:介绍以51 单片机为处理器的应用系统在编程时的内存使用区划分和GPS 定位信息流的数据格式。说明
GPS15L 型接收模块的数据线应用情况。针对51 单片机的内存较小和GPS 导航数据流较大的矛盾,提出使用51 单片机接
收GPS 数据的一种压缩算法,并给出软件设计流程图,最后以51 汇编语言为例给出实际接收GPS 数据的部分程序的具体
实现方法。
### GPS接受数据算法研究
#### 一、小内存单片机的内存管理
51系列单片机由于其内部RAM仅有128字节（B），因此如何有效地管理和利用这有限的内存空间变得尤为重要。51系列单片机的128B RAM可以分为以下三个区域：
1. **寄存器区**：地址范围为`00H`至`1FH`，共32个字节。这部分区域主要用于存放临时变量以及作为通用寄存器使用。
2. **位寻址区**：地址范围为`20H`至`2FH`，共16个字节。这一区域中的每个字节都可以进行位操作，常用于定义标志位或者控制位。
3. **数据缓冲区**：地址范围为`30H`至`7FH`，共80个字节。这是单片机中最大的连续可寻址空间，通常用于存储数据、中间结果等。
在实际应用中，合理分配这三个区域对于提高程序效率至关重要。例如，可以将频繁访问的数据放在寄存器区，减少对数据缓冲区的访问次数；而位寻址区则适合存储各种标志位，便于进行位操作。
#### 二、GPS定位信息流的数据格式
GPS接收机持续不断地向单片机发送定位信息，这些信息通常以ASCII字符的形式出现，形成了一串字节流。为了正确解析这些数据，需要了解其特定的帧结构。
以Garmin GPS接收机为例，其发送的数据主要包含帧头、帧内数据和帧尾。常见的帧头包括：
- `#$GPGGA`：包含了GPS的时间、位置、精度等信息。
- `$GPGSA`：表示卫星选择状态。
- `$GPRMC`：提供了最关心的定位数据，如时间、纬度、经度、速度等。
以`$GPRMC`为例，其数据格式如下：
- `<1>`：UTC时间，格式为`hhmmss`（小时分钟秒）。
- `<2>`：定位状态，`A`表示有效定位，`V`表示无效定位。
- `<3>`：纬度，格式为`ddmm.mmmm`（度分）。
- `<4>`：纬度半球，`N`表示北半球，`S`表示南半球。
- `<5>`：经度，格式为`dddmm.mmmm`（度分）。
- `<6>`：经度半球，`E`表示东经，`W`表示西经。
- `<7>`：地面速度，单位为节（knots）。
- `<8>`：地面航向，范围为`000.0`至`359.9`度，以真北为基准。
- `<9>`：UTC日期，格式为`ddmmyy`（日月年）。
- `<10>`：磁偏角，范围为`000.0`至`180.0`度，`E`表示东偏，`W`表示西偏。
- `<11>`：校验和。
- `<12>`：结束标志。
#### 三、51单片机接收GPS数据的压缩算法
面对51单片机内存较小与GPS数据量大的矛盾，本研究提出了一种基于51单片机接收GPS数据的压缩算法。该算法的主要思想在于通过对GPS数据流进行分析，识别出关键信息，并采用适当的压缩技术来减少所需存储空间。
1. **关键信息提取**：通过分析`$GPRMC`帧内的数据，提取出时间、纬度、经度、速度、航向等关键信息。
2. **数据压缩**：对于提取出的关键信息，采用简单的差值编码或游程编码等压缩方法进行压缩，从而减少所需存储空间。
3. **软件设计流程**：整个软件设计流程包括初始化、数据接收、数据处理（包括提取关键信息和压缩）、数据存储等步骤。
#### 四、51汇编语言实现
以51汇编语言为例给出了实际接收GPS数据的部分程序的具体实现方法。这部分主要包括：
- 初始化串口通信。
- 接收GPS数据帧。
- 解析帧头，判断是否为所需的`$GPRMC`帧。
- 提取关键信息并进行压缩。
- 存储压缩后的数据。
通过以上方法，可以在51单片机上实现对GPS数据的有效接收与处理，解决了内存容量限制的问题。这种基于51单片机的GPS数据接收和处理方法，在低功耗、低成本的应用场合具有广泛的应用前景。
