GPS北斗双模组件驱动开发和定位数据解析—【万物智能之开源鸿蒙OpenHarmony系统实战开发系列教程】

wanwuzhineng_01

182人浏览 · 2026-10-21 08:00:00

wanwuzhineng_01 · 2026-10-21 08:00:00 发布

RS232 回环通了。今天接定位模块。它吐的是文本语句，必须窗边或室外；解析时别把精度因子当成海拔。

海拔一直不对。经纬度有时候有、有时候空。有人改解析改了一下午，把逗号再 split 一次，给空字段填 0，越改越怪。

NMEA $GGA 按逗号切开，下标从 0 算句子名：

下标	字段	例
0	句子名	`GNGGA` 或 `GPGGA`
1	UTC	`092530.00`
2	纬度 ddmm.mmmm	`2232.1234`
3	N/S	`N`
4	经度 dddmm.mmmm	`11403.5678`
5	E/W	`E`
6	定位质量	`0` 无效，`1` GPS，`2` 差分
7	卫星数	`08`
8	HDOP	`1.2`
9	海拔	`45.3`

卫星是 f[7]，海拔是 f[9]，f[8] 是水平精度因子 HDOP。把 f[6] 当卫星、把 f[8] 当海拔，质量 1 会被显示成「1 颗星」，HDOP 1.2 会被显示成「海拔 1.2 米」。这就是「海拔不对」的全部。

未定位时 2、4、9 本来就是空字符串。空不是解析失败。室内、天线没对天、冷启动前两分钟，质量是 0，经纬度空着，卫星可能是 0 也可能是 3、4 还不够解算。UART 通路在工作——你已经读到了 $GNGGA。缺的是天空。

产品 rk3568_evb。9600 8N1。口不要写死。

1. 谁吐 `$GNGGA`，谁就是 GPS

板级 dts 有人把 uart8 注释成 GPS，有人把模块插到 uart7 那组排针上。丝印、注释、昨天同事的口播，三份可以是三个答案。

同一组 UART 排针一次一个模块。GPS、BLE、LoRa 不能同时插。打开之后读 1 秒，句子认模块：

$GNGGA / $GPGGA / $GNRMC / $GNGLL → GPS
可打印 ASCII 且不是 $G 开头 → 可能是 BLE 透传
二进制或 FE 开头的十六进制帧 → 可能是 LoRa / Zigbee 配置帧

扫这三根，波特率先 9600：

/dev/ttyS7
/dev/ttyS8
/dev/ttyS3

ttyS2 不要扫。那是 1500000 调试口。

UART 那篇的 uart_tool 直接用：

hdc shell "/data/local/tmp/uart_tool read /dev/ttyS7 9600 text 1200"
hdc shell "/data/local/tmp/uart_tool read /dev/ttyS8 9600 text 1200"
hdc shell "/data/local/tmp/uart_tool read /dev/ttyS3 9600 text 1200"

哪根吐出 $GN 或 $GP，后面就用哪根。hex 模式认 $：24 47 4E 47 47 41 是 $GNGGA，24 47 50 47 47 41 是 $GPGGA。

三根都空：

/proc/tty/driver/serial 对应行的 rx: 在不在涨。涨了是波特率或 ASCII 过滤；不涨是没接到这根口、模块没上电、天线座空着还不会自己发（多数模块没定位也会发 GGA，空字段）。
权限 0666。HAP 打不开、hdc 能开，UART 那篇开机脚本。
模块插错组。换排针，再扫一遍，不要先改代码。

2. 电气和设备树

GPS 模块是 TTL UART，9600，8N1，没有 RTS/CTS。TX 接 SoC RX，RX 接 SoC TX，地共。有源天线要 3.3 V 馈电，天线口空着就别指望定位。

uart7 / uart8 在板级 dts 里 okay 即可，UART 那篇写过。GPS 不需要自己的 compatible 节点——它不是 I2C 从设备，内核不会给它起 /dev/gps0。用户态打开 tty，读字节流。

&uart7 {
    status = "okay";
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&uart7m1_xfer>;
};

&uart8 {
    status = "okay";
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&uart8m0_xfer>;
};

冷启动：模块上电之后要下载星历，窗外或室外，1～2 分钟常见，有的要更久。室内钢筋和镀膜玻璃会把 L1 吃掉。把板子放窗台、天线立起来，等。不要在地下车库里改解析。

热启动：刚定位过、电容还饱，几十秒。不要用热启动的体感去要求冷启动。

3. 句子长什么样

定位成功的 GGA（字段用逗号隔开，行尾校验 *XX）：

$GNGGA,092530.00,2232.1234,N,11403.5678,E,1,08,1.2,45.3,M,0.0,M,,*7A

未定位：

$GNGGA,092530.00,,,,,0,00,99.99,,,,,,*5E

质量 0，纬度经度空，卫星 00，海拔空。这句能读到，UART 就通了。应用应该显示「未定位，卫星 0」，而不是「解析失败」或把空字符串 parseFloat 成 NaN 再显示成 0 度 0 米——那会看起来像在几内亚湾。

RMC 补时间和地速：

$GNRMC,092530.00,A,2232.1234,N,11403.5678,E,0.15,0.00,210826,,,A*6C

A 有效，V 无效。地速单位节，在 f[7]（RMC 的 7，不是 GGA 的 7）。两套句子字段表不一样，不要共用一个 f[7]。

$GNGGA 和 $GPGGA 都合法。双系统模块发 GN，单 GPS 发 GP。判断用 indexOf("GGA") 或 startsWith("GNGGA") || startsWith("GPGGA")，不要只认 GP。

4. 非 ASCII 会把 ArkTS 弄崩

波特率开成 115200 去读 9600 的模块，tty 缓冲里是 0x80 以上的脏字节。napi_create_string_utf8 造出非法 UTF-8，ArkTS split(',') / startsWith 直接崩，页面闪退。看起来像 GPS 页有 bug，其实是串口设置错了。

UART 那篇文本模式已经过滤：只留 0x20～0x7E、\r、\n、\t。GPS 解析走文本，不要走 hex 再自己转——hex 不过滤，脏数据会进解析器。

过滤之后若变成空串，同时 hex 读是乱码：换回 9600。rx 计数照样涨，因为内核按你设的波特率采样，它不管对不对。

5. gps_nmea.c

扫口、读 1 秒、拆 GGA/RMC、ddmm.mmmm 转十进制度。32 位 musl。依赖UART 那篇同一套 termios；为了单文件能编过，把 open/read 写在里面。

/* gps_nmea.c — 扫 tty、解析 GGA/RMC。
 * 用法：
 *   gps_nmea scan
 *   gps_nmea /dev/ttyS7
 */
#include <fcntl.h>
#include <poll.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <termios.h>
#include <unistd.h>

static int open_9600(const char *path)
{
    int fd = open(path, O_RDWR | O_NOCTTY | O_NONBLOCK);
    if (fd < 0) {
        perror(path);
        return -1;
    }
    struct termios t;
    memset(&t, 0, sizeof(t));
    if (tcgetattr(fd, &t) != 0) {
        perror("tcgetattr");
        close(fd);
        return -1;
    }
    cfsetispeed(&t, B9600);
    cfsetospeed(&t, B9600);
    t.c_cflag = (t.c_cflag & ~CSIZE) | CS8 | CLOCAL | CREAD;
    t.c_cflag &= ~(PARENB | CSTOPB | CRTSCTS);
    t.c_lflag &= ~(ICANON | ECHO | ECHOE | ISIG);
    t.c_iflag &= ~(IXON | IXOFF | IXANY | INLCR | ICRNL);
    t.c_oflag &= ~OPOST;
    t.c_cc[VMIN] = 0;
    t.c_cc[VTIME] = 0;
    tcflush(fd, TCIOFLUSH);
    if (tcsetattr(fd, TCSANOW, &t) != 0) {
        perror("tcsetattr");
        close(fd);
        return -1;
    }
    return fd;
}

static int read_ascii(int fd, char *buf, int bufsz, int timeout_ms)
{
    int used = 0;
    int idle = 0;
    unsigned char rb[512];
    while (idle < timeout_ms && used < bufsz - 1) {
        struct pollfd p;
        p.fd = fd;
        p.events = POLLIN;
        p.revents = 0;
        int pr = poll(&p, 1, 100);
        int r = 0;
        if (pr > 0 && (p.revents & POLLIN))
            r = (int)read(fd, rb, sizeof(rb));
        if (r > 0) {
            int i;
            for (i = 0; i < r && used < bufsz - 1; i++) {
                unsigned char c = rb[i];
                if ((c >= 0x20 && c <= 0x7E) || c == '\r' || c == '\n' || c == '\t')
                    buf[used++] = (char)c;
            }
            idle = 0;
        } else {
            idle += 100;
        }
    }
    buf[used] = '\0';
    return used;
}

/* ddmm.mmmm + 半球 → 十进制度。南/西为负。dot-2 位是分。 */
static int to_deg(const char *raw, const char *hemi, double *out)
{
    const char *dot;
    int deg_len;
    char degbuf[8];
    double deg, minutes;
    if (!raw || !raw[0] || !out)
        return -1;
    dot = strchr(raw, '.');
    if (!dot)
        return -1;
    deg_len = (int)(dot - raw) - 2;
    if (deg_len < 1 || deg_len > 3)
        return -1;
    memcpy(degbuf, raw, (size_t)deg_len);
    degbuf[deg_len] = '\0';
    deg = atof(degbuf);
    minutes = atof(raw + deg_len);
    *out = deg + minutes / 60.0;
    if (hemi && (hemi[0] == 'S' || hemi[0] == 'W'))
        *out = -*out;
    return 0;
}

static void parse_line(char *line)
{
    char *f[20];
    int n = 0;
    char *save = NULL;
    char *p;
    char *star;
    if (line[0] == '$')
        line++;
    star = strchr(line, '*');
    if (star)
        *star = '\0';
    p = strtok_r(line, ",", &save);
    while (p && n < 20) {
        f[n++] = p;
        p = strtok_r(NULL, ",", &save);
    }
    if (n < 1)
        return;
    if (strcmp(f[0], "GNGGA") == 0 || strcmp(f[0], "GPGGA") == 0) {
        const char *lat = (n > 2) ? f[2] : "";
        const char *ns  = (n > 3) ? f[3] : "";
        const char *lon = (n > 4) ? f[4] : "";
        const char *ew  = (n > 5) ? f[5] : "";
        const char *fix = (n > 6) ? f[6] : "";
        const char *sat = (n > 7) ? f[7] : ""; /* 卫星，不是 f[6] */
        const char *hdop = (n > 8) ? f[8] : ""; /* HDOP，不是海拔 */
        const char *alt = (n > 9) ? f[9] : ""; /* 海拔 */
        double dlat = 0, dlon = 0;
        int has_pos = (lat[0] && lon[0] && to_deg(lat, ns, &dlat) == 0 &&
                       to_deg(lon, ew, &dlon) == 0);
        printf("GGA fix=%s sats=%s hdop=%s alt=%s\n",
               fix[0] ? fix : "-", sat[0] ? sat : "-",
               hdop[0] ? hdop : "-", alt[0] ? alt : "-");
        if (has_pos)
            printf("    lat=%.6f lon=%.6f\n", dlat, dlon);
        else
            printf("    no fix (empty lat/lon is normal indoors / cold start)\n");
        return;
    }
    if (strcmp(f[0], "GNRMC") == 0 || strcmp(f[0], "GPRMC") == 0) {
        const char *utc = (n > 1) ? f[1] : "";
        const char *st  = (n > 2) ? f[2] : "";
        const char *spd = (n > 7) ? f[7] : "";
        printf("RMC status=%s utc=%s speed_kn=%s\n",
               st[0] ? st : "-", utc[0] ? utc : "-", spd[0] ? spd : "-");
    }
}

static int look_gps(const char *buf)
{
    return strstr(buf, "$GNGGA") || strstr(buf, "$GPGGA") ||
           strstr(buf, "$GNRMC") || strstr(buf, "$GPRMC") ||
           strstr(buf, "GNGGA")  || strstr(buf, "GPGGA");
}

static void dump_sentences(char *buf)
{
    char *save = NULL;
    char *line = strtok_r(buf, "\r\n", &save);
    while (line) {
        if (line[0] == '$' || strstr(line, "GGA") || strstr(line, "RMC"))
            printf("RAW %s\n", line);
        parse_line(line);
        line = strtok_r(NULL, "\r\n", &save);
    }
}

static int probe_port(const char *path)
{
    char buf[4096];
    int fd = open_9600(path);
    int n;
    if (fd < 0)
        return 0;
    n = read_ascii(fd, buf, sizeof(buf), 1000);
    close(fd);
    printf("=== %s  n=%d ===\n", path, n);
    if (n <= 0) {
        printf("(empty)\n");
        return 0;
    }
    if (look_gps(buf)) {
        dump_sentences(buf);
        return 1;
    }
    printf("(not NMEA, first 80 bytes) %.80s\n", buf);
    return 0;
}

int main(int argc, char **argv)
{
    const char *cands[] = { "/dev/ttyS7", "/dev/ttyS8", "/dev/ttyS3", NULL };
    int i;
    if (argc >= 2 && strcmp(argv[1], "scan") == 0) {
        int found = 0;
        for (i = 0; cands[i]; i++) {
            if (probe_port(cands[i]))
                found++;
        }
        if (!found)
            printf("no $GGA on ttyS7/S8/S3 @9600. check antenna, 0666, rx counter.\n");
        return found ? 0 : 2;
    }
    if (argc >= 2) {
        return probe_port(argv[1]) ? 0 : 2;
    }
    fprintf(stderr, "usage: %s scan | %s /dev/ttyS7\n", argv[0], argv[0]);
    return 1;
}

OHOS=/path/to/OpenHarmony
CLANG=$OHOS/prebuilts/clang/ohos/linux-x86_64/llvm/bin/clang
SYSROOT=$OHOS/prebuilts/ohos-sdk/linux/11/native/sysroot

$CLANG --target=arm-linux-ohos --sysroot=$SYSROOT -O2 -Wall \
  -Wl,--dynamic-linker=/system/lib/ld-musl-arm.so.1 \
  -o gps_nmea gps_nmea.c

hdc file send gps_nmea /data/local/tmp/gps_nmea
hdc shell "chmod 0755 /data/local/tmp/gps_nmea"
hdc shell "/data/local/tmp/gps_nmea scan"

扫到 GPS 之后盯着那根口看 1～2 分钟：

hdc shell "/data/local/tmp/gps_nmea /dev/ttyS7"

（口换成 scan 打印出来的那根。）质量从 0 变成 1，纬度经度从空变成数字，才叫定位。中间那些空字段的 GGA，留下当「通路通」的证据。

6. ArkTS：扫口 + 拆字段

libboard.so 的 uartOpen / uartRead / uartClose UART 那篇已经有。GPS 页不要自动 setInterval 叠同步 uartRead，UI 会假死。点「读一次」，或者以后上异步版。

import board from 'libboard.so';

@Entry
@Component
struct GpsPage {
  @State msg: string = '先扫口。谁吐 $GGA 谁就是 GPS。天线对天，冷启动 1-2 分钟。';
  @State cur: string = '/dev/ttyS7';
  @State opened: boolean = false;
  @State out: string = '';
  private ports: string[] = ['/dev/ttyS7', '/dev/ttyS8', '/dev/ttyS3'];

  aboutToDisappear() {
    if (this.opened) {
      board.uartClose();
      this.opened = false;
    }
  }

  build() {
    Column() {
      Text('GPS NMEA').fontSize(20).fontWeight(FontWeight.Bold).margin({ bottom: 8 })
      Text('9600 8N1。室内经纬度空着不是 bug。卫星 f[7]，海拔 f[9]，f[8] 是 HDOP。')
        .fontSize(13).fontColor('#C62828').margin({ bottom: 8 })
      Row() {
        ForEach(this.ports, (p: string) => {
          Button((this.cur === p ? '> ' : '') + p).fontSize(12).margin({ right: 6 })
            .onClick(() => { this.pick(p); })
        }, (p: string) => p)
      }.margin({ bottom: 8 })
      Row() {
        Button(this.opened ? '关闭' : '打开 9600').onClick(() => { this.toggle(); })
        Button('读一次').margin({ left: 8 }).onClick(() => { this.readOnce(); })
        Button('三口各读 1 秒').margin({ left: 8 }).onClick(() => { this.scan(); })
      }
      Text(this.msg).fontSize(14).margin({ top: 10 }).fontColor('#1565C0')
      Text(this.out).fontSize(13).margin({ top: 8 })
    }.padding(16).width('100%')
  }

  pick(p: string) {
    if (this.opened) {
      board.uartClose();
      this.opened = false;
    }
    this.cur = p;
    this.msg = '已选 ' + p;
  }

  toggle() {
    if (this.opened) {
      board.uartClose();
      this.opened = false;
      this.msg = '已关闭';
      return;
    }
    if (board.uartOpen(this.cur, 9600) === 0) {
      this.opened = true;
      this.msg = '已打开 ' + this.cur + ' @9600';
    } else {
      this.msg = '打开失败。crw、0666、不是 ttyS2。';
    }
  }

  scan() {
    if (this.opened) {
      board.uartClose();
      this.opened = false;
    }
    let report: string = '';
    let i: number;
    for (i = 0; i < this.ports.length; i++) {
      let p: string = this.ports[i];
      if (board.uartOpen(p, 9600) !== 0) {
        report += p + ': open fail\n';
        continue;
      }
      let s: string = board.uartRead(1000, 0);
      board.uartClose();
      if (s.indexOf('GGA') >= 0 || s.indexOf('RMC') >= 0) {
        report += p + ': GPS 句子\n';
        this.cur = p;
      } else if (s.length === 0) {
        report += p + ': 空\n';
      } else {
        report += p + ': 非 NMEA ' + s.substring(0, 40) + '\n';
      }
    }
    this.out = report;
    this.msg = '扫完。打开上面标了 GPS 句子的那根。';
  }

  readOnce() {
    if (!this.opened) {
      this.msg = '先打开';
      return;
    }
    let s: string = board.uartRead(800, 0);
    if (s.length === 0) {
      this.out = '800ms 空。换口、看 rx、天线。';
      return;
    }
    this.out = this.format(s);
  }

  format(s: string): string {
    let latV = '', latH = '', lonV = '', lonH = '', alt = '', sats = '', fixq = '', utc = '', speed = '', rawGga = '';
    let chunks: string[] = s.split('$');
    let i: number;
    for (i = 0; i < chunks.length; i++) {
      let ln: string = chunks[i];
      let f: string[] = ln.split(',');
      if (ln.startsWith('GNGGA') || ln.startsWith('GPGGA')) {
        if (rawGga.length === 0) {
          rawGga = ln;
        }
        if (f.length > 2 && f[2].length > 0) {
          latV = f[2];
          latH = f[3];
        }
        if (f.length > 4 && f[4].length > 0) {
          lonV = f[4];
          lonH = f[5];
        }
        if (f.length > 6) {
          fixq = f[6];
        }
        if (f.length > 7) {
          sats = f[7];
        }
        if (f.length > 9 && f[9].length > 0) {
          alt = f[9];
        }
      } else if (ln.startsWith('GNRMC') || ln.startsWith('GPRMC')) {
        if (f.length > 1 && f[1].length > 0) {
          utc = f[1];
        }
        if (f.length > 7 && f[7].length > 0) {
          speed = f[7];
        }
      }
    }
    if (latV.length === 0) {
      let nsat: number = parseInt(sats);
      if (Number.isNaN(nsat)) {
        nsat = 0;
      }
      let why: string = nsat === 0
        ? '一颗都没有：天线没对天 / 在室内 / 馈电没有'
        : ('有 ' + nsat.toString() + ' 颗但未解算，窗边再等 1-2 分钟');
      return '未定位  质量=' + (fixq.length ? fixq : '?') +
        '  卫星=' + nsat.toString() + '\n' + why + '\n' +
        (rawGga.length ? ('GGA $' + rawGga.substring(0, 80)) : '(这包没有 GGA)');
    }
    return '已定位 质量=' + fixq + ' 卫星=' + sats +
      '\n纬度 ' + this.toDeg(latV, latH) +
      '\n经度 ' + this.toDeg(lonV, lonH) +
      (alt.length ? ('\n海拔 ' + alt + ' m') : '') +
      (speed.length ? ('\n地速 ' + speed + ' kn') : '') +
      (utc.length ? ('\nUTC ' + utc) : '');
  }

  toDeg(raw: string, hemi: string): string {
    if (raw.length === 0) {
      return '';
    }
    let dot: number = raw.indexOf('.');
    if (dot < 3) {
      return raw;
    }
    let degLen: number = dot - 2;
    let deg: number = parseFloat(raw.substring(0, degLen));
    let min: number = parseFloat(raw.substring(degLen));
    let v: number = deg + min / 60;
    if (hemi === 'S' || hemi === 'W') {
      v = -v;
    }
    return v.toFixed(6);
  }
}

f[7]、f[9] 写在注释里不够，代码里就要用这两个下标。复查时搜 f[6] 当卫星、f[8] 当海拔，搜到就是回归。

7. 十进制度

NMEA 纬度是 ddmm.mmmm（度、分），经度 dddmm.mmmm。2232.1234 不是 2232 度。小数点前两位是分，再往前是度：

2232.1234 → 22 度 + 32.1234 分 → 22 + 32.1234/60 ≈ 22.535390

南纬、西经为负。不要把原始字符串直接当十进制度画地图，点会飞到海里。

分不够两位（畸形句）原样显示，不要 parseFloat 整串。

8. 现场：有句子、没定位

gps_nmea scan 打出 GGA，质量 0，lat 空。这不是软件问题。

天线：有源天线要 3.3 V。万用表量天线座中心导体对地。0 V，模块没馈电或座子虚焊。天线线弯折、接头进水，同样 0 星。

位置：窗边玻璃若是镀膜，贴着玻璃也不够，伸出窗外或上屋顶。地下车库放弃。

时间：冷启动盯着质量字段。0 → 1 的那一刻，经纬度才会有数字。提前 20 秒读一次就下结论，会把正常冷启动写成 bug。

模块灯：有的 1 Hz 闪是定位，常亮或灭是未定位，以说明书为准，不要和别的模组的灯语混用。

rx 不涨：TX/RX 接反最常见。模块 TX 必须进 SoC RX。接反的时候你 write 进模块的 RX，模块不在乎，它自己仍在 TX 上吐 GGA，只是进错了 SoC 脚。

9. 现场：闪退

hilog 没有你的业务 log，进程没了。先怀疑非法 UTF-8：波特率 115200、过滤没开、uartRead 的 asHex=0 却塞进了脏字节。把 asHex 改 1 看是不是乱码。改回 9600，过滤打开，闪退消失。

其次是 UI 线程阻塞。setInterval(300) 里调同步 uartRead(600)，间隔被读占满，停止点不了，看门狗把 Ability 杀掉。改成手动读一次。

第三，split('$') 之后第一段往往是空的或半截，startsWith('GNGGA') 对第一段失败是正常的，从第二段开始才是句子。不要因为第一段不是 GGA 就报解析错误。行尾 *7A 是异或，通路调试不必验。f.length 不够 10 时不要读 f[9]。

室内验收：scan 能见到 $GxGGA，未定位显示「未定位」而不是 0°。窗外验收：质量 ≥ 1，卫星走 f[7]，海拔走 f[9] 且不是 HDOP 那个 1.x。同一对脚换 BLE/LoRa 后 NMEA 会消失，拔掉改回 9600 再扫。ttyS3/7/8 都要 chmod 0666。

系列第 43 篇　·　芯片：瑞芯微 RK3568　·　OpenHarmony 4.1（API 11）　·　Linux 5.10