GPS與PDA的串口通信研究

張欣然

（中國石油大港油田分公司信息中心，天津 300280）

1 引言

隨著企業(yè)信息化進程的推進，無論是哪個管理相關(guān)部門，都希望從工作的現(xiàn)場得到最新的數(shù)據(jù)，并對這些新的數(shù)據(jù)進行綜合的分析。然而，不同的控制器來自不同的廠商，通過不同的標準，組成各自需要的系統(tǒng)，并進行控制，各個控制系統(tǒng)形成了互不相連的自動化孤島，因為很多數(shù)據(jù)無法整體的采集到并進行整體的分析與研究。從而更無法建立統(tǒng)一的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)平臺，難以實現(xiàn)管理控制的一體化。

2 GPS數(shù)據(jù)提取方法

GPS數(shù)據(jù)提取方法分為兩個步驟：第一步，GPS數(shù)據(jù)的捕獲；第二步，GPS數(shù)據(jù)的解析。前者采用串口通信的方式把GPS接口與主機相連接，利用VC++的MSComm控件實現(xiàn)對串口編程，捕獲GPS接收機所發(fā)送的數(shù)據(jù)；后者根據(jù)捕獲的GPS數(shù)據(jù)幀格式中的幀頭確定要給哪個數(shù)據(jù)幀進行數(shù)據(jù)的解析，然后根據(jù)數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)中的內(nèi)容提取所需要的信息。

VC++6.0提供的MSComm控件可以通過串行端口捕獲GPS信號接受機所發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，為應用程序提供串行通信的功能。MSComm控件串口通信編程的基本流程如圖1所示：

現(xiàn)以”$GPRMC”數(shù)據(jù)幀解析為例，首先針對串口通信下捕獲的GPS數(shù)據(jù)，判定幀頭是”$GPRMC”，其次根據(jù)所需要的信息（例如經(jīng)緯度、時間、速度等）確定需要提取該幀頭后的數(shù)據(jù)幀中哪些字段的內(nèi)容，最后對所提取出來的內(nèi)容進行恰當?shù)淖儞Q，服務于后續(xù)的具體應用。

3 串口通信

3.1 Linux下串口通信基本原理

Linux系統(tǒng)將設備和文件的操作都作為對文件的處理，所以對設備的操作，內(nèi)核會返回一個文件描述符，需要將其作為參數(shù)傳給相對應的函數(shù)。Linux中所有的設備文件都放在“/dev”目錄下，通過“ttyS+編號”命名相應的串口資源，所以對應路徑是“/devttyS*”。因而可以相對文件讀寫那樣訪問一個串口設備。

3.2 Linux下的串口設置

首先要對串口進行設置，在termios.h完成對波特率等的設置。

struct termios

{tcflag t c iflag；

tcflag t c oflag；

tcflag t c cflag；

tcflag t c lflag；

cc t c cc[NCCS]；

}；

open（） 函 數(shù) ：int fd=open（“/dev/ttyS *”，O RDWR|O NOCTTY|O NDELA Y）；

然后調(diào)用read（）和write（）函數(shù)讀寫端口，返回實際讀寫的字節(jié)數(shù)，如果有錯誤發(fā)生則返回-1。

讀取串口結(jié)束后，首先恢復串口原始屬性，然后才可以關(guān)閉串口并退出程序。

3.3 串口控制應用程序

下面給出通過串口控制攝像頭函數(shù)的一部分結(jié)構(gòu)：

void sendMsg（int pan，int tilt）

{struct timeval timeout；

static char *driver=”/dev/ttyS1”；

timeout.tv_sec=0；

timeout.tv_usec=0；

formCmd（buf，pan，tilt）；

fd=uart_open（driver，B9600）；

write（fd，buf，16）；

close（fd）；

}

4 GPS與PDA的串口通信研究

4.1 參數(shù)獲取、串口創(chuàng)建及初始化

在Win32中，串口和其他通信設備均被作為文件處理，串口的創(chuàng)建、打開、關(guān)閉和讀寫等操作所用的API函數(shù)與操作文件的函數(shù)相同?？赏ㄟ^CreateFile（）函數(shù)創(chuàng)建或打開串口，并通過CloseFile（）函數(shù)關(guān)閉串口，此外還可以設置串口狀態(tài)。

部分源程序代碼實現(xiàn)如下：

HANDLEhPort=INVALID_HANDLE_VAL2UE；//端口句柄

DCBPortDCB；

hPort=CreateFile（“COM7”，GENERIC_READ|

GENERIC_WRITE，0，NULL，OPEN_EXISTING，F(xiàn)ILE_ATTRIBUTE_NORMAL，NULL）；//打開COM7

SetupComm（hPort，512/3讀緩沖3/，512/3寫緩沖3/）；//初始化通訊設備參數(shù)

if（!：：GetCommState（hPort，&PortDCB））//獲取串口當前屬性參數(shù)

returnfalse；

PortDCB.BaudRate=4800；//設置波特率

PortDCB.StopBits=ONESTOPBIT；//設置停止位

PortDCB.Parity=NOPARITY；//設置奇偶校驗位

…

if（ ：：SetCommState（hPort，&PortDCB）==0）//重設端口參數(shù)

returnfalse；

COMMTIMEOUTSCommTimeOuts；

CommTimeOuts.ReadIntervalTimeout=MAX2DWORD；//接 收兩連續(xù)字節(jié)的最大時間間隔

CommTimeOuts.ReadTotalTimeoutMultiplier=10；//接收每字節(jié)的平均允許時間

CommTimeOuts.ReadTotalTimeoutConstant=1000；//接 收 時 間常數(shù)

SetCommTimeouts（hPort，&CommTimeOuts）；//設置串口讀寫時間

PurgeComm（hPort，PURGE_TXABORT|PURGE_RXABORT|PURGE_TXCLEAR|PURGE_RXCLEAR）；//對I/O進行設置

4.2 串口數(shù)據(jù)讀取

在讀取函數(shù)中可采取輪詢串口和事件觸發(fā)兩種方式對數(shù)據(jù)進行接收處理。本文在此采取效率比較高的事件觸發(fā)方式進行接收處理，通過指定端口監(jiān)測并等待EV_RXCHAR事件的發(fā)生來啟動ReadFile函數(shù)完成對GPS定位信息的接收任務。利用該函數(shù)從串口接收緩沖區(qū)中讀取數(shù)據(jù)，通過一個循環(huán)使之不斷讀取GPS數(shù)據(jù)、寫入文件直至讀取結(jié)束或用戶終止。在整個應用程序結(jié)束時，將串行設備關(guān)閉。部分源程序代碼實現(xiàn)如下：

BYTEInByte；

DWORDBytesTransferred；DWORDfdwCommMask；

if（WaitCommEvent（hPort，&fdwCommMask，0））

SetCommMask（hPort，EV_RXCHAR）；

bStopRead=false；

if（fdwCommMask&EV_RXCHAR）{do

{ReadFile（hPort，&InByte，1，&BytesTransferred，0）；

if（BytesTransferred==1）

ReadNMEA0183（InByte）；//對串口讀出數(shù)據(jù)進行解碼

}while（!bStopRead&&1==BytesTrans2ferred）；}

4.3 多線程設計

WindowsCE不支持重疊I/O，I/O操作函數(shù)在I/O操作結(jié)束前不能返回，這將掛起調(diào)用線程，直到I/O操作結(jié)束。使用多線程可以充分利用CPU資源，提高傳輸速度。在實現(xiàn)的過程中，對串口的讀寫可以定義在一個讀線程函數(shù)中：

DWORDWINAPIReadThread（LPVOIDpvarg）。

5 結(jié)束語

本文介紹的GPS與PDA的串口通信軟件可以嵌入到大部分的Palm OS的程序中，很好地完成現(xiàn)串口通信的基本任務。該串口通信軟件現(xiàn)已集成在一家國外公司的自動售卡機產(chǎn)品中，且已投入使用。