули.

Проект на github

Автор: Khomin

Источник

Поделиться

* - обязательные к заполнению поля