yincheng.zhong
7 天以前 b53fff11e6f0d560594834de32886239cbba90a3
STM32H743/FML/GPS.c
@@ -11,19 +11,23 @@
#include "GPS.h"
#include "GPIO.h"
#include "Uart.h"
#include "geo_utils.h"
#include "UDPClient.h"
// #include "global_param.h"
#define GPS_UART_RX_BUF_SIZE 1024
#define GPS_UART_TX_BUF_SIZE (2048 + 512)
#define IM23A_HEADER_LEN                (4U)
#define IM23A_NAV_FRAME_LEN             (100U)   /* 包含头、负载、校验和及尾部 */
#define IM23A_IMU_FRAME_LEN             (52U)
#define IM23A_NAV_FRAME_LEN             (100U)   /* fmin: 包含头、负载、校验和及尾部 */
#define IM23A_IMU_FRAME_LEN             (52U)    /* fmim: IMU数据帧 */
#define IM23A_GIG_FRAME_LEN             (95U)    /* fmig: GPS导航数据帧 */
#define IM23A_MAX_FRAME_LEN             IM23A_NAV_FRAME_LEN
#define IM23A_CHECKSUM_LEN              (2U)
#define IM23A_TAIL_LEN                  (2U)
#define IM23A_NAV_HEADER                "fmin"
#define IM23A_IMU_HEADER                "fmim"
#define IM23A_GIG_HEADER                "fmig"
#define IM23A_GPS_TIME_SCALE            (100.0)  /* hhmmss.ss -> centisecond */
#define IM23A_IMU_TIME_SCALE            (1000.0) /* hhmmss.ss -> millisecond */
@@ -44,10 +48,16 @@
static HIDO_UINT32 l_u32QXTick = 0;
HIDO_UINT32 getRTK_Tick = 0;
/* 存储最新的GPRMI和GPIMU数据 */
/* 存储最新的GPRMI、GPIMU和GPGIG数据 */
static ST_GPRMI l_stGPRMI;
static ST_GPIMU l_stGPIMU;
static ST_GPGIG l_stGPGIG;
static HIDO_UINT32 s_gprmi_log_idx = 0U;
/* ENU坐标系原点(开机后第一个固定解时初始化) */
static ST_GeoOrigin l_stGeoOrigin = {0};
static float l_fCurrentENU[3] = {0.0f, 0.0f, 0.0f};
/* GPS���� */
/*******************************************************************************
 *                          IM23A Helper Declarations                          *
@@ -57,6 +67,7 @@
static HIDO_VOID IM23A_HandleFrame(const HIDO_UINT8 *frame, HIDO_UINT32 len);
static HIDO_VOID IM23A_HandleNavFrame(const HIDO_UINT8 *frame);
static HIDO_VOID IM23A_HandleImuFrame(const HIDO_UINT8 *frame);
static HIDO_VOID IM23A_HandleGigFrame(const HIDO_UINT8 *frame);
static HIDO_DOUBLE IM23A_ReadDouble(const HIDO_UINT8 *ptr);
static HIDO_FLOAT IM23A_ReadFloat(const HIDO_UINT8 *ptr);
static HIDO_UINT32 IM23A_ReadU32(const HIDO_UINT8 *ptr);
@@ -121,7 +132,7 @@
        return HIDO_FALSE;
    }
    if ((len != IM23A_NAV_FRAME_LEN) && (len != IM23A_IMU_FRAME_LEN))
    if ((len != IM23A_NAV_FRAME_LEN) && (len != IM23A_IMU_FRAME_LEN) && (len != IM23A_GIG_FRAME_LEN))
    {
        return HIDO_FALSE;
    }
@@ -152,6 +163,10 @@
    {
        IM23A_HandleImuFrame(frame);
    }
    else if (len == IM23A_GIG_FRAME_LEN && memcmp(frame, IM23A_GIG_HEADER, IM23A_HEADER_LEN) == 0)
    {
        IM23A_HandleGigFrame(frame);
    }
}
static HIDO_VOID IM23A_HandleNavFrame(const HIDO_UINT8 *frame)
@@ -191,9 +206,20 @@
    l_stGPRMI.m_fNorthVelocity = vel_n;
    l_stGPRMI.m_fEastVelocity = vel_e;
    l_stGPRMI.m_fUpVelocity = (HIDO_FLOAT)(-vel_d);
    l_stGPRMI.m_fRollAngle = roll;
    l_stGPRMI.m_fPitchAngle = pitch;
    l_stGPRMI.m_fHeadingAngle = heading;
    /* IM23A协议中 roll/pitch/heading 均为弧度,需转换为角度 */
    l_stGPRMI.m_fRollAngle = roll * 57.29577951308232f;     // RAD2DEG
    l_stGPRMI.m_fPitchAngle = pitch * 57.29577951308232f;   // RAD2DEG
    l_stGPRMI.m_fHeadingAngle = heading * 57.29577951308232f;  // RAD2DEG
    /* Heading 转换为 0-360 范围 */
    while (l_stGPRMI.m_fHeadingAngle < 0.0f)
    {
        l_stGPRMI.m_fHeadingAngle += 360.0f;
    }
    while (l_stGPRMI.m_fHeadingAngle >= 360.0f)
    {
        l_stGPRMI.m_fHeadingAngle -= 360.0f;
    }
    l_stGPRMI.m_fHorizontalVelStdDev = pos_accuracy;
    l_stGPRMI.m_fAccelBiasX = accel_bias_x;
    l_stGPRMI.m_fAccelBiasY = accel_bias_y;
@@ -206,7 +232,21 @@
    l_stGPRMI.m_u8PositionQuality = (HIDO_UINT8)(status & 0xFFU);
    l_stGPRMI.m_bValid = HIDO_TRUE;
    l_u8PosState = l_stGPRMI.m_u8PositionQuality;
   // l_u8PosState = l_stGPRMI.m_u8PositionQuality;
    /* 如果是第一个固定解(解状态=4),初始化ENU原点 */
    if (l_stGeoOrigin.initialized == HIDO_FALSE && l_u8PosState == 4U)
    {
        Geo_OriginInit(&l_stGeoOrigin, l_stGPRMI.m_dLatitude, l_stGPRMI.m_dLongitude, (double)l_stGPRMI.m_fAltitude);
        HIDO_Debug2("[GPS] ENU origin initialized: lat=%.6f, lon=%.6f, alt=%.2f\r\n",
                    l_stGeoOrigin.lat_deg, l_stGeoOrigin.lon_deg, l_stGeoOrigin.alt_m);
    }
    /* 计算当前ENU坐标 */
    if (l_stGeoOrigin.initialized == HIDO_TRUE)
    {
        Geo_GprmiToENU(&l_stGPRMI, &l_stGeoOrigin, l_fCurrentENU);
    }
}
static HIDO_VOID IM23A_HandleImuFrame(const HIDO_UINT8 *frame)
@@ -241,6 +281,64 @@
    l_stGPIMU.m_bValid = HIDO_TRUE;
}
static HIDO_VOID IM23A_HandleGigFrame(const HIDO_UINT8 *frame)
{
    if (IM23A_ValidateFrame(frame, IM23A_GIG_FRAME_LEN) == HIDO_FALSE)
    {
        return;
    }
    /* fmig协议解析:解析位置信息、解状态和差分龄期信息 */
    const HIDO_UINT8 *base = frame;
    /* 字段1: 时间 hhmmss.ss (double, 位置5) */
    double utc = IM23A_ReadDouble(&base[4]);
    /* 字段2: 纬度 (double, 位置13) */
    double latitude = IM23A_ReadDouble(&base[12]);
    /* 字段3: 经度 (double, 位置21) */
    double longitude = IM23A_ReadDouble(&base[20]);
    /* 字段14: HRMS (float, 位置73) */
    float hrms = IM23A_ReadFloat(&base[72]);
    /* 字段15: VRMS (float, 位置77) */
    float vrms = IM23A_ReadFloat(&base[76]);
    /* 字段16: HDOP (float, 位置81) */
    float hdop = IM23A_ReadFloat(&base[80]);
    /* 字段17: VDOP (float, 位置85) */
    float vdop = IM23A_ReadFloat(&base[84]);
    /* 字段18: 卫星数量 (uint8_t, 位置89) */
    HIDO_UINT8 sat_count = base[88];
    /* 字段19: 解状态 (uint8_t, 位置90) */
    HIDO_UINT8 sol_status = base[89];
    /* 字段20: 差分龄期 (uint8_t, 位置91) */
    HIDO_UINT8 diff_age = base[90];
    /* 更新GPGIG结构体,包含位置信息 */
    memset(&l_stGPGIG, 0, sizeof(ST_GPGIG));
    l_stGPGIG.m_u32UTCTime = IM23A_ConvertTime(utc, IM23A_GPS_TIME_SCALE);
    l_stGPGIG.m_dLatitude = latitude;
    l_stGPGIG.m_dLongitude = longitude;
    l_stGPGIG.m_u8SatelliteCount = sat_count;
    l_stGPGIG.m_u8SolutionStatus = sol_status;
    l_stGPGIG.m_u8DifferentialAge = diff_age;
    l_stGPGIG.m_fHRMS = hrms;
    l_stGPGIG.m_fVRMS = vrms;
    l_stGPGIG.m_fHDOP = hdop;
    l_stGPGIG.m_fVDOP = vdop;
    l_stGPGIG.m_bValid = HIDO_TRUE;
    /* 更新全局解状态(用于兼容旧代码) */
    l_u8PosState = sol_status;
}
static HIDO_VOID GPS_RecvFsm(HIDO_UINT8 _u8RecvChar)
{
@@ -297,6 +395,10 @@
            {
                parser->m_u32ExpectedLen = IM23A_IMU_FRAME_LEN;
            }
            else if (memcmp(parser->m_au8Buffer, IM23A_GIG_HEADER, IM23A_HEADER_LEN) == 0)
            {
                parser->m_u32ExpectedLen = IM23A_GIG_FRAME_LEN;
            }
            else
            {
                HIDO_UINT8 restart = parser->m_au8Buffer[IM23A_HEADER_LEN - 1U];
@@ -448,6 +550,18 @@
    IM23A_ResetParser(&l_stGPSRecv);
    Uart_ReConfigBaudRate(UART_ID_GPS, 115200);
    /* 延时等待GPS模块启动完成 */
    vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(1000));
    /* 发送AT命令配置GPS模块输出到UART2 */
    const HIDO_CHAR *at_cmd = "AT+GNSS_OUTPUT=UART2,ON\r\n";
    Uart_Send(UART_ID_GPS, (HIDO_UINT8 *)at_cmd, strlen(at_cmd));
    vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(100));
     const HIDO_CHAR *at_cmd2 = "AT+SAVE_ALL\r\n";
    Uart_Send(UART_ID_GPS, (HIDO_UINT8 *)at_cmd2, strlen(at_cmd2));
    /* 等待GPS模块响应 */
    vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(100));
}
/*******************************************************************************
@@ -502,3 +616,231 @@
    return HIDO_OK;
}
/*******************************************************************************
 * Function Name     : GPS_GetCurrentENU
 * Description       : 获取当前ENU坐标(相对于开机后第一个固定解)
 * Input             : _enu - 存储ENU坐标的数组指针 [东, 北, 天]
 * Output            : None
 * Return            : HIDO_OK - 成功, HIDO_ERR - 失败或原点未初始化
 * Author            : www.hido-studio.com
 * Modified Date:    : 2025年12月3日
 *******************************************************************************/
HIDO_INT32 GPS_GetCurrentENU(float _enu[3])
{
    if (_enu == HIDO_NULL)
    {
        return HIDO_ERR;
    }
    if (l_stGeoOrigin.initialized == HIDO_FALSE)
    {
        _enu[0] = 0.0f;
        _enu[1] = 0.0f;
        _enu[2] = 0.0f;
        return HIDO_ERR;
    }
    _enu[0] = l_fCurrentENU[0];
    _enu[1] = l_fCurrentENU[1];
    _enu[2] = l_fCurrentENU[2];
    return HIDO_OK;
}
/*******************************************************************************
 * Function Name     : GPS_GetGPGIG
 * Description       : 获取最新的GPGIG数据(fmig报文,解状态和差分龄期)
 * Input             : _pstGPGIG - 存储GPGIG数据的结构体指针
 * Output            : None
 * Return            : HIDO_OK - 成功, HIDO_ERR - 失败或数据无效
 * Author            : www.hido-studio.com
 * Modified Date:    : 2025年12月3日
 *******************************************************************************/
HIDO_INT32 GPS_GetGPGIG(ST_GPGIG *_pstGPGIG)
{
    if (_pstGPGIG == HIDO_NULL)
    {
        return HIDO_ERR;
    }
    if (l_stGPGIG.m_bValid == HIDO_FALSE)
    {
        return HIDO_ERR;
    }
    memcpy(_pstGPGIG, &l_stGPGIG, sizeof(ST_GPGIG));
    return HIDO_OK;
}
/*******************************************************************************
 * Function Name     : GPS_ConvertLatToDDMM
 * Description       : 将纬度从度数格式转换为度分格式
 * Input             : _dLatDeg - 纬度(度),正数为北纬,负数为南纬
 *                   : _pcSign - 输出符号字符 'N' 或 'S'
 * Output            : _pcSign
 * Return            : 度分格式值 (ddmm.mmmm)
 * Author            : www.hido-studio.com
 * Modified Date:    : 2025年12月4日
 *******************************************************************************/
static HIDO_DOUBLE GPS_ConvertLatToDDMM(HIDO_DOUBLE _dLatDeg, HIDO_CHAR *_pcSign)
{
    HIDO_DOUBLE absLat = (_dLatDeg < 0.0) ? -_dLatDeg : _dLatDeg;
    *_pcSign = (_dLatDeg >= 0.0) ? 'N' : 'S';
    HIDO_INT32 degrees = (HIDO_INT32)absLat;
    HIDO_DOUBLE minutes = (absLat - degrees) * 60.0;
    return (HIDO_DOUBLE)degrees * 100.0 + minutes;
}
/*******************************************************************************
 * Function Name     : GPS_ConvertLonToDDDMM
 * Description       : 将经度从度数格式转换为度分格式
 * Input             : _dLonDeg - 经度(度),正数为东经,负数为西经
 *                   : _pcSign - 输出符号字符 'E' 或 'W'
 * Output            : _pcSign
 * Return            : 度分格式值 (dddmm.mmmm)
 * Author            : www.hido-studio.com
 * Modified Date:    : 2025年12月4日
 *******************************************************************************/
static HIDO_DOUBLE GPS_ConvertLonToDDDMM(HIDO_DOUBLE _dLonDeg, HIDO_CHAR *_pcSign)
{
    HIDO_DOUBLE absLon = (_dLonDeg < 0.0) ? -_dLonDeg : _dLonDeg;
    *_pcSign = (_dLonDeg >= 0.0) ? 'E' : 'W';
    HIDO_INT32 degrees = (HIDO_INT32)absLon;
    HIDO_DOUBLE minutes = (absLon - degrees) * 60.0;
    return (HIDO_DOUBLE)degrees * 100.0 + minutes;
}
/*******************************************************************************
 * Function Name     : GPS_CalculateNMEAChecksum
 * Description       : 计算NMEA协议校验和(XOR)
 * Input             : _pcData - 数据字符串(不包含$和*)
 *                   : _u32Len - 数据长度
 * Output            : None
 * Return            : 校验和(0-255)
 * Author            : www.hido-studio.com
 * Modified Date:    : 2025年12月4日
 *******************************************************************************/
static HIDO_UINT8 GPS_CalculateNMEAChecksum(const HIDO_CHAR *_pcData, HIDO_UINT32 _u32Len)
{
    HIDO_UINT8 checksum = 0U;
    for (HIDO_UINT32 i = 0U; i < _u32Len; i++)
    {
        checksum ^= (HIDO_UINT8)_pcData[i];
    }
    return checksum;
}
/*******************************************************************************
 * Function Name     : GPS_FormatGGA
 * Description       : 将fmin和fmig数据格式化为标准GGA报文(经纬度优先使用fmig数据)
 * Input             : _pstGPRMI - fmin数据
 *                   : _pstGPGIG - fmig数据(包含经纬度信息)
 *                   : _pcBuffer - 输出缓冲区
 *                   : _u32BufferSize - 缓冲区大小
 * Output            : _pcBuffer
 * Return            : 实际写入的字符数,失败返回0
 * Author            : www.hido-studio.com
 * Modified Date:    : 2025年12月4日
 *******************************************************************************/
HIDO_UINT32 GPS_FormatGGA(const ST_GPRMI *_pstGPRMI, const ST_GPGIG *_pstGPGIG,
                                  HIDO_CHAR *_pcBuffer, HIDO_UINT32 _u32BufferSize)
{
    if (_pstGPRMI == HIDO_NULL || _pstGPGIG == HIDO_NULL || _pcBuffer == HIDO_NULL)
    {
        return 0U;
    }
    /* 转换UTC时间:厘秒(hhmmss.ss) → 字符串格式 */
    HIDO_UINT32 utc = _pstGPRMI->m_u32UTCTime;
    HIDO_UINT32 hh = utc / 1000000U;
    HIDO_UINT32 mm = (utc / 10000U) % 100U;
    HIDO_UINT32 ss = (utc / 100U) % 100U;
    HIDO_UINT32 cs = utc % 100U;
    /* 转换经纬度:优先使用fmig数据,度数 → 度分格式 */
    HIDO_CHAR latSign, lonSign;
    HIDO_DOUBLE latitude, longitude;
    /* 优先使用fmig中的经纬度信息 */
    if (_pstGPGIG->m_bValid && _pstGPGIG->m_dLatitude != 0.0 && _pstGPGIG->m_dLongitude != 0.0)
    {
        latitude = _pstGPGIG->m_dLatitude;
        longitude = _pstGPGIG->m_dLongitude;
    }
    else
    {
        /* fmig无效时回退到fmin数据 */
        latitude = _pstGPRMI->m_dLatitude;
        longitude = _pstGPRMI->m_dLongitude;
    }
    HIDO_DOUBLE latDDMM = GPS_ConvertLatToDDMM(latitude, &latSign);
    HIDO_DOUBLE lonDDDMM = GPS_ConvertLonToDDDMM(longitude, &lonSign);
    /* 构建GGA报文主体(不含$和校验和) */
    HIDO_CHAR ggaBody[256];
    HIDO_INT32 bodyLen = snprintf(ggaBody, sizeof(ggaBody),
        "GNGGA,%02u%02u%02u.%02u,%013.8f,%c,%014.8f,%c,%u,%02u,%.1f,%.1f,M,0.0,M,%.1f,",
        hh, mm, ss, cs,                           /* UTC时间 */
        latDDMM, latSign,                         /* 纬度 (8位小数) */
        lonDDDMM, lonSign,                        /* 经度 (8位小数) */
        (HIDO_UINT32)_pstGPGIG->m_u8SolutionStatus,  /* 定位质量 */
        (HIDO_UINT32)_pstGPGIG->m_u8SatelliteCount,  /* 卫星数量 */
        (double)_pstGPGIG->m_fHDOP,               /* HDOP */
        (double)_pstGPRMI->m_fAltitude,           /* 海拔 */
        (double)_pstGPGIG->m_u8DifferentialAge    /* 差分龄期 */
    );
    if (bodyLen <= 0 || bodyLen >= (HIDO_INT32)sizeof(ggaBody))
    {
        return 0U;
    }
    /* 计算校验和 */
    HIDO_UINT8 checksum = GPS_CalculateNMEAChecksum(ggaBody, (HIDO_UINT32)bodyLen);
    /* 组装完整GGA报文:$GPGGA,...*CS */
    HIDO_INT32 totalLen = snprintf(_pcBuffer, _u32BufferSize, "$%s*%02X", ggaBody, checksum);
    if (totalLen <= 0 || totalLen >= (HIDO_INT32)_u32BufferSize)
    {
        return 0U;
    }
    return (HIDO_UINT32)totalLen;
}
/*******************************************************************************
 * Function Name     : GPS_UploadGGA
 * Description       : 每秒上传一次GGA报文到4G(拼接fmin和fmig数据)
 * Input             : None
 * Output            : None
 * Return            : None
 * Author            : www.hido-studio.com
 * Modified Date:    : 2025年12月4日
 *******************************************************************************/
HIDO_VOID GPS_UploadGGA(HIDO_VOID)
{
    static HIDO_CHAR ggaBuffer[256];
    /* 检查fmin和fmig数据有效性 */
    if (l_stGPRMI.m_bValid == HIDO_FALSE || l_stGPGIG.m_bValid == HIDO_FALSE)
    {
        return;
    }
    /* 格式化GGA报文 */
    HIDO_UINT32 ggaLen = GPS_FormatGGA(&l_stGPRMI, &l_stGPGIG, ggaBuffer, sizeof(ggaBuffer));
    if (ggaLen > 0U)
    {
        /* 调用4G上传函数 */
        UDPClient_UploadGPS(ggaBuffer);
    }
}