GPS GPRMI和GPIMU数据解析实现说明

概述

本次实现为STM32H7割草机项目添加了GPRMI（GPS/INS组合定位）和GPIMU（IMU传感器）数据包的解析功能。

修改文件

1. GPS.h - 添加数据结构和函数声明

• ST_GPRMI: 存储GPRMI数据的结构体（23个字段）
• UTC时间、周数、周内时间
• 纬度、经度、高程及其标准差
• 三轴速度及标准差
• 姿态角（俯仰、侧倾、翻滚）及标准差
• 基线距离、卫星数、定位质量

• ST_GPIMU: 存储GPIMU数据的结构体（9个字段）

• UTC时间
• 三轴加速度（g）
• 三轴角速度（°/s）
• 传感器温度
• 异或校验和

• 新增函数:

• GPS_GetGPRMI(): 获取最新GPRMI数据
• GPS_GetGPIMU(): 获取最新GPIMU数据

2. GPS.c - 实现解析逻辑

添加的静态变量

static ST_GPRMI l_stGPRMI;  // 存储最新GPRMI数据
static ST_GPIMU l_stGPIMU;  // 存储最新GPIMU数据

修改的结构体

ST_GPSRecv - 增加了Header4和Header5以识别GPRMI和GPIMU
           - 接收缓冲区从128增加到256字节

新增解析函数

• GPS_ParseGPRMI(): 解析23个字段的GPRMI数据
• 使用HIDO_UtilParseFormat()按格式解析
• 进行数据校验（GPS_DataCheck）
• 转换字符串为相应数值类型
• 设置有效标志

• GPS_ParseGPIMU(): 解析9个字段的GPIMU数据

• 解析8个数据字段 + 1个校验字段
• 计算并验证异或校验和（可选）
• 设置有效标志

修改的函数

• GPS_RecvFsm(): 状态机识别新增的$GPRMI和$GPIMU头
• GPS_Init(): 初始化Header4和Header5

数据格式

GPRMI格式

$GPRMI,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,...,<23>*<校验><CR><LF>

关键字段：
- 定位质量指示：0=无效, 1=单点, 2=差分, 4=固定, 5=浮点
- 三轴速度：东向、北向、天顶方向
- 姿态角：俯仰、侧倾、翻滚

GPIMU格式

$GPIMU,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>*<CR><LF>

关键字段：
- 三轴加速度（g）
- 三轴角速度（°/s）
- 传感器温度（℃）

使用方法

1. 在应用层获取GPRMI数据

ST_GPRMI stGPRMI;
if (GPS_GetGPRMI(&stGPRMI) == HIDO_OK) {
    // 使用stGPRMI数据
    double lat = stGPRMI.m_dLatitude;
    double lon = stGPRMI.m_dLongitude;
    float alt = stGPRMI.m_fAltitude;
    uint8_t quality = stGPRMI.m_u8PositionQuality;
}

2. 在应用层获取GPIMU数据

ST_GPIMU stGPIMU;
if (GPS_GetGPIMU(&stGPIMU) == HIDO_OK) {
    // 使用stGPIMU数据
    float accelX = stGPIMU.m_fAccelX;
    float gyroZ = stGPIMU.m_fGyroZ;
    float temp = stGPIMU.m_fTemperature;
}

3. 定期轮询示例

void app_task(void *pvParameters)
{
    GPS_Init();
    // ...其他初始化
    
    while (1)
    {
        GPS_Poll();  // 自动接收并解析数据
        
        // 定期读取解析结果
        ST_GPRMI gprmi;
        if (GPS_GetGPRMI(&gprmi) == HIDO_OK) {
            // 处理定位数据
        }
        
        // ...其他处理
    }
}

工作流程

1. 数据接收: GPS模块通过UART2发送数据
2. 状态机识别: GPS_RecvFsm()识别$GPRMI或$GPIMU头
3. 数据缓存: 接收完整句子（直到\r\n）
4. 格式解析: 调用对应解析函数
5. 数据校验: 验证校验和（GPRMI使用*号校验，GPIMU使用异或）
6. 存储更新: 更新静态变量l_stGPRMI或l_stGPIMU
7. 应用读取: 通过GPS_GetGPRMI()或GPS_GetGPIMU()获取最新数据

注意事项

1. 线程安全: 解析函数在GPS_Poll()中调用，通常在单一任务中，无需加锁
2. 数据有效性: 使用m_bValid标志判断数据是否有效
3. 缓冲区大小: 已将接收缓冲区扩大到256字节以容纳GPRMI的长数据包
4. 校验和: GPIMU的异或校验目前已实现但未强制验证，可根据需要启用
5. 时间格式:

• GPRMI: UTC时间存储为hhmmss.ss * 100（整数）
• GPIMU: UTC时间存储为hhmmss.sss * 1000（毫秒）

测试建议

1. 使用串口工具发送测试数据验证解析正确性
2. 检查定位质量字段确保RTK固定解（值为4）
3. 监测IMU数据频率和温度漂移
4. 验证姿态角数据与实际倾斜一致

文件清单

• GPS.h - 数据结构和函数声明
• GPS.c - 解析实现
• GPS_Usage_Example.c - 使用示例和详细注释

版本信息

• 创建日期: 2025年11月11日
• 作者: www.hido-studio.com
• 基于项目: Lawnmower_STM32H7