用GPS模块校准系统时间

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http://blog.youkuaiyun.com/norains/article/details/4526557

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//TITLE:
//    用GPS模块校准系统时间
//AUTHOR:
//    norains
//DATE:
//    Friday 04-September-2009
//Environment:
//    WINDOWS CE 5.0
//========================================================================

    众所周知，大家在使用XP桌面系统的时候，我们可以通过设置时间的属性，让其通过互联网进行校准，这样我们就不会为不准点而烦恼了。但这在大部分车载设备上就行不通，因为它们往往不会带有网络模块，更不用提在大马路上还要随处可见无线网络。

    条条大路通罗马。用不了互联网，那我们就用GPS模块的数据咯。做过GPS导航的人应该都不陌生，GPS模块会每隔1秒就会不停地往串口发送数据。其中数据包含的信息可就多了，经度，维度，速度，当然还少不了我们所需要的时间。

    本文的主题是时间，所以GPS模块的其它数据就随它去吧，我们只要知道带有$GPRMC标志开头的数据包含时间信息即可。

    我们先来看看$GPRMC数据各位代表的意义.

    $GPRMC,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>,<12>*hh
　　<1> UTC时间，hhmmss(时分秒)格式
　　<2> 数据状态，A=有效，V=无效
　　<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)

    在这12组数据之中，我们需要用到的是2和9。第9项大家都好理解，其中保存的是时间数据嘛，不用它还用谁呢？可第2项呢？为什么会有无效或有效这两种状态呢？其实，对于GPS模块来说，并不是检测到数据有效才会往外发送数据；而是不管三七二十一，有效还是无效，源源不断地往外发送数据。判断数据是否有效的唯一方式，就是查看第二项是否为A。

    于是，我们的软件流程就很简单明了：不停地从GPS模块中读取数据，然后判断标志头是否为$GPRMC，接着再查看第二项是否为A，如果为A有效，直接提取第9项UTC时间，通过SetSystemTime进行设置。

    以下给出一个从GPS数据中提取UTC时间并转化为SYSTEMTIME结构的函数代码：

[cpp] view plain copy print ?

BOOL CGpsTimeSync::GetUTCFromGPS(const std::string &strBuf,SYSTEMTIME &sysTime)
{
BOOL bResult = FALSE;
std::string::size_type stPosBegin = 0;
memset(&sysTime,0,sizeof(sysTime));
stPosBegin = strBuf.find("$GPRMC");
if(stPosBegin == std::string::npos || strBuf.find("*") == std::string::npos )
{
return FALSE;
}
std::vector<char> vtBuf(10,0);
int iCount = 0;
//The UTC time for hhmmss
stPosBegin = strBuf.find(",",stPosBegin + 1);
if(stPosBegin != std::string::npos)
{
iCount ++;
//The hour
memset(&vtBuf[0],0,vtBuf.size());
strncpy(&vtBuf[0],&(strBuf.c_str()[stPosBegin + 1]),2);
sysTime.wHour = atoi(&vtBuf[0]);
//The minute
memset(&vtBuf[0],0,vtBuf.size());
strncpy(&vtBuf[0],&(strBuf.c_str()[stPosBegin + 3]),2);
sysTime.wMinute = atoi(&vtBuf[0]);
//The second
memset(&vtBuf[0],0,vtBuf.size());
strncpy(&vtBuf[0],&(strBuf.c_str()[stPosBegin + 5]),2);
sysTime.wSecond = atoi(&vtBuf[0]);
}
//The date
while(TRUE)
{
stPosBegin = strBuf.find(",",stPosBegin + 1);
if(stPosBegin != std::string::npos)
{
iCount ++;
if(iCount == 2 && (strBuf.c_str())[stPosBegin + 1] == 'A')
{
bResult = TRUE;
}
else if(iCount >= 9)
{
//The day
memset(&vtBuf[0],0,vtBuf.size());
strncpy(&vtBuf[0],&(strBuf.c_str()[stPosBegin + 1]),2);
sysTime.wDay = atoi(&vtBuf[0]);
//The month
memset(&vtBuf[0],0,vtBuf.size());
strncpy(&vtBuf[0],&(strBuf.c_str()[stPosBegin + 3]),2);
sysTime.wMonth = atoi(&vtBuf[0]);
//The year
memset(&vtBuf[0],0,vtBuf.size());
strncpy(&vtBuf[0],&((strBuf.c_str())[stPosBegin + 5]),2);
sysTime.wYear = atoi(&vtBuf[0]);
//It's 2008 now when I write the source code. It cann't be less than 2008 forever when the GPS data is validate.
if(sysTime.wYear < 2000)
{
sysTime.wYear += 2000;
}
break;
}
}
else
{
break;
}
}
return bResult;;
}

BOOL CGpsTimeSync::GetUTCFromGPS(const std::string &strBuf,SYSTEMTIME &sysTime) { BOOL bResult = FALSE; std::string::size_type stPosBegin = 0; memset(&sysTime,0,sizeof(sysTime)); stPosBegin = strBuf.find("$GPRMC"); if(stPosBegin == std::string::npos || strBuf.find("*") == std::string::npos ) { return FALSE; } std::vector<char> vtBuf(10,0); int iCount = 0; //The UTC time for hhmmss stPosBegin = strBuf.find(",",stPosBegin + 1); if(stPosBegin != std::string::npos) { iCount ++; //The hour memset(&vtBuf[0],0,vtBuf.size()); strncpy(&vtBuf[0],&(strBuf.c_str()[stPosBegin + 1]),2); sysTime.wHour = atoi(&vtBuf[0]); //The minute memset(&vtBuf[0],0,vtBuf.size()); strncpy(&vtBuf[0],&(strBuf.c_str()[stPosBegin + 3]),2); sysTime.wMinute = atoi(&vtBuf[0]); //The second memset(&vtBuf[0],0,vtBuf.size()); strncpy(&vtBuf[0],&(strBuf.c_str()[stPosBegin + 5]),2); sysTime.wSecond = atoi(&vtBuf[0]); } //The date while(TRUE) { stPosBegin = strBuf.find(",",stPosBegin + 1); if(stPosBegin != std::string::npos) { iCount ++; if(iCount == 2 && (strBuf.c_str())[stPosBegin + 1] == 'A') { bResult = TRUE; } else if(iCount >= 9) { //The day memset(&vtBuf[0],0,vtBuf.size()); strncpy(&vtBuf[0],&(strBuf.c_str()[stPosBegin + 1]),2); sysTime.wDay = atoi(&vtBuf[0]); //The month memset(&vtBuf[0],0,vtBuf.size()); strncpy(&vtBuf[0],&(strBuf.c_str()[stPosBegin + 3]),2); sysTime.wMonth = atoi(&vtBuf[0]); //The year memset(&vtBuf[0],0,vtBuf.size()); strncpy(&vtBuf[0],&((strBuf.c_str())[stPosBegin + 5]),2); sysTime.wYear = atoi(&vtBuf[0]); //It's 2008 now when I write the source code. It cann't be less than 2008 forever when the GPS data is validate. if(sysTime.wYear < 2000) { sysTime.wYear += 2000; } break; } } else { break; } } return bResult;; }

代码没有什么出彩的地方，唯一需要注意一点的是，因为年是以两位数表示，并且现在已经过了2000年，所以在代码中简单性地手工加了2000。我无法保证这代码永远正确，但至少在2099年之前还是能正常运作的。:-)

调用很简单：

[cpp] view plain copy print ?

//获取GPS数据
strData = GetGPSData();
//提取UTC时间
SYSTEMTIME sysTimeUTC = {0};
if(GetUTCFromGPS(strData,sysTimeUTC) != FALSE)
{
//设置系统时间
SetSystemTime(&sysTimeUTC);
}

//获取GPS数据 strData = GetGPSData(); //提取UTC时间 SYSTEMTIME sysTimeUTC = {0}; if(GetUTCFromGPS(strData,sysTimeUTC) != FALSE) { //设置系统时间 SetSystemTime(&sysTimeUTC); }

   还有一点需要注意的是，在WINCE中，串口是独占设备。也就是说，如果你在程序中打开了串口进行数据的监控，那么在你进入导航软件之前，必须要在程序中将串口关闭。还有另一种方法，就是用虚拟串口的方式，让多个进程能同时获取数据（请见该文：http://blog.youkuaiyun.com/norains/archive/2009/03/28/4032257.aspx#1140231）。

   这校准时间的方式还有一个非常变态的用法。大家都知道，CPU都会有一个32.768KHZ的RTC晶振，用来给CPU准确计时。如果该晶振不工作，那么系统时钟将会停止。这时候，你就可以每隔1秒钟通过读取GPS数据对系统时间进行设置，让时间看起来真的是在不停变动一样。不过，这样方式比较耗费资源，实用性也不大，偶尔无聊时可为之。