在树莓派上安装G-Mouse GPS接收器并读取GPS数据

我想给我的树莓派（具体型号是Clockwork uConsole）增添GPS功能，于是在相关渠道找到了这款带2米延长线的USB GPS接收器。在Drupal开发中，常常也需要对各种设备进行整合，就像给树莓派添加GPS功能一样，精准地将不同功能融入整体系统。

这个GPS设备有一个USB接口和一根2米长的电缆，而且接收器本身带有磁性，能附着在很多不同的表面上。我对它能和树莓派很好地配合使用挺有信心，实际情况也确实如此，安装过程并不复杂，只需要安装几个额外的工具，就能确保它输出正确的数据。

在这篇文章里，咱们来看看插入GPS接收器后会出现什么情况，然后介绍几个能验证GPS接收器是否正常工作的软件包。这里假设你运行的是最新版本的树莓派操作系统。

一、插入GPS接收器

把GPS设备插入系统后，它会创建一个名为/dev/ttyAMC0的文件（或者资源）。不过这个文件也可能位于/dev/ttyACM1，这主要取决于你的系统和设置，但大致就在这个位置附近。

你可以用cat命令来流式传输该资源，输入下面的命令就行。

cat /dev/ttyAMC0

输出的信息大概像下面这样。

$GPVTG,,T,,M,0.177,N,0.328,K,A*2B

$GPGGA,21011.00,510.33664,N,0021.33939,W,1,04,3.99,113.8,M,48.4,M,,*48

$GPGSA,A,3,09,11,17,19,,,,,,,,,5.78,3.99,4.18*01

$GPGSV,2,1,06,04,,,32,09,54,198,33,11,20,307,27,12,02,315,17*42

$GPGSV,2,2,06,17,23,215,25,19,37,242,35*77

$GPGLL,510.33664,N,0021.33939,W,201011.00,A,A*79

要是你看到这样的数据流，就说明一切正常，可以开始从GPS设备读取数据了。通常可以不使用sudo来运行这个命令，如果不行的话，你得把你的用户添加到“dialout”组中。

sudo adduser [你的用户名] dialout

这样你应该就能访问该资源了。

二、GPS守护进程

要使用这些数据，得安装一个叫GPSD的守护进程。在Drupal模块开发里，也会有类似这种基础服务的搭建，来保证系统各个模块能正常协作。

GPSD能让程序连接到GPS接收器，不用直接访问GPS硬件本身。也就是说，程序不用对已安装的GPS设备的数据进行解码，而是可以访问一个包含GPS信息的JSON数据流，这种格式更容易读取。

安装GPSD，运行下面的命令。

sudo apt install gpsd

打开/etc/default/gpsd配置文件，找到名为GPSD_OPTIONS的选项。这个选项指向GPS资源的位置，也就是我们之前查看的文件。

把文件名添加到GPSD_OPTIONS设置中。

GPSD_OPTIONS="/dev/ttyACM0"

更改这个设置后，可以用下面的命令重启守护进程。

sudo service gpsd restart

或者重启树莓派，效果是一样的。

你可以通过telnet连接到端口2947来测试是否一切正常。

telnet localhost 2947
Trying ::1...
Connected to localhost.
Escape character is '^]'.
{"class":"VERSION","release":"3.22","rev":"3.22","proto_major":3,"proto_minor":14}

然后，可以用“?POLL;”命令从GPS守护进程获取数据。

?POLL;
{"class":"POLL","time":"2025-04-12T21:23:23.767Z","active":0,"tpv":[],"gst":[],"sky":[]}

要是你想从设备接收数据，也可以用WATCH命令来激活设备。

?WATCH={"enable":true,"raw":true};
{"class":"DEVICES","devices":[{"class":"DEVICE","path":"/dev/ttyACM1","driver":"u-blox","subtype":"SW 1.00 (59842),HW 00070000","subtype1":"PROTVER 14.00,GPS;SBAS;GLO;QZSS","activated":"2025-04-12T21:25:04.062Z","flags":1,"native":1,"bps":9600,"parity":"N","stopbits":1,"cycle":1.00,"mincycle":0.02}]}
{"class":"WATCH","enable":true,"json":false,"nmea":false,"raw":0,"scaled":false,"timing":false,"split24":false,"pps":false}

这只是显示了从服务中流出的原始数据。接下来，咱们用一些客户端来读取这些数据。

三、读取GPS数据

要从GPSD读取GPS数据，可以安装另一个叫gpsd - clients的软件包。这其实是一个元软件包，里面包含多个不同的程序，能用来测试GPS接收器，确保它正常工作。

用apt安装gpsd - clients。

sudo apt install gpsd-clients

安装后会添加多个不同的程序，下面介绍几个。

xgps

xgps应用程序为GPS数据提供了一个图形用户界面（GUI），用下面的命令就能启动它。

xgps

它会显示GPS接收器可见范围内的卫星以及它们向系统提供的信息。

要注意的是，这个应用程序的功能不止你看到的这些，只是我的树莓派屏幕会截断包含实际GPS数据的下半部分，而且窗口也无法调整大小，所以除非你有足够大的屏幕，不然这个工具主要用于确认是否接收到了信号。

cgps

cgps程序是一个命令行工具，它能读取GPS信号，还会提供大量关于你的位置、速度和海拔的信息。

用下面的命令运行该程序。

cgps

输出会显示我们的GPS数据和转换后的卫星数据。你得让GPS运行几分钟，收集所需的所有信息，之后才能看到经度和纬度。要是能在右侧看到卫星数据，就说明一切工作正常。如果你不想看到来自gpsd守护进程的原始数据流，可以用“-s”标志来隐藏JSON数据。

gpsmon

gpsmon程序是另一个命令行应用程序，它能将不同类型的GPS数据转换为坐标数据。

要运行gpsmon，在命令行中输入下面的内容就行。

gpsmon

它会在左侧显示卫星信息，在右侧显示解码后的GPS信息。

有意思的是，我们可以强制gpsmon以NMEA格式从GPS设备读取数据，NMEA格式是海事GPS系统使用的一种不同类型的GPS数据。为此，使用--nmea标志。

gpsmon --nmea

这会在输出的顶部显示我们的经度和纬度坐标，下方显示卫星数据。

四、使用GPS数据

现在已经验证了可以读取GPS数据，接下来就能围绕这些信息编写程序了。首先可以试试用telnet和端口2947，但GPS守护进程库提供了多个可用于读取GPS数据的函数。

为此，需要安装libgps - dev，这样才能访问相应的头文件。

sudo apt install libgps-dev

接下来，要编写一些代码，使用GPS函数从GPS数据中读取信息。下面的代码会读取GPS坐标并把它们打印出来。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <gps.h>
#include <math.h>

#define SERVER_NAME         "localhost"
#define SERVER_PORT         "2947"

struct gps_data_t           g_gpsdata;
int                         ret;

int main(void) {

    // 1) 尝试打开GPS
    ret = gps_open(SERVER_NAME,SERVER_PORT,&g_gpsdata);
    if (ret != 0) {
        printf("[GPS] 无法打开... 退出。\r\n");
        return -1;
    }

    // 2) 启用JSON流 - 同时启用监控
    (void)gps_stream(&g_gpsdata, WATCH_ENABLE | WATCH_JSON, NULL);

    // 3) 等待来自GPSD的数据
    while (gps_waiting(&g_gpsdata, 5000000)) {
        sleep(2);
        if (-1 == gps_read(&g_gpsdata, NULL, 0)) {
            printf("读取错误！！退出...\r\n");
            break;
        }
        else {
            if(g_gpsdata.fix.mode == MODE_2D || g_gpsdata.fix.mode == MODE_3D) {
                if (isfinite(g_gpsdata.fix.latitude) && isfinite(g_gpsdata.fix.longitude)) {
                    printf("[GPS DATA] 纬度, 经度, 使用的卫星数量, 模式 = %lf, %lf, %d, %d\r\n" , g_gpsdata.fix.latitude, g_gpsdata.fix.longitude,g_gpsdata.satellites_used,g_gpsdata.fix.mode);
                }
                else {
                    printf(".");
                }
            }
            else {
                printf("正在等待定位...\r\n");
            }
        }
    }

    // 优雅地关闭...
    (void)gps_stream(&g_gpsdata, WATCH_DISABLE, NULL);
    (void)gps_close(&g_gpsdata);
    return 0;
}

把这个文件保存为“gps.c”，然后运行下面的命令来编译该文件，重要的是用“-lgps”标志将GPS库注入编译器。

gcc gps.c -o gps -lgps

现在你应该有一个名为“gps”的程序，运行这个程序就能从GPS守护进程中读取GPS数据。输出结果如下所示。

/gps
正在等待定位...
正在等待定位...
正在等待定位...
[GPS DATA] 纬度, 经度, 使用的卫星数量, 模式 = 53.405161, -2.361825, 0, 3
[GPS DATA] 纬度, 经度, 使用的卫星数量, 模式 = 53.405161, -2.361825, 7, 3
[GPS DATA] 纬度, 经度, 使用的卫星数量, 模式 = 53.405161, -2.361825, 7, 3
[GPS DATA] 纬度, 经度, 使用的卫星数量, 模式 = 53.405161, -2.361825, 7, 3
[GPS DATA] 纬度, 经度, 使用的卫星数量, 模式 = 53.405161, -2.361825, 7, 3

现在我们有了读取GPS数据的方法，就可以把数据写入文件，创建基于时间的运动记录。由此可见，将GPS数据集成到编写的程序中并不难，就像在Drupal11中进行功能扩展时，合理利用现有资源，也能轻松实现新功能的添加。

五、总结

在Linux系统上从GPS加密狗读取数据挺容易的。一旦通过gpsd验证能接收到数据，就能编写多个程序，通过端口2947来读取GPS数据。要是不使用gpsd库，就得把其中包含的数据解码为GPS坐标。依靠上述部分代码，我能用Clockwork uConsole记录在英国乡村的一次徒步旅行。

GPS加密狗内置了电池，可以将最后记录的数据保留几分钟，这意味着即便关闭系统，也能通过轮询快速获取结果。

要注意，正确设置时间对于获取准确的GPS数据很关键。要是得到的结果异常，得确保你的系统时间设置正确。

这里显示的所有位置都不是我公司的实际地址，这些数据都是在英国乡村外出时生成的。