NMEA協議 上位機 c#

前些時間寫做了兩款用NMEA協議的上位機，在這里做一個總結和記錄。和大家分享，也為了以后不會忘記。

NMEA協議總體來說，相對簡單，是氣象上比較成熟的協議。

主要有以下幾個參數及其格式：

1. 風速和風向；

   

2. 空氣溫度；

   

3. 土壤溫度；

   

4. 濕度；

   

5. 大氣壓；

   

注：

其中效驗部分主要采用的 異或效驗：即從$后第一個字符到’*’前一個字符進行異或。所得到的數據高4位，低4位的ASCII碼。

<CR>: ‘\r’

<LF>: ‘\n’

波特率：4800

刷新頻率：1Hz

 

在上位機的設計中，所有的接收方式都是被動的。所以處理上非常好做，只需要讀取特定的數據位就可以，將其轉為數據即可。

由於每一段數據都是以’\n’結尾，所以串口中斷serialPortX_DataReceived()中直接采用serialPortX.ReadLine()讀取數據就可以了。讀取后根據協議分析其數據就可以了。以下是我的代碼：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

namespace 氣象監控_NMEA
{
    class NMEA
    {
        #region 變量
        public float speed = 0f;
        public float direction = 0f;
        public float airTemp = 0f;
        public float soilTemp = 0f;
        public float humidity = 0f;
        public float barometer = 0f;
        public bool speedStatus = false;

        private const int MAX_LENGTH = 24;
        private readonly byte SUM_END = Convert.ToByte('*');
        private readonly byte SUM_START = Convert.ToByte('$');
        private readonly byte NUM_0_ASCII = Convert.ToByte('0');
        private readonly byte NUM_A_ASCII = Convert.ToByte('A' - 10);
        #endregion

        #region 屬性
        public float GetSpeed
        {
            get
            {
                return speed;
            }
            set
            {
                speed = value;
            }
        }

        public float GetDirection
        {
            get
            {
                return direction;
            }
            set
            {
                direction = value;
            }
        }

        public bool GetStatus
        {
            get
            {
                return speedStatus;
            }
            set
            {
                speedStatus = value;
            }
        }

        public float GetAirTemp
        {
            get
            {
                return airTemp;
            }
            set
            {
                airTemp = value;
            }
        }

        public float GetSoilTemp
        {
            get
            {
                return soilTemp;
            }
            set
            {
                soilTemp = value;
            }
        }

        public float GetHumidity
        {
            get
            {
                return humidity;
            }
            set
            {
                humidity = value;
            }
        }

        public float GetBarometer
        {
            get
            {
                return barometer;
            }
            set
            {
                barometer = value;
            }
        }
        #endregion

        #region 子函數
        /// <summary>
/// 數字轉ASCII
/// </summary>
/// <param name="Integer">單個位整數</param>
/// <returns>ASCII</returns>
        public byte Integer2Char(int Integer)
        {
            byte lcv_ch = 0;
            if (Integer <= 9)
            {
                lcv_ch = Convert.ToByte(Integer + NUM_0_ASCII);
            }
            else if ((Integer >= 0x0A) && (Integer <= 0x0F))
            {
                lcv_ch = Convert.ToByte(Integer + NUM_A_ASCII);
            }
            return lcv_ch;
        }

        #endregion

        /// <summary>
/// sum效驗
/// </summary>
/// <param name="array">效驗數組</param>
/// <returns>效驗值，字符被拆分為兩個ASCII碼整和為一個Int，高位在int高8位，低后</returns>
        public int CheckSum(byte[] array)
        {
            byte sum = 0;
            int res = 0;
            int i;
            for (i = 1; (array[i] != SUM_END) && (i < MAX_LENGTH); i++ )
            {
                sum ^= array[i];
            }

            if (i != MAX_LENGTH)
            res = (Integer2Char((sum >> 4)) << 8) | Integer2Char(sum & 0xF);
            return res;
        }

        /// <summary>
/// 從接收到的字符串中，取出有用數據
/// </summary>
/// <param name="str">接收到的字符串</param>
        public void DataProcess(string str)
        {
            char[] chSplit = {',',};
            string[] strArray = str.Split(chSplit);
            switch (strArray[0])
            {
                case "$WIMWV" : 
                    direction = float.Parse(strArray[1]);
                    speed = float.Parse(strArray[3]);
                    char[] chArray = strArray[5].ToCharArray();
                    speedStatus = (chArray[0] == 'A' ? true : false);
                    break;

                case "$WIMTA" :
                    airTemp = float.Parse(strArray[1]);
                    break;

                case "$WIMTS" :
                    soilTemp = float.Parse(strArray[1]);
                    break;

                case "$WIMHU" :
                    humidity = float.Parse(strArray[1]);
                    break;

                case "$WIMMB" :
                    barometer = float.Parse(strArray[3]);
                    break;

                default: break;
            }
        }

        /// <summary>
/// 接收到的數據正確性判斷
/// </summary>
/// <param name="str">接收到的字符串</param>
/// <returns>效驗正常返回true</returns>
        public bool ReceiveCheck(string str)
        {
            bool res = false;
            char[] chSplit = {'*',};
            string[] strArray = str.Split(chSplit);
            if (strArray.Length == 2)
            {
                if (strArray[1].Length == 3)    //長度正常
                {
                    byte[] array = Encoding.Default.GetBytes(strArray[1]);
                    int check = CheckSum(Encoding.Default.GetBytes(str));
                    if (check != 0)
                    {
                        if (check == ((array[0] << 8) | array[1]))
                        {
                            res = true;
                        }
                    }
                }
            }
            return res;
        }
    }
}