自制基于arduino的GPS地图导航系统 原型

这是一篇关于动手制作基于arduino 和12864液晶模块的图形化显示GPS导航系统的帖子，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。

动手之前最好能具备一些背景知识：
1. arduino 相关基础；
2. 能使用12864 液晶模块；
3. 能够用arduino 通过串口通信获取GPS模块定位信息；
4. 能够用arduino 操作SD卡模块；
搜索极客工坊论坛即可找到相关内容。

制作所需主要硬件：
1. arduino UNO 1片；
2. 12864 液晶模块 1片；
3. GPS模块1片；
4. SD卡模块及SD卡 1套；

原理：
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：

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。
代码下载：

petit_fatfs

LCD12864RSPI

arduinoTile

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。
mapTile需要 .net2.0以上库支持。