Práce s GPS moduly

O tom, jak pracuje satelitní navigační systém GPS, bylo už napsáno mnoho. My si dnes ukážeme, jak využít hotových modulů GPS, které můžete koupit snad v každé prodejně s počítačovými komponenty. Já například pracuji s  modulem NaviLock GPS USB Receiver SiRF III, zakoupeným v CZC.

Po připojení k PC a nainstalování potřebných ovladačů se NaviLock chová v systému jako jakékoliv jiné zařízení připojené sériovou linkou. S připojením k vašemu PC se totiž spustí virtuální sériový port, který můžete využívat ve svém softwaru a nebo si jej otevřít v jakémkoliv terminálu. Tak pojďme na to…

První kroky s GPS daty

Jestliže máte nainstalovány všechny potřebné ovladače a připojen modul, můžeme si ve správci zařízení zjistit, jaký že to virtuální COM port se nám vytvořil.

Vytvořenému COM portu bylo přiděleno jméno COM4. Nic nám nebrání si tedy otevřít terminál a „poslechnout si“, co že nám to GPS přijímač posílá. Předpokládám, že většina čtenářů pracuje v systému Windows a tak má k dispozici Hyperterminál. Linuxoví uživatelé si zcela jistě poradí.

Spojení nastavíme na: COM4, rychlost 4800, 8 datových bitů, 1 stop bit, parita žádná a řízení toku žádné. Po otevření spojení uvidíme zhruba toto:

Pro někoho změť nesmyslných dat, pro někoho velmi cenné informace. Kdo totiž očekával, že z GPS přijímače „poleze“ přímo pozice, zmýlil se. GPS přijímač komunikuje prostřednictvím protokolu NMEA 0183. Tento protokol sepsala asociace MNEA a její specifikace je zpoplatněna. Samozřejmě ale případní zájemci nemusí sahat hluboko do kapsy, protože série článků na ABC Linuxu jim do celé problematiky se specifikací tohoto protokolu vnese světlo. [1. článek | 2. článek | 3. článek]

Před pokračování v čtení tohoto článku bych doporučovat nastudovat problematiku na uvedených odkazech.

Dekódujeme polohu

Z výše uvedených článků vyplývá, že nás bude zajímat především zpráva začínající „$GPRMC“. Tato zpráva nám udává polohu, pokud je k dispozici. Na ABC Linuxu je uveden následující příklad:

• První parametr udává čas ve formátu UTC,
• druhý status (A – OK, máme polohu; V – varování),
• třetí zeměpisnou šířku,
• čtvrtý zda se jedná o severní nebo jižní polokouli,
• pátý zeměpisnou délku
• a šestý západní nebo východní polokouli.

Zpráva samozřejmě obsahuje více informací, ale ty si případný zájemce dostuduje sám.

Ve Visual Studiu si navrhneme následující formulář sestávající z jednoho RichTextBoxu, dvou tlačítek a jednoho ComboBoxu.

ComboBox slouží pro vypsání dostupných COM portů, ze kterých si vybereme ten náš žádaný. Tlačítko OPEN/CLOSE není snad třeba komentovat. Otvírá a zavírá komunikaci po sériové lince. Tlačítko CLEAR slouží k vymazání RichTextBoxu. A nakonec RichTextBox slouží k zobrazení naměřené polohy.

Po načtení formuláře načteme do ComboBoxu dostupné COM porty:

private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
{
    foreach (string port in SerialPort.GetPortNames())
        comboBox1.Items.Add(port);
}

Kliknutím na tlačítko OPEN/CLOSE zavíráme a otvíráme sériovou linku:

private void kryptonButton1_Click(object sender, EventArgs e)
{
    if (serialPort1.IsOpen == false)
    {
        serialPort1.PortName = comboBox1.Text;
        serialPort1.Open();
    }
    else
    {
        serialPort1.Close();
    }
}

Tím máme vytvořený funkční formulář. Programátoři pracující v C# každý den jistě prominou, pokud jsem se dopustil nějaké chyby. Dalším krokem bude příjem a zpracování dat sériové linky. Jak pracovat se sériovou linkou, se lze dočíst v tomto zdroji:
http://csharp.simpleserial.com

My si vytvoříme jednoduchou metodu, která převezme přijatá data a zpracuje je:

private void DoUpdate(object s, EventArgs e)
{
    string datareceived = serialPort1.ReadLine();
    //richTextBox1.Text += datareceived;
    if (datareceived.Contains("$GPRMC"))
    {
        //richTextBox1.Text += datareceived;
        // kontrolni vypis cele prijate zpravy
        string[] pole = datareceived.Split(',');
        if (pole[2] == "V") 
            richTextBox1.Text += "Varování, nejsou dostupné družice\n";
        if (pole[2] == "A") 
            richTextBox1.Text += "Pozice: " + pole[3] + ":" + pole[5]+"\n";
    }
}

Dále je nutné připsat obsluhu po pro událost, kdy nám přijdou na sériovou linku data:

private void serialPort1_DataReceived(object sender,   System.IO.Ports.SerialDataReceivedEventArgs e)
{
    this.BeginInvoke(new EventHandler(DoUpdate));
}

Pokud někdo nepochopil, proč je použita metoda BeginInvoke, pak odkazuji na výše uvedený článek. Ve stručnosti. Přijatá data obsluhujeme v jiném vlákně, než ve kterém byl vytvořen ovládací prvek formuláře richTextBox1. To by vyvolalo samozřejmě výjimku.

Pokud se někdo pídí po tom, jak funguje první uvedená metoda, zde je popis:

Přijatá data jsou po přečtení konce řádku přesunuty z bufferu sériové linky do proměnné datareceived. Poté je zjištěno, zda obsahují řetězec $GPMRC. To nám řekne, zda jde o zprávu, ve které jsou obsaženy údaje o poloze, času a datu.

Dále se zjišťuje, zda jsou data platná. To poznáme podle příznaku „A“. V tom případě můžeme rovnou dekódovat a vypsat polohu. V opačném případě není poloha dostupná. Může to být způsobeno tím, že GPS je zastíněna a není v dosahu dostatečný počet družic.

Nyní byste měli mít již funkční program pro zobrazení souřadnic GPS vašeho počítače. Pokud máte jakékoliv dotazy, prosím pište…