来自linux串口的C Gps nmea解析器不解析读取缓冲区的最后一行

Question

我需要为我正在开发的电路板创建一个 c gps nmea 解析器（Cubietruck with armbian debian jessie 8.0）。根据我在互联网上找到的几个例子，我得出以下结论：

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <sys/fcntl.h>
#include <termios.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>

int fd = -1;
int end_of_loop= 0;

void sig_handler(int sig)
{
  if(sig == SIGINT)
  {
    printf("GPS parsing stopped by SIGINT\n");
    end_of_loop = 1;
    close(fd);
  }
}



int main(int argc, char *argv[])
{
  struct termios newt;
  char *nmea_line;
  char *parser;
  double latitude;
  float longitude;
  float altitude;

  signal(SIGINT, sig_handler);

  fd = open("/dev/ttyACM2", O_RDWR | O_NONBLOCK);
  if (fd >= 0)
  {
    tcgetattr(fd, &newt);
    newt.c_iflag &= ~IGNBRK;         
    newt.c_iflag &= ~(IXON | IXOFF | IXANY); 
    newt.c_oflag = 0;               

    newt.c_cflag |= (CLOCAL | CREAD);               
    newt.c_cflag |= CS8;                       
    newt.c_cflag &= ~(PARENB | PARODD);         
    newt.c_cflag &= ~CSTOPB;                   

    newt.c_lflag = 0;                            

    newt.c_cc[VMIN]  = 0; 
    newt.c_cc[VTIME] = 0; 
    tcsetattr(fd, TCSANOW, &newt);



  usleep(100000);

  while(end_of_loop == 0)
  {

    char read_buffer[1000];
    read(fd, &read_buffer,1000);
    //printf("|%s|", r_buf);

    nmea_line = strtok(read_buffer, "\n");

    while (nmea_line != NULL)
    {

      parser = strstr(nmea_line, "$GPRMC");
      if (parser != NULL)
      {
        printf("|%s| \n", nmea_line);
        char *token = strtok(nmea_line, ",");
        int index = 0;
        while (token != NULL)
        {
          if (index == 3)
          {
            latitude = atof(token);
            printf("found latitude: %s %f\n", token, latitude);
          }
          if (index == 5)
          {
            longitude = atof(token);
            printf("found longitude: %s %f\n", token, longitude);
          }
          token = strtok(NULL, ",");
          index++;
        }
      }

      parser = strstr(nmea_line, "$GPGGA");
      if (parser != NULL)
      {
        printf("|%s| \n", nmea_line);
        char *token = strtok(nmea_line, ",");
        int index = 0;
        while (token != NULL)
        {
          if (index == 13)
          {
            altitude = atof(token);
            printf("found altitude: %s %f\n", token, altitude);
          }
          token = strtok(NULL, ",");
          index++;
        }

      }



      printf("|%s| \n", nmea_line);
      nmea_line = strtok(NULL, "\n");
    }

    usleep(500000);

  }

  close(fd);

  return 0;

  }
  else
  {
    printf("Port cannot be opened");
    return -1;
  }
}

目前我测试没有 GPS 定位的负面情况。 这种情况下串行端口的输出是每次读取的：

$GNGNS,,,,,,NNN,,,,,,*1D
$GPVTG,,T,,M,,N,,K,N*2C
$GPGSA,A,1,,,,,,,,,,,,,,,*1E
$GNGSA,A,1,,,,,,,,,,,,,,,*00
$GPGGA,,,,,,0,,,,,,,,*66
$GPRMC,,V,,,,,,,,,,N*53

当我运行代码时，我得到了 GPGGA 的解析打印输出，而不是 GPRMC：

GNGNS,,,,,,NNN,,,,,,*1D
| GPVTG,,T,,M,,N,,K,N*2C
| GPGSA,A,1,,,,,,,,,,,,,,,*1E
| GNGSA,A,1,,,,,,,,,,,,,,,*00
| GPGGA,,,,,,0,,,,,,,,*66
|$GPGGA|
| GNGNS,,,,,,NNN,,,,,,*1D
| GNGNS,,,,,,NNN,,,,,,*1D
| GPVTG,,T,,M,,N,,K,N*2C
| GPGSA,A,1,,,,,,,,,,,,,,,*1E
| GNGSA,A,1,,,,,,,,,,,,,,,*00
| GPGGA,,,,,,0,,,,,,,,*66
|$GPGGA|

我认为这与 GPRMC 在最后一行的事实有关，当执行 nmea_line = strtok(NULL, "\n"); 时 nmea_lime 变为 NULL。我用strcat 在read_buffer 上添加了一个虚拟行，但没有成功。
我打印了索引，我发现对于 GPGGA，只有 index = 3 被实现。我增加了睡眠时间，但没有任何变化。 有谁知道我可以做些什么来实现正确的解析？

Answer 1

您的解析想法似乎还可以，但实现时存在一些问题。

多年前我写了一个 gps nmea 解析器，据我所知， 以"\r\n" 结尾的行似乎也是如此，因为对于这一行

printf("|%s| \n", nmea_line);

你得到

| GPVTG,,T,,M,,N,,K,N*2C

如果你改成

printf(">%s| \n", nmea_line);

你很可能会看到

< GNGNS,,,,,,NNN,,,,,,*1D

第二个问题是您以可重入的方式使用strtok。在 循环的开始，你做nmea_line = strtok(read_buffer, "\n");。然后 你去解析行并进入一个新的循环。然后你做东西线 char *token = strtok(nmea_line, ","); 并通过这样做 strtok 忘记了 关于第一次通话的信息​​。

在你所做的一切结束时再次nmea_line = strtok(NULL, "\n");，但是 这个NULL 适用于哪个strtok？根据输出，你永远不会 知道，但它肯定不会与 nmea_line = strtok(read_buffer, "\n"); 匹配。

幸运的是，strtok 有一个可重入版本：strtok_r

man strtok

#include <string.h>

char *strtok(char *str, const char *delim);

char *strtok_r(char *str, const char *delim, char **saveptr);

描述

strtok() 函数将字符串分成零个或多个非空标记的序列。在第一次调用strtok() 时，字符串为 解析的应该在str 中指定。在应该解析相同字符串的每个后续调用中，str 必须是 NULL。

[...]

strtok_r() 函数是 strtok() 的可重入版本。 saveptr 参数是一个指向 char* 的指针 strtok_r() 内部使用的变量为了维护连续调用之间的上下文 解析相同的字符串。

例子：

char line[] = "a:b:c,d:e:f,x:y:z";

char *s1, *s2, *token1, *token2, *in1, *in2;

in1 = line;

while(token1 = strtok_r(in1, ",", &s1))
{
    in1 = NULL; // for subsequent calls

    in2 = token1;

    printf("First block: %s\n", token1);

    while(token2 = strtok_r(in2, ":", &s2))
    {
        in2 = NULL; // for subsequent calls

        printf("  val: %s\n", token2);
    }
}

输出：

First block: a:b:c
  val: a
  val: b
  val: c
First block: d:e:f
  val: d
  val: e
  val: f
First block: x:y:z
  val: x
  val: y
  val: z

我看到的另一个问题是：

while(...)
{
    read(fd, &read_buffer,1000);

    nmea_line = strtok(read_buffer, "\n");
}

read 函数与fgets 不同，它不读取字符串，它读取字节。那 意味着read 不在乎它在读什么。如果序列恰好是 与 ASCII 表的值匹配的值序列，它不会添加 '\0'- 读取缓冲区中的终止字节。这是一个问题，因为你 正在使用需要有效字符串的函数。如果读取输入不 包含换行符，strtok 将继续阅读，直到找到 '\0' 并且如果 该字节不存在，它将超出限制读取。这是未定义的 行为。

这样做的第二个问题是read 再次不在乎 你准备好了的字节，你没有读行，你准备好了 1000 字节 可能包含或不包含字符串的内存块。最有可能的是 该块不包含字符串，因为/dev/ttyACM2 将生成一个 源源不断，从不向用户发送'\0'。

我会使用fgets 获取一行并解析它，然后再获取另一行，然后 很快。因为你只有文件描述符，你应该使用：

fdopen

#include <stdio.h>

FILE *fdopen(int fd, const char *mode);

fdopen() 函数将流与现有文件描述符 fd 相关联。 流的mode（值"r"、"r+"、"w"、"w+"、"a"、"a+" 之一） 必须与文件描述符的模式兼容。 新流的文件位置指示符设置为属于fd 的位置指示符， 并且错误和文件结束指示符被清除。模式 "w" 或 "w+" 不会导致 文件的截断。文件描述符没有被复制，并且会在 fdopen() 创建的流已关闭。申请fdopen()的结果 到共享内存对象是未定义的。

所以我会这样做：

FILE *f = fopen(fd, "r");


// the gps nmea lines are never that long
char line[64];

char *t1_save;

while(fgets(line, sizeof line, f))
{
    // get rid of \r\n
    line[strcspn(line, "\r\n")] = 0;

    parser = strstr(line, "$GPRMC");
    if(parser)
    {
        // do the parsing
    }

    ...
}

在这个版本中，您甚至不需要strtok_r，因为您不需要 嵌套strtok 调用。

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编辑

我之前错过了一件事：

int end_of_loop= 0;

void sig_handler(int sig)
{
  if(sig == SIGINT)
  {
    printf("GPS parsing stopped by SIGINT\n");
    end_of_loop = 1;
    close(fd);
  }
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    ...
    while(end_of_loop == 0)
    {
    }
}

根据您的编译器的优化，您最终会陷入无休止的境地 循环，即使按下 Ctrl+C。编译器可能 将while 循环优化为while(1)，因为在main 中end_of_loop 变量永远不会改变，所以没有必要总是检查那个值。

当试图通过捕获信号来停止循环时，最好至少声明 变量为volatile，因此编译器不会优化该变量 离开。大多数情况下（参见1、2）最好的方法是：

volatile sig_atomic_t end_of_loop= 0;

void sig_handler(int sig)
{
  if(sig == SIGINT)
  {
    printf("GPS parsing stopped by SIGINT\n");
    end_of_loop = 1;
    close(fd);
  }
}