制作一个基于arduino 和12864液晶模块的图形化显示GPS导航系统,作品效果和成本可能无法和TB上的导航产品媲美,但是动手过程会带给你乐趣和知识。
需要了解的背景知识:
需要的主要硬件:
- arduino UNO 1片;
- 12864 液晶模块 1片;
- GPS模块1片;
- SD卡模块及SD卡 1套;
原理介绍:
将地图数据依据瓦片算法存储在SD卡中,通过串口获取GPS定位信息并从中解析出经纬度坐标,依据经纬度坐标读取相应地图数据显示在12864液晶模块上,同时显示定位坐标点。
1. 地图存储算法——瓦片系统(Maps Tile System)
本制作采用的地图数据和地图存储算法来源于微软的bing maps并做了相应修改,具体可参考:
Bing Maps Tile System[1*]
Virtual Earth Tile Image URI 参数解析
Goolge and Microsoft Map Url Parameters
在瓦片系统中地图采用金字塔式的分层存储结构,不同层具有不同级别的地图分辨率(地图精细程度),每一层地图被分割成等像素大小(256X256)的瓦片,算法要解决的问题就是给定经纬度坐标和缩放级别(层索引)得到具体相应的瓦片编号。
在连接[1*]的最后有算法实现的代码可共参考。
2. 针对12864液晶模块的设计
12864液晶模块是128像素宽64像素高的单色液晶显示模块,本制作为了适应模块显示做出了两个设计。
1). 将256X256像素的瓦片裁切成128X64像素大小的8份 子瓦片,如下图所示:
每层每个瓦片均做相应处理。
2). 通过阈值方法将8位png索引图像(bing maps 的道路数据)转换成二进制地图数据文件,为了能够显示原图中的文字信息,采用多阈值提取求或方法提取原地图中背景、地物和标注文字数据,由于标注文字和背景之间的扰动,提取效果有待改进。
显示效果:
生成地图程序(需要连接互联网):
通过设置地图范围经纬度信息获取要使用定位的区域,可通过google earth 等能显示经纬度的软件或网页获取经纬度的最大最小值(上大下小,右大左小),
缩放级别建议设置范围1~15,较大地图范围和较高缩放级别会增加地图下载、显示加载的时间。
arduino 代码说明:
1. 在“LCD12864RSPI” 文件中加入画点函数,减少重绘区域;
2. 使用占用内存小、具有只读能力的SD模块库“petit_fatfs”;
3. 分配1K内存用于地图数据缓存,由于SD卡库只支持8.3文件名,地图数据文件名采用十六进制不定长压缩编码方式命名。