【海思HI3520之QT开发】-串口通讯实战（三）：泰斗N303-3数据采集

环境：Ubuntu 12.04-64bit

硬件平台：Hi3520D_V100

内核版本：linux-3.0.y

Qt版本：qt4.8.6

编译器：arm-hisiv100nptl-linux-gcc

作者:MacianYuan

原文链接：https://www.ebaina.com/articles/140000004228

摘要：

1、泰斗参数配置

2、解决Qt串口通信接收数据不完整的两种方法

第一节 泰斗参数配置

一、 泰斗N303-3资料

官方用户手册：

https://www.ebaina.com/resources/240000028466

网上比较火的调试心得：

https://www.ebaina.com/resources/240000028467

二、主要字段分析

$GPGGA
例：$GPGGA,092204.999,4250.5589,S,14718.5084,E,1,04,24.4,19.7,M,,,,0000*1F
字段0：$GPGGA，语句ID，表明该语句为Global Positioning System Fix Data（GGA）GPS定位信息
字段1：UTC 时间，hhmmss.sss，时分秒格式
字段2：纬度ddmm.mmmm，度分格式（前导位数不足则补0）
字段3：纬度N（北纬）或S（南纬）
字段4：经度dddmm.mmmm，度分格式（前导位数不足则补0）
字段5：经度E（东经）或W（西经）
字段6：GPS状态，0=未定位，1=非差分定位，2=差分定位，3=无效PPS，6=正在估算
字段7：正在使用的卫星数量（00 - 12）（前导位数不足则补0）
字段8：HDOP水平精度因子（0.5 - 99.9）
字段9：海拔高度（-9999.9 - 99999.9）
字段10：地球椭球面相对大地水准面的高度
字段11：差分时间（从最近一次接收到差分信号开始的秒数，如果不是差分定位将为空）
字段12：差分站ID号0000 - 1023（前导位数不足则补0，如果不是差分定位将为空）
字段13：校验值

$GPGLL
例：$GPGLL,4250.5589,S,14718.5084,E,092204.999,A*2D
字段0：$GPGLL，语句ID，表明该语句为Geographic Position（GLL）地理定位信息
字段1：纬度ddmm.mmmm，度分格式（前导位数不足则补0）
字段2：纬度N（北纬）或S（南纬）
字段3：经度dddmm.mmmm，度分格式（前导位数不足则补0）
字段4：经度E（东经）或W（西经）
字段5：UTC时间，hhmmss.sss格式
字段6：状态，A=定位，V=未定位
字段7：校验值

$GPGSA
例：$GPGSA,A,3,01,20,19,13,,,,,,,,,40.4,24.4,32.2*0A
字段0：$GPGSA，语句ID，表明该语句为GPS DOP and Active Satellites（GSA）当前卫星信息
字段1：定位模式，A=自动手动2D/3D，M=手动2D/3D
字段2：定位类型，1=未定位，2=2D定位，3=3D定位
字段3：PRN码（伪随机噪声码），第1信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0）
字段4：PRN码（伪随机噪声码），第2信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0）
字段5：PRN码（伪随机噪声码），第3信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0）
字段6：PRN码（伪随机噪声码），第4信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0）
字段7：PRN码（伪随机噪声码），第5信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0）
字段8：PRN码（伪随机噪声码），第6信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0）
字段9：PRN码（伪随机噪声码），第7信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0）
字段10：PRN码（伪随机噪声码），第8信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0）
字段11：PRN码（伪随机噪声码），第9信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0）
字段12：PRN码（伪随机噪声码），第10信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0）
字段13：PRN码（伪随机噪声码），第11信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0）
字段14：PRN码（伪随机噪声码），第12信道正在使用的卫星PRN码编号（00）（前导位数不足则补0）
字段15：PDOP综合位置精度因子（0.5 - 99.9）
字段16：HDOP水平精度因子（0.5 - 99.9）
字段17：VDOP垂直精度因子（0.5 - 99.9）
字段18：校验值

$GPGSV
例：$GPGSV,3,1,10,20,78,331,45,01,59,235,47,22,41,069,,13,32,252,45*70
字段0：$GPGSV，语句ID，表明该语句为GPS Satellites in View（GSV）可见卫星信息
字段1：本次GSV语句的总数目（1 - 3）
字段2：本条GSV语句是本次GSV语句的第几条（1 - 3）
字段3：当前可见卫星总数（00 - 12）（前导位数不足则补0）
字段4：PRN 码（伪随机噪声码）（01 - 32）（前导位数不足则补0）
字段5：卫星仰角（00 - 90）度（前导位数不足则补0）
字段6：卫星方位角（00 - 359）度（前导位数不足则补0）
字段7：信噪比（00－99）dbHz
字段8：PRN 码（伪随机噪声码）（01 - 32）（前导位数不足则补0）
字段9：卫星仰角（00 - 90）度（前导位数不足则补0）
字段10：卫星方位角（00 - 359）度（前导位数不足则补0）
字段11：信噪比（00－99）dbHz
字段12：PRN 码（伪随机噪声码）（01 - 32）（前导位数不足则补0）
字段13：卫星仰角（00 - 90）度（前导位数不足则补0）
字段14：卫星方位角（00 - 359）度（前导位数不足则补0）
字段15：信噪比（00－99）dbHz
字段16：校验值

$GPRMC
例：$GPRMC,024813.640,A,3158.4608,N,11848.3737,E,10.05,324.27,150706,,,A*50
字段0：$GPRMC，语句ID，表明该语句为Recommended Minimum Specific GPS/TRANSIT Data（RMC）推荐最小定位信息
字段1：UTC时间，hhmmss.sss格式
字段2：状态，A=定位，V=未定位
字段3：纬度ddmm.mmmm，度分格式（前导位数不足则补0）
字段4：纬度N（北纬）或S（南纬）
字段5：经度dddmm.mmmm，度分格式（前导位数不足则补0）
字段6：经度E（东经）或W（西经）
字段7：速度，节，Knots
字段8：方位角，度
字段9：UTC日期，DDMMYY格式
字段10：磁偏角，（000 - 180）度（前导位数不足则补0）
字段11：磁偏角方向，E=东W=西
字段16：校验值

$GPVTG
例：$GPVTG,89.68,T,,M,0.00,N,0.0,K*5F
字段0：$GPVTG，语句ID，表明该语句为Track Made Good and Ground Speed（VTG）地面速度信息
字段1：运动角度，000 - 359，（前导位数不足则补0）
字段2：T=真北参照系
字段3：运动角度，000 - 359，（前导位数不足则补0）
字段4：M=磁北参照系
字段5：水平运动速度（0.00）（前导位数不足则补0）
字段6：N=节，Knots
字段7：水平运动速度（0.00）（前导位数不足则补0）
字段8：K=公里/时，km/h
字段9：校验值

三、在Qt中配置泰斗

• 需要信息的结构体

  struct GPS_information{
  QString GPS_Latitude;//纬度------------------------GPRMC
  QString GPS_Longitude;//经度-----------------------GPRMC
  QString GPS_status;//GPS状态 A 有效定位  V无效定位----------GPRMC
  QString GPS_num_satellites;//GPS可见卫星数----------------GPGGA
  QString GPS_speed;//GPS地面速率---------------------------GPVTG
  };

• 因为项目中需要GPS信息有经纬度、GPS状态、可见卫星数、地面速率所以因为项目中需要GPS信息有经纬度、GPS状态、可见卫星数、地面速率所以通过以下配置配置模块功能。

void GpsAnalysis::Gps_set()
{
    WriteCom(Device_public::gps_port,"$CCINV,1000,*50\r\n");
    WriteCom(Device_public::gps_port,"$CCMSG,RMC,1,1,*05\r\n");
    WriteCom(Device_public::gps_port,"$CCMSG,VTG,1,1,*1C\r\n");
    WriteCom(Device_public::gps_port,"$CCMSG,GGA,1,1,*19\r\n");

    WriteCom(Device_public::gps_port,"$CCMSG,GSA,1,0,*0D\r\n");
    WriteCom(Device_public::gps_port,"$CCMSG,GSV,1,0,*1A\r\n");
    WriteCom(Device_public::gps_port,"$CCMSG,GLL,1,0,*1F\r\n");
    WriteCom(Device_public::gps_port,"$CCMSG,ZDA,1,0,*07\r\n");
    WriteCom(Device_public::gps_port,"$CCMSG,DTM,1,0,*05\r\n");
    WriteCom(Device_public::gps_port,"$CCMSG,GNS,1,0,*02\r\n");
    WriteCom(Device_public::gps_port,"$CCMSG,GBS,1,0,*0E\r\n");
    WriteCom(Device_public::gps_port,"$CCMSG,GRS,1,0,*1E\r\n");
    WriteCom(Device_public::gps_port,"$CCMSG,GST,1,0,*18\r\n");
    WriteCom(Device_public::gps_port,"$CCMSG,TXT,1,0,*00\r\n");
}

• 标准的串口写函数

int GpsAnalysis::WriteCom(QextSerialPort *write_com,QString str)
{
    if(write_com == 0  || !write_com->isOpen()){
        qDebug() << "The write_com Open Failed!";
        return -1;
    }
    int type_num;
    QByteArray array= str.toUtf8();
    type_num = write_com->write(array);

    if(type_num <= 0){
        //QMessageBox::information(0,tr("错误"),tr("通讯中断"),QMessageBox::Ok);
        write_com->close();
        return -1;
    }
    return 0;
}

• 在构造函数中初始化串口，使用波特率9600：

GpsAnalysis::GpsAnalysis(QObject *parent) :
    QObject(parent)
{
    PortSettings settings = {BAUD9600, DATA_8, PAR_NONE, STOP_1, FLOW_OFF, 10};
    //if (!Device_public::gps_port->isOpen()) {
        Device_public::gps_port = new QextSerialPort("/dev/ttyAMA1", settings, QextSerialPort::EventDriven);
        Device_public::gps_port->open(QIODevice::ReadWrite);
    //}

    //if (Device_public::gps_port->isOpen() && Device_public::gps_port->queryMode() == QextSerialPort::EventDriven){
        //定时100ms的数据
        timer = new QTimer(this);
        timer->setInterval(100);
        //GPS 配置
        Gps_set();
        //有数据读取到，进入数据分析槽函数，分析出数据
        connect(Device_public::gps_port, SIGNAL(readyRead()), this,SLOT(ReadCom()));
        connect(timer, SIGNAL(timeout()), this,SLOT(on_timeout()));
    //}
}

第二节 解决Qt串口通信接收数据不完整的两种方法

四、第一种以定时器的方式获取整个数据包

思路：

• 通过上面构造函数 和 下面 读分析槽函数 和 定时器槽函数 进行收取完整包。
• 当有数据到达时，启动定时器定时100ms不断接收数据追加到baRcvData字节数组中
• 100ms之后在进行数据分析，数据分析通过使用QStringList把数据分解到QString中进行解析
  注：定时器时间的配置：通过示波器观察我发了10字节的数据，大概在10ms，基本上可以计算为1字节1ms，所以通过这个可以大概推算整个包接收的时间。

如果移植到其他传感器采集注意两组包中间的间隔时间要大于100ms

//定时100ms，不断把数据接收追加到数组
void GpsAnalysis::ReadCom()
{
    //启动定时器，接收100毫秒数据
    timer->start();
    baRcvData.append(Device_public::gps_port->readAll());
}
//读数据 对数据进行解析
void GpsAnalysis::on_timeout()
{
    QString RMC_data;
    QString GGA_data;
    QString VTG_data;
    timer->stop();
    if(baRcvData.length()!=0) {
        if(baRcvData.startsWith("$")){
            RMC_data = baRcvData.mid(baRcvData.indexOf("$GNRMC,"),baRcvData.indexOf("$GNGGA,"));
            GGA_data = baRcvData.mid(baRcvData.indexOf("$GNGGA,"),baRcvData.indexOf("$GNVTG,"));
            VTG_data = baRcvData.mid(baRcvData.indexOf("$GNVTG,"),baRcvData.size());
        }
        QStringList RMC_list = RMC_data.split(",");//QString字符串分割函数
        QStringList GGA_list = GGA_data.split(",");//QString字符串分割函数
        QStringList VTG_list = VTG_data.split(",");//QString字符串分割函数
        if((RMC_list.size()>8) && (VTG_list.size()>8)){
            Device_public::gps_information.GPS_status = RMC_list.at(2);
            //有效定位  定位成功
            if(Device_public::gps_information.GPS_status.contains("A")){
                Device_public::gps_information.GPS_Latitude = RMC_list.at(3);
                Device_public::gps_information.GPS_Longitude = RMC_list.at(5);
                Device_public::gps_information.GPS_num_satellites = GGA_list.at(7);
                Device_public::gps_information.GPS_speed = VTG_list.at(7);
                qDebug()<<Device_public::gps_information.GPS_Latitude ;
                qDebug()<<Device_public::gps_information.GPS_Longitude ;
                qDebug()<<Device_public::gps_information.GPS_num_satellites ;
                qDebug()<<Device_public::gps_information.GPS_speed ;
            }
            //无效定位 正在定位
            else if(Device_public::gps_information.GPS_status.contains("V")){
            }
        }
        //获取GPS信息失败
        else{
        }
    }
    baRcvData.clear();
}

第二种，以判断包头包尾的形式，追加到字节数组中。这个方法是我之前与单片机通讯时用的的，贴出来参考。

//读数据 对数据进行解析
static QByteArray BufferData,PasteData,ReadData,AddData;
void SerialCommunication::ReadCom()
{
    if (Device_public::key_port->bytesAvailable() <= 0){
        qDebug() << "read com = 0";
        return ;
    }
    //接收的数据存储到BufferData中
    BufferData = Device_public::key_port->readAll();
    //定义包头和包尾，我这边接收的是json包所以定义如下
    const QByteArray buff_head = "$";
    const QByteArray buff_end  = "}}";
    //数据判断
    //异常类：无头且变量为空，已丢失头部，数据不可靠，直接返回
    if ((!BufferData.contains(buff_head))&&(PasteData.isNull())){
        return ;
    }
    //第一种：有头无尾，先清空原有内容，再附加
    if ((BufferData.contains(buff_head))&&(!BufferData.contains(buff_end))){
        PasteData.clear();
        PasteData.append(BufferData);
        qDebug()<<"BufferData1:"<<BufferData;
    }
    //第二种：无头无尾且变量已有内容，数据中段部分，继续附加即可
    if ((!BufferData.contains(buff_head))&&(!BufferData.contains(buff_end))&&(!PasteData.isNull())){
        PasteData.append(BufferData);
        qDebug()<<"BufferData2:"<<BufferData;
    }
    //第三种：无头有尾且变量已有内容，已完整读取，附加后输出数据，并清空变量
    if ((!BufferData.contains(buff_head))&&(BufferData.contains(buff_end))&&(!PasteData.isNull())){
        PasteData.append(BufferData);
        ReadData = PasteData;
        PasteData.clear();
        qDebug()<<"BufferData3:"<<BufferData;
    }
    //第四种：有头有尾（一段完整的内容），先清空原有内容，再附加，然后输出，最后清空变量
    if ((BufferData.contains(buff_head))&&(BufferData.contains(buff_end))){
        PasteData.clear();
        PasteData.append(BufferData);
        ReadData = PasteData;
        PasteData.clear();
        qDebug()<<"BufferData4:"<<BufferData;
    }
    if(ReadData.endsWith("1}")){
         AddData = "}";
         ReadData =  ReadData.append(AddData);
    }
    //qDebug()<<"rel data:"<< ReadData.data();
    int dataLen = ReadData.length();
    if (dataLen <= 0){
        qDebug () << "No num!";
    }
    //在这里分析处理ReadData 即可
    ReadData.clear();
}