MCS-51单片机与GPS-OEM板的串行通信问题分析

卞嘉睿

【摘要】 在GPS系统中，GPS-OEM板是核心部分，其串行通信有一定的特点。基于这种认识，本文对MCS-51单片机与GPSOEM板的串行通信问题展开了分析，并结合问题完成了系统的软硬件配置，从而提出了系统通信信息的读取方法，进而为关注这一话题的人们提供参考。

【关键词】 MCS-51单片机 GPS-OEM板 串行通信

引言：就目前来看，GPS系统已经在工业生产、军事和交通等行业得到了应用，用户只需要一台接收机，就能完成免费信息的获取。而加强对MCS-51单片机与GPS-OEM板的串行通信问题的研究，则能为GPS系统应用提供科学指导。

一、GPS-OEM板的串行通信分析

GPS-OEM板是GPS接收机的核心组成部分，能够实现对接收机的数据接收控制。从结构上来看，其包含中央处理器、变频器、信号通道和存储器等多个部分，能够对卫星信号进行接收，并且能够对信号进行变频、放大和滤波等处理，进而完成对卫星的跟踪、测量和锁定。利用获得的卫星位置信息，GPS-OEM板也能完成信号传播时间的测算，并对天线的位置进行计算。由于GPS-OEM板拥有特殊的数据输出格式，所以还要对其与单片机的串行通信问题进行考虑。以GPS25LP为例，其拥有典型的GPS-OEM板结构。用户在与GPS-OEM板进行连接时，需要利用输入输出接口完成信息输入，然后利用异步串行通信方式完成信息交换。在这一过程中，用户可以编制输入语言，并设定输出数据格式和导航模式，从而顺利解读GPS-OEM板提供的维度、速度和经度等定位信息。对于最终用户来讲，则无需进行输入语句的设置，可以直接使用设备的出厂默认状态。但是用户如果想要获得信息，还要进行输出语句的读取。

二、MCS-51单片机与GPS-OEM板串行通信的实现

1、两种接口的比较。比较TTL接口和RS232C接口可以发现，二者在通信标准上有一定的差异。对于TTL接口来讲，逻辑“0”和“1”分别与0V和系统操作电压对应。对于RS232C接口来讲，逻辑“0”和“1”分别与正电压和负电压对应。所以在进行两个接口连接的过程中，还要实现接口的有效转换。值得注意的是，GPS-OEM板采用的是异步串行通信方式，将进行NMEA-0183格式的数据输出，所以还要根据其接口数据输出情况进行转换。目前，GPS-OEM板拥有是多种输出语句，包含定位数据语句、卫星状态语句和历书数据语句。在这些语句中，常用的主要是定位数据语句，结构如下图1所示。在该结构中，不同符号有不同的意义，如<1>为位置固定时的世界协调时时间，<2>为纬度值，<3>为纬度半球，<4>为经度值，<5>为经度半径等，并且各自拥有对应的格式[1]。在实际应用的过程中，只需进行位置信息和时间的提取，即需要获取<1>、<2>、<4>的信息，以验证定位数据的有效性。

2、接口电平的转换。在进行两个接口电平转换的过程中，可以使用MAX202芯片。在GPS25LP中，串行口共有2个，其中一个可用于进行差分修正信息的输入，并完成卫星原始信息的输出。而另一个端口则可以进行输入语句的设定，并完成定位语句的输出。所以，可以将GPS25LP串行口与MSC-51单片机的串行口连接起来，从而实现二者的通信连接。在上电后，GPS系统会在自检合格后进入卫星测量状态，然后进行测量信息的输出。

3、系统个性化配置。在实际应用GPS25LP时，由于其拥有4800的波特率，所以还要先将该数值设置为单片机串行口波特率。使用的51单片机的外接晶体则为11.0592，所以还要将定时器1设置为在8位自动重装，然后根据波特率完成定时器时长的设置。完成这些内容设置后，单片机则可以进行计数，而串行口应设置为8位UART，以进行该种格式的数据接收[2]。此外，还应允许串行口中断。完成正确设置后，可以利用$GPGGA语句完成定位数据接收。在系统有特殊要求的条件下，则要完成初始化配置，并做好数出语句选择。在初始化中，应利用<1>-<4>完成地理位置的设置，其余格式则可以保持原来的语句格式。此外，还要利用该语句完成OEM板的配置，利用<10>进行波特率的选择，利用<12>进行PPS的输出控制。

4、通信信息的读取。利用该系统进行定位信息读取时，由于$GPGGA语句中包含基本定位信息，所以能够使用户的一般需求得到满足。利用该语句，能够完成81个字符的输出。为使接收程序得到简化，还应利用MCS-51的80H内存进行接收到的ASCII码的存放，其中不包含语句名。在对于输出的语句进行读取时，还应先完成语句类型的判断，然后进行数据存放。在此基础上，则要对语句的结束标志进行确定。由于单片机可以采用中断方式进行语句接收，所以在系统收到中断后，可以进行有用消息的挑选。在这一过程中，还应先完成消息头的识别，而不同的消息头对应不同的消息，因此能够帮助用户完成消息的选择[3]。在接收前，还应先判断消息头是否正确，然后选择是否接收信息。

结论：通过分析可以发现，在解决MCS-51和GPSOEM板的串行通信问题时，还要结合各自硬件特点确定系统硬件組成，并完成系统关键软件的设计，从而通过完成系统个性化配置顺利进行定位信息的读取。因此，相信本对MCS-51和GPS-OEM板串行通信问题展开的分析，能够为系统的应用提供指导。

参 考 文 献

[1]魏钊. 基于GPS-OEM板和单片机的定位终端开发[J]. 电子制作，2013，06：5-6.

[2]高学群. 基于GPS-OEM板的液晶GPS定位信息显示器的设计[J]. 企业导报，2010，12：294.

[3]徐小涛. 基于MCS-51单片机的串行通信实现[J]. 计算机与网络，2010，19：51-54.