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/#downloads
1.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。
2.示例代码#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;
}
图1 程序输出结果
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。typedef struct _nmeaINFO
{
int smask; /**< Mask specifying types of packages from which data have been obtained */
nmeaTIME utc; /**< UTC of position */
int sig; /**< GPS quality indicator (0 = Invalid; 1 = Fix; 2 = Differential, 3 = Sensitive) */
int fix; /**< Operating mode, used for navigation (1 = Fix not available; 2 = 2D; 3 = 3D) */
doublePDOP; /**< Position Dilution Of Precision */
doubleHDOP; /**< Horizontal Dilution Of Precision */
doubleVDOP; /**< Vertical Dilution Of Precision */
doublelat; /**< Latitude in NDEG - +/-. */
doublelon; /**< Longitude in NDEG - +/-. */
doubleelv; /**< Antenna altitude above/below mean sea level (geoid) in meters */
doublespeed; /**< Speed over the ground in kilometers/hour */
doubledirection;/**< Track angle in degrees True */
doubledeclination; /**< Magnetic variation degrees (Easterly var. subtracts from true course) */
nmeaSATINFO satinfo; /**< Satellites information */
} nmeaINFO;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。
图2 不合适的HEAP大小设置 if(0 == (parser->buffer = malloc(buff_size)))
nmea_error("Insufficient memory!"); //此时会发生内存分配错误
else
{
parser->buff_size = buff_size;
resv = 1;
}在这种情况下可以适当减少缓冲区的大小，例如修改如下：
#define NMEA_DEF_PARSEBUFF(256)
#define NMEA_MIN_PARSEBUFF(128)
同时可以把HEAP空间大小的调整一下。
图3 合适的HEAP大小设置
当然缓冲区的大小也是视情况而定，若GPS模块仅输出GPRMC语句，那么256字节的缓冲区已经足够了。但是如果GPS模块输出GPGGA, GPGSA, GPGSV, GPRMC, GPVTG等多种数据，那么256字节的缓冲区也有可能不够使用。
3.2 注意nmeaINFO结构体大小
nmeaINFO结构体左右360字节，若该结构体类型的变量势必会占用较多的CSTACK（全局变量的情况除外），在嵌入式编程中像nmeaINFO类型的变量也可算的上是中型“人物”了。所以在调试的过程中可以打开IDE的stack查看功能（进入debug模式，view->stack），观察当前函数的CSTACK使用情况，尤其要注意CSTACK越界的情况。
图4 查看CSTACK空间占用情况
从上图可以看出，CSTACK的大小为2048字节（2K），此时被占用752字节，占用率为36%，完全在可以接受的范围内。
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。
示例工程链接：百度网盘
http://pan.baidu.com/share/link?shareid=2562412142&uk=3707837393
简要说明：IAR ARM 6.5 simulator
最后感谢我的同事utopiaprince，我从他那里学到很多东西，也帮助我解决了很多“疑难杂症”。 又见楼主来送福利的，很快就用这个 Flyback 发表于 2013-10-17 17:04 static/image/common/back.gif
又见楼主来送福利的，很快就用这个
这个的确非常好用，比其他的代码稳定的多了！ 以前自己写过一段，只解析了最基本的一些信息。
这个库都提供了那些功能啊？比如计算距离，日落日出的有没有？ AIHHLI 发表于 2013-10-17 18:43 static/image/common/back.gif
以前自己写过一段，只解析了最基本的一些信息。
这个库都提供了那些功能啊？比如计算距离，日落日出的有没 ...
计算距离是有的，但是日出日落好像没有找到过。 xukai871105 发表于 2013-10-17 19:02 static/image/common/back.gif
计算距离是有的，但是日出日落好像没有找到过。
哦，那再请问一下是否知道计算距离是使用什么算法？还有精度怎么样？
AIHHLI 发表于 2013-10-17 20:19 static/image/common/back.gif
哦，那再请问一下是否知道计算距离是使用什么算法？还有精度怎么样？
有计算直线距离的算法，也有考虑地球曲面的算法
至于精度吗，我不知道你什么意思了。 xukai871105 发表于 2013-10-17 21:53 static/image/common/back.gif
有计算直线距离的算法，也有考虑地球曲面的算法
至于精度吗，我不知道你什么意思了。 ...
-_-!
我的意思是误差....不好意思。 好东东，收藏 好东东，收藏 这个帖子顶的人倒是不多啊！ http://nmea.sourceforge.net/#downloads
打不开的 可以打开的，我又尝试了一下！
之前也被处理GPS数据问题困扰过 试试楼主的方法 这个库不错 4058665 发表于 2014-1-17 12:37
之前也被处理GPS数据问题困扰过 试试楼主的方法
这个简单易用，稳定可靠！ 收藏学习！~ 要是搞个linux的GPS导航就爽了，现在导航用的都是CE的多 xi_liang 发表于 2014-1-17 17:26
要是搞个linux的GPS导航就爽了，现在导航用的都是CE的多
这个应该弄起来也不难，就用这个库，用树莓派也是可以的！ 这个是很不错呀,之前自己写了一个,感觉不全面,这下可有得参考了,谢谢LZ分享 不错，收藏了。有空自己也做一个。 好东西，先留着，以后用 好东西值得收藏
GPS nmealib学习笔记 好东西 nmealib内存泄漏在paser.c中
case GPRMC:
if(0 == (node->pack = malloc(sizeof(nmeaGPRMC))))
goto mem_fail;
node->packType = GPRMC;
if(!nmea_parse_GPRMC(
(const char *)parser->buffer + nparsed,
sen_sz, (nmeaGPRMC *)node->pack))
{
free(node->pack);
free(node);
node = 0;
}
break;
上面那个free(node->pack) 是我加上去的，相应几种nmea语法都要加 nmealib源文件，没任何修改 boycn 发表于 2014-6-30 15:28
nmealib内存泄漏在paser.c中
case GPRMC:
if(0 == (node->pack = malloc(size ...
有的时候GPS再定位失败的时候也会发出NMEA语句，但是不会解析发导致堆溢出。
这个我知道，但是没有写在帖子中，后来就渐渐就忘了。
多谢提醒，亲爱的坛友! 大部分数据都是双精度浮点，单片机一般不这么折腾。 示例工程链接：百度网盘
http://pan.baidu.com/share/link? ... 2&uk=3707837393
楼主，你这个工程已经删除，能发一份给我不。谢谢。 标记 这个好 Shaw.Embedi 发表于 2014-8-2 15:10
示例工程链接：百度网盘
http://pan.baidu.com/share/link? ... 2&uk=3707837393
一个IAR MSP的工程，你要根据实际情况进行修改。 Shaw.Embedi 发表于 2014-8-2 15:10
示例工程链接：百度网盘
http://pan.baidu.com/share/link? ... 2&uk=3707837393
对源码有少量的修改，请确认modify by xukai部分 xukai871105 发表于 2014-8-3 21:55
对源码有少量的修改，请确认modify by xukai部分
刚接触学习GPS模块，这个对我帮助很大。谢谢。 楼主您好，我用MDK，一直报
..\Output\STM32-GPS.axf: Error: L6218E: Undefined symbol time (referred from time.o).
这个错误，不知怎么弄，麻烦楼主提点一下，谢谢！ 谢谢分享！调试GPS的利器啊！ 先收藏，以后肯定用得着 shenrongze 发表于 2014-9-3 22:07
楼主您好，我用MDK，一直报
..\Output\STM32-GPS.axf: Error: L6218E: Undefined symbol time (referred fr ...
抱歉，我很少使用Keil，所以无法直接回答你这个问题。
不过直觉告诉我，这个问题是不是一个 时间问题，好像是解析日期时间的函数，我记得我当时注释了该部分。 xukai871105 发表于 2014-9-4 08:28
抱歉，我很少使用Keil，所以无法直接回答你这个问题。
不过直觉告诉我，这个问题是不是一个 时间问题，好 ...
用了你示例工程里面的源码，果然没有这个报错了。
再细读了，谢谢~~ MARK,用lib方便不少，代码规范很多 赞啊。。。。。 好东西，谢谢分享， 谢谢楼主的资料，正好需要，多谢了 学习了
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