通过I2C与u-blox GPS通信的Golang实现方法

以下是一个基于Go语言通过I2C与u-blox M8系列GPS接收器进行二进制通信的示例实现。该实现使用periph.io库来处理I2C通信，并遵循u-blox二进制协议（UBX协议）的结构。假设GPS设备已正确连接到I2C总线，且地址为0x42（u-blox设备的常见I2C地址）。

首先，确保安装必要的依赖：

go get periph.io/x/conn/v3/i2c
go get periph.io/x/host/v3

然后，创建Go文件（例如main.go）并实现以下代码：

package main

import (
	"encoding/binary"
	"fmt"
	"log"
	"time"

	"periph.io/x/conn/v3/i2c"
	"periph.io/x/conn/v3/i2c/i2creg"
	"periph.io/x/host/v3"
)

const (
	i2cBus      = "1"           // I2C总线编号，根据系统调整（如树莓派上常用1）
	gpsAddress  = 0x42          // u-blox GPS的I2C地址
	ubxSync1    = 0xB5          // UBX协议同步字符1
	ubxSync2    = 0x62          // UBX协议同步字符2
)

// UBXMessage 定义UBX消息结构
type UBXMessage struct {
	Class    uint8
	ID       uint8
	Length   uint16
	Payload  []byte
	Checksum [2]byte
}

// calcChecksum 计算UBX消息的校验和
func calcChecksum(class, id uint8, length uint16, payload []byte) [2]byte {
	var ckA, ckB uint8
	ckA += class
	ckB += ckA
	ckA += id
	ckB += ckA
	ckA += uint8(length & 0xFF)
	ckB += ckA
	ckA += uint8(length >> 8)
	ckB += ckA
	for _, b := range payload {
		ckA += b
		ckB += ckA
	}
	return [2]byte{ckA, ckB}
}

// sendUBXMessage 通过I2C发送UBX消息
func sendUBXMessage(dev *i2c.Dev, msg UBXMessage) error {
	// 构建消息字节序列
	buf := make([]byte, 6+len(msg.Payload)+2) // 同步头(2) + 类(1) + ID(1) + 长度(2) + 载荷 + 校验和(2)
	buf[0] = ubxSync1
	buf[1] = ubxSync2
	buf[2] = msg.Class
	buf[3] = msg.ID
	binary.LittleEndian.PutUint16(buf[4:6], msg.Length)
	copy(buf[6:6+len(msg.Payload)], msg.Payload)
	checksum := calcChecksum(msg.Class, msg.ID, msg.Length, msg.Payload)
	buf[6+len(msg.Payload)] = checksum[0]
	buf[6+len(msg.Payload)+1] = checksum[1]

	// 通过I2C写入消息
	_, err := dev.Write(buf)
	return err
}

// readUBXMessage 从I2C读取UBX消息
func readUBXMessage(dev *i2c.Dev) (*UBXMessage, error) {
	// 先读取头部以确定消息长度
	header := make([]byte, 6)
	if _, err := dev.Read(header); err != nil {
		return nil, err
	}
	// 检查同步字符
	if header[0] != ubxSync1 || header[1] != ubxSync2 {
		return nil, fmt.Errorf("invalid sync characters")
	}
	class := header[2]
	id := header[3]
	length := binary.LittleEndian.Uint16(header[4:6])

	// 读取载荷和校验和
	payloadAndChecksum := make([]byte, length+2)
	if _, err := dev.Read(payloadAndChecksum); err != nil {
		return nil, err
	}
	payload := payloadAndChecksum[:length]
	checksum := [2]byte{payloadAndChecksum[length], payloadAndChecksum[length+1]}

	// 验证校验和
	expectedChecksum := calcChecksum(class, id, length, payload)
	if checksum != expectedChecksum {
		return nil, fmt.Errorf("checksum mismatch")
	}

	return &UBXMessage{
		Class:   class,
		ID:      id,
		Length:  length,
		Payload: payload,
	}, nil
}

func main() {
	// 初始化主机驱动
	if _, err := host.Init(); err != nil {
		log.Fatal(err)
	}

	// 打开I2C总线
	bus, err := i2creg.Open(i2cBus)
	if err != nil {
		log.Fatal(err)
	}
	defer bus.Close()

	// 创建设备实例
	dev := &i2c.Dev{Bus: bus, Addr: gpsAddress}

	// 示例：发送UBX-CFG-PRT命令配置I2C端口（具体载荷根据u-blox文档构建）
	// 这里使用一个示例消息，实际使用时参考u-blox协议文档
	msg := UBXMessage{
		Class:  0x06, // CFG类
		ID:     0x00, // PRT消息ID
		Length: 20,   // 假设载荷长度为20字节
		Payload: make([]byte, 20), // 实际载荷需根据配置填充
	}
	if err := sendUBXMessage(dev, msg); err != nil {
		log.Fatal("发送消息失败:", err)
	}
	fmt.Println("UBX消息发送成功")

	// 等待并读取响应
	time.Sleep(100 * time.Millisecond)
	response, err := readUBXMessage(dev)
	if err != nil {
		log.Fatal("读取消息失败:", err)
	}
	fmt.Printf("收到响应: Class=0x%02X, ID=0x%02X, Length=%d\n", response.Class, response.ID, response.Length)
}

说明：

• I2C配置：代码使用periph.io库处理I2C通信，需根据实际硬件调整总线编号（如树莓派上常用"1"）。
• UBX协议：实现了UBX二进制消息的构建、发送和接收，包括同步字符、校验和计算。校验和计算遵循u-blox规范。
• 消息示例：示例中发送了一个UBX-CFG-PRT消息（端口配置），实际使用时需参考u-blox M8协议文档填充正确的载荷数据。
• 错误处理：包含基本的错误检查，如校验和验证。

此代码提供了一个基础框架，您需要根据具体需求调整消息类、ID和载荷。u-blox协议文档是必读的，以正确配置GPS模块。