MCS-51單片機與GPS-OEM板的串行通信問題分析

卞嘉睿

【摘要】 在GPS系統(tǒng)中，GPS-OEM板是核心部分，其串行通信有一定的特點?；谶@種認識，本文對MCS-51單片機與GPSOEM板的串行通信問題展開了分析，并結(jié)合問題完成了系統(tǒng)的軟硬件配置，從而提出了系統(tǒng)通信信息的讀取方法，進而為關(guān)注這一話題的人們提供參考。

【關(guān)鍵詞】 MCS-51單片機 GPS-OEM板 串行通信

引言：就目前來看，GPS系統(tǒng)已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)、軍事和交通等行業(yè)得到了應(yīng)用，用戶只需要一臺接收機，就能完成免費信息的獲取。而加強對MCS-51單片機與GPS-OEM板的串行通信問題的研究，則能為GPS系統(tǒng)應(yīng)用提供科學指導(dǎo)。

一、GPS-OEM板的串行通信分析

GPS-OEM板是GPS接收機的核心組成部分，能夠?qū)崿F(xiàn)對接收機的數(shù)據(jù)接收控制。從結(jié)構(gòu)上來看，其包含中央處理器、變頻器、信號通道和存儲器等多個部分，能夠?qū)πl(wèi)星信號進行接收，并且能夠?qū)π盘栠M行變頻、放大和濾波等處理，進而完成對衛(wèi)星的跟蹤、測量和鎖定。利用獲得的衛(wèi)星位置信息，GPS-OEM板也能完成信號傳播時間的測算，并對天線的位置進行計算。由于GPS-OEM板擁有特殊的數(shù)據(jù)輸出格式，所以還要對其與單片機的串行通信問題進行考慮。以GPS25LP為例，其擁有典型的GPS-OEM板結(jié)構(gòu)。用戶在與GPS-OEM板進行連接時，需要利用輸入輸出接口完成信息輸入，然后利用異步串行通信方式完成信息交換。在這一過程中，用戶可以編制輸入語言，并設(shè)定輸出數(shù)據(jù)格式和導(dǎo)航模式，從而順利解讀GPS-OEM板提供的維度、速度和經(jīng)度等定位信息。對于最終用戶來講，則無需進行輸入語句的設(shè)置，可以直接使用設(shè)備的出廠默認狀態(tài)。但是用戶如果想要獲得信息，還要進行輸出語句的讀取。

二、MCS-51單片機與GPS-OEM板串行通信的實現(xiàn)

1、兩種接口的比較。比較TTL接口和RS232C接口可以發(fā)現(xiàn)，二者在通信標準上有一定的差異。對于TTL接口來講，邏輯“0”和“1”分別與0V和系統(tǒng)操作電壓對應(yīng)。對于RS232C接口來講，邏輯“0”和“1”分別與正電壓和負電壓對應(yīng)。所以在進行兩個接口連接的過程中，還要實現(xiàn)接口的有效轉(zhuǎn)換。值得注意的是，GPS-OEM板采用的是異步串行通信方式，將進行NMEA-0183格式的數(shù)據(jù)輸出，所以還要根據(jù)其接口數(shù)據(jù)輸出情況進行轉(zhuǎn)換。目前，GPS-OEM板擁有是多種輸出語句，包含定位數(shù)據(jù)語句、衛(wèi)星狀態(tài)語句和歷書數(shù)據(jù)語句。在這些語句中，常用的主要是定位數(shù)據(jù)語句，結(jié)構(gòu)如下圖1所示。在該結(jié)構(gòu)中，不同符號有不同的意義，如<1>為位置固定時的世界協(xié)調(diào)時時間，<2>為緯度值，<3>為緯度半球，<4>為經(jīng)度值，<5>為經(jīng)度半徑等，并且各自擁有對應(yīng)的格式[1]。在實際應(yīng)用的過程中，只需進行位置信息和時間的提取，即需要獲取<1>、<2>、<4>的信息，以驗證定位數(shù)據(jù)的有效性。

2、接口電平的轉(zhuǎn)換。在進行兩個接口電平轉(zhuǎn)換的過程中，可以使用MAX202芯片。在GPS25LP中，串行口共有2個，其中一個可用于進行差分修正信息的輸入，并完成衛(wèi)星原始信息的輸出。而另一個端口則可以進行輸入語句的設(shè)定，并完成定位語句的輸出。所以，可以將GPS25LP串行口與MSC-51單片機的串行口連接起來，從而實現(xiàn)二者的通信連接。在上電后，GPS系統(tǒng)會在自檢合格后進入衛(wèi)星測量狀態(tài)，然后進行測量信息的輸出。

3、系統(tǒng)個性化配置。在實際應(yīng)用GPS25LP時，由于其擁有4800的波特率，所以還要先將該數(shù)值設(shè)置為單片機串行口波特率。使用的51單片機的外接晶體則為11.0592，所以還要將定時器1設(shè)置為在8位自動重裝，然后根據(jù)波特率完成定時器時長的設(shè)置。完成這些內(nèi)容設(shè)置后，單片機則可以進行計數(shù)，而串行口應(yīng)設(shè)置為8位UART，以進行該種格式的數(shù)據(jù)接收[2]。此外，還應(yīng)允許串行口中斷。完成正確設(shè)置后，可以利用$GPGGA語句完成定位數(shù)據(jù)接收。在系統(tǒng)有特殊要求的條件下，則要完成初始化配置，并做好數(shù)出語句選擇。在初始化中，應(yīng)利用<1>-<4>完成地理位置的設(shè)置，其余格式則可以保持原來的語句格式。此外，還要利用該語句完成OEM板的配置，利用<10>進行波特率的選擇，利用<12>進行PPS的輸出控制。

4、通信信息的讀取。利用該系統(tǒng)進行定位信息讀取時，由于$GPGGA語句中包含基本定位信息，所以能夠使用戶的一般需求得到滿足。利用該語句，能夠完成81個字符的輸出。為使接收程序得到簡化，還應(yīng)利用MCS-51的80H內(nèi)存進行接收到的ASCII碼的存放，其中不包含語句名。在對于輸出的語句進行讀取時，還應(yīng)先完成語句類型的判斷，然后進行數(shù)據(jù)存放。在此基礎(chǔ)上，則要對語句的結(jié)束標志進行確定。由于單片機可以采用中斷方式進行語句接收，所以在系統(tǒng)收到中斷后，可以進行有用消息的挑選。在這一過程中，還應(yīng)先完成消息頭的識別，而不同的消息頭對應(yīng)不同的消息，因此能夠幫助用戶完成消息的選擇[3]。在接收前，還應(yīng)先判斷消息頭是否正確，然后選擇是否接收信息。

結(jié)論：通過分析可以發(fā)現(xiàn)，在解決MCS-51和GPSOEM板的串行通信問題時，還要結(jié)合各自硬件特點確定系統(tǒng)硬件組成，并完成系統(tǒng)關(guān)鍵軟件的設(shè)計，從而通過完成系統(tǒng)個性化配置順利進行定位信息的讀取。因此，相信本對MCS-51和GPS-OEM板串行通信問題展開的分析，能夠為系統(tǒng)的應(yīng)用提供指導(dǎo)。

參 考 文 獻

[1]魏釗. 基于GPS-OEM板和單片機的定位終端開發(fā)[J]. 電子制作，2013，06：5-6.

[2]高學群. 基于GPS-OEM板的液晶GPS定位信息顯示器的設(shè)計[J]. 企業(yè)導(dǎo)報，2010，12：294.

[3]徐小濤. 基于MCS-51單片機的串行通信實現(xiàn)[J]. 計算機與網(wǎng)絡(luò)，2010，19：51-54.