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电子地图在嵌入式设备上进行数据分块组织的方法分析

发布日期:2019-08-16 15:55   来源:未知   阅读:
 

  得到了快速发展,它被广泛应用在移动电话、个人数字助理(PDA)、媒体播放器、消费性电子产品以及航空航天等领域中。车辆导航系统是空间信息产业中卫星导航产业的一个重要的发展领域。导航电子地图数据是导航系统的基础,其、通信、嵌入式软硬件技术为一体的高度综合性的高技术产品。在导航系统中电子地图数据量比较大,而嵌入式设备资源比较有限,所以电子地图数据组织的好坏,决定了导航系统本身的成败。

  嵌入式设备的LCD一般都比较小,本文使用的LCD大小是480×272。嵌入式设备内存也较小,不能一次把所有电子地图数据读入内存,即使能够把全部数据读入到内存,在LCD屏幕上也不能完全显示,这样大大浪费了有限的内存资源。把嵌入式电子地图数据分块组织,节省了嵌入式设备的CPU和内存资源。数据地图数据分块后,原来数据的拓扑关系被破坏,数据块的边界可能出现问题。比如一条线从一数据块中射出,因为数据块的不同,跨越多个数据块的线会出现线的断点情况,此时需要重新求得数据块边界与线的交点,重建拓扑。再者,地图中的线并不是规则的折线,可能从一个数据块中射出,而后经过弯转重新进入该数据块,数据分块的时候不考虑这个问题,就会出现拓扑错误。

  本文提出了一种数据分块组织方法。即把一幅地图按照行列分成行×列个规则矩形网格(Grid)。为了便于数据的读取,给格网的每个网格进行编码。如图1所示把几条线个网格。

  地图分割成一定数量的规则网格后,为便于读取格网数据,需要对不同的网格编码组织。规则格网是一种普遍应用的分块方法,只需指定在行、列方向上的分块数m、n,就可以按照相等的间隔把图像区域分为m×n个子块。假如地图被分割成i×j个网格的格网,格网中的网格用“mn”、“m,n”或Grid(m,n)表示,其中m表示网格行号,n表示网格列号。简单按照行列进行编码,比较方便数据组织。如上图:从左上角开始,第一行的网格编码为00、01、02、03。这种简单的网格编码,可以很容易找到其相邻的网格,如用m表示网格的行号,用n表示网

  格的列号,则编码为Grid(m,n)的网格,其左边的网格编码为Grid(m,n-1),右边相邻的网格编码为Grid(m,n+1),如果找其上方下方的网格,只需行号保持不变列号加1或者减1即可。如果一节点x在网格mn中,则点x属于网格mn,即x∈Grid(m,n);如果一条线L在网格mn中,则线L属于网格mn,即L∈Grid(m,n)。

  规则的格网是按照一定的长宽划分的,假如每个网格的长为272、宽为480,一个长为816宽为960的地图,就被分成3×2个规则网格。

  电子地图数据包括很多元素,其中包括点、线、区域等。对于地图上的点来说,可以很容易判断其属于哪个网格。比如点p(242,400),网格的长如果为272,宽为480,则点p属于第一个网格,其编码为00。线或区域分布在很多网格里面,这样就会与不同的网格边界有交点,实际上这个交点不一定存在。比如一条线组成。Line分布在三个网格中,如图2所示。

  读取格网数据时,如果没有读取到网格10和11的数据,只显示网格00的数据,那么Line会出现断点,如图3所示:

  可以看出,P2和P3的点之间的连线点的信息,Line在网格00中显示的只是P1到P2的连接线中,Line只有一个点P3,而P3到P2、P4的连接线消失了。此时需要添加节点并且断开原来的线段重建拓扑来处理连接线p属于网格00中,pp3属于网格10。如图4所示。实际上,路段是不规则的,可能出现如图5所示的情况。

  从图5可以看出,一条线从网格射出后,然后再次穿过该网格。并与网格有4个交点。在重建拓扑关系的时候,两次穿过格网中的线要被分成两部分重新建立拓扑,因为线是由按照一定顺序的节点以及节点之间的连线组成。当一条线从一网格射出时,如果不断开该线重建拓扑,则会出现如图6所示的情况,出现了拓扑错误。图6中的线实际上是不存在的。

  有时路网结构很复杂,一条线可能多次穿过同一网格,即一条线个,如果不重建拓扑,可能会造成电子地图画面更加混乱。所以在每次求得线与网格边界交点的时候,判断该线是否从网格中射出,如果线从网格中射出则断开该线,并求得交点后重新建立拓扑关系。求得线与网格边界交点的算法如下:

  (2)如果线属于当前网格mn,判断线是否属于当前网格mn,如果p1不属于当前网格mn则转到(3);如果p0属于当前网格mn,则转到(4):如节点p0不属于当前网格mn,如果p1在格网边界转到(4);如果p1不在网格边界上则求P0和p1的连线与网格边界的交点p,并把p的信息保存到网格mn中,转到(4)。此时p节点属于网格mn。

  (3)如果线不属于当前网格,判断p1在线是否属于网格mn,如果p0不属于网格mn,则转到(4)。如果节点p0属于当前网格mn,此时线L从网格mn射出,如果p0在网格边界,转到(4);如果p0不在网格边界则求P0和P1的连线与网格mn边界的交点p,把线L断开重建拓扑关系。并把p的信息保存到网格mn中,转到(4)。此时节点p属于网格mn。

  (4)如果线L上的点处理完毕则返回,否则继续(2),直到线L上的所有点处理判断完毕。

  导航系统在使用过程中,用户的兴趣点不同,会放大电子地图查看某个区域更详细的信息。把电子地图数据分级适合地图缩放功能的实现。假如电子地图最初显示的地图为x级,放大一次就是显示x+1级地图,缩小一次就显示x-1级地图。

  如图8所示,浏览x级地图,假设x级地图显示m(m=4)块格网的数据;此时地图放大一级变成x+1级地图,如果地图放大了s倍(s=2),此时重新读取地图数据,只需读取m/s2块网格即可。相反,如果地图缩小一级,x-1级地图需读取的网格数为m×s2(16块)。

  不同级别的地图数据显示的内容不同。在缩放最小一级地图时,只显示地图的区界和背景。假如把地图放大到某一级别,此时电子地图显示地区名称、高速公路以及名称、铁路等地图信息;再次把该电子地图放大一级则显示当前城市的主要地区名称和主要路段。放缩的级别划分根据不同的地理情况处理。可以认为,高级别的地图是对低级别地图的补充。

  电子地图数据包括地物点、线、区域等。地图的属性分为地区名称、学校名称、公司名称等,线又分层划分为一级道路、二级道路、三级道路、水系等。基于上述电子地图数据的特点,根据中国行政单位的划分,把电子地图数据分层。电子地图数据分层可以加快数据的读取,也方便电子地图数据的存储。

  使用双缓冲画图,是避免地图在漫游、放缩的时候产生屏幕闪烁比较常见的方法。主要过程如下:

  根据LCD的尺寸划分网格大小,即网格的宽为480,长为272。某一级别的电子地图每次读取9个网格数据,此时LCD屏幕的大小和格网的大小一样,每次读取9个网格数据,其中一个网格数据显示在LCD屏幕上,其它8个网格的数据为预取数据。如图9所示,网格22部分是LCD屏幕:

  如图10所示,图像拖至左边边界。程序每次读取9个网格数据,LCD屏幕尺寸和一个网格一样大。根据LCD屏幕大小规定边界,比如图像向x轴正方向移动480像素时,即到了图像左边边界。每次拖动图像至边界,然后读取相邻网格数据,重新绘制地图,这样处理节省了系统开销,而且不需每次拖动图像的时候都要重新绘制地图而造成屏幕抖动或闪烁。

  图像向x轴正向拖动至边界如图10所示,网格21为LCD屏幕。在拖动到边界后,再次拖动地图,根据网格的编码读取其相邻的网格数据。拖动后的图像如图11所示,格网21区域是LCD屏幕。

  地图放缩时,根据放缩级别,读取相应级别的格网数据,重新绘制图像并把图像拷贝到屏幕相应位置。在本文中,电子地图数据放在sd卡来读取。

  依据本文的数据组织策略,不同级别的电子地图在嵌入式设备上漫游时,图像都可以平滑移动,时间延迟可以忽略,达到了嵌入式地图漫游的要求。而且依据本文的数据组织策略,建立一个合适的格网索引机制,在搜索地图和路径规划时,结合搜索算法,以网格为单位索引,也可以加快数据搜索速度。图12是地图数据测试界面。

  注:已经报名的学员请添加班级群669626886————————————————————————————————————

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  LC75818PT 点阵式LCD控制器/驱动器,1/8至1/10负载,带键输入

  信息 LC75818PT是1/8至1/10占空比的点阵LCD显示控制器/驱动器,支持字符,数字和符号的显示。除了基于从微控制器串行传输的数据生成点阵LCD驱动信号外,LC75818PT还提供片上字符显示ROM和RAM,以便轻松实现显示系统。这些产品还提供多达4个通用输出端口,并包含一个键扫描电路,可接受多达30个键的输入,以减少印刷电路板布线个键的键输入功能 睡眠模式功能 内置显示调整电路 提供电压检测类型复位电路。 控制并驱动5x7,5x8 ,或5x9点阵LCD。 支持附件显示段驱动(最多80段) 显示技术 :1/8 duty 1/4 bias驱动(5x7点) :1/9占空比1/4偏置驱动(5x8点) :1/10占空比1/4偏置驱动(5x9点) 显示位数:16位1行(5x7点,5x8点,5x9点) 显示控制存储器 CGROM:240个字符(5x7,5x8或5x9点) CGRAM:16个字符(5x7,5x8或5x9点) ADRAM:16x5位 DCRAM:64x8位 指令功能 显示开/关控制 显示移位功能 可以通过指令控制公共和段输出波形的帧频。 串行数据I / O支持与系统控制器进行“计算机控制总线”格式通信。 独立LCD驱动器块电源VLCD 提供INH引脚。此引脚关闭显示屏,禁用按键扫描,并强制通用 输出端...

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  可以显示最多261个段用于1/3工作驱动器和344个段用于1/4工作驱动器。 串行数据输入支持“计算机控制总线”格式与系统通信 基于节能模式的备份功能和所有段强制关闭功能的串行数据控制。 段输出端口与通用端口之间切换的串行数据控制 - 目的输出端口功能。 通用和段输出波形的帧频串行数据控制。 高通用性,因为displ无需解码器干预即可直接显示数据。 LCD驱动程序块的独立V (V 可设置为无论逻辑块电源电压如何,任何电压范围均为2.7至6.0伏。) INH引脚可以强制显示屏处于关闭状态。 RC振荡电路...

  信息 LC75814V是1/4占空比的通用LCD驱动器,可在微控制器的控制下用于电子调谐器中的频率显示。 LC75814V可以直接驱动多达64个段的LCD。 LC75814V还可以控制多达4个通用输出端口。由于LC75814V为LCD驱动模块和逻辑模块使用独立的电源系统,因此无论逻辑模块电源电压如何,LCD驱动器模块的电源电压都可以设置为2.7至6.0伏的任何电压。 支持串行数据控制下最多64段的1/4占空比1/2偏置或1/4占空比1/3偏置驱动。 串行数据输入支持计算机控制与系统控制器进行总线格式通信。 基于节能模式的备份功能和所有段强制关闭功能的串行数据控制 段之间切换的串行数据控制输出端口和通用输出端口功能 高通用性,因为显示数据直接显示而无需解码器干预。 LCD驱动程序块的独立VLCD。 (无论逻辑块电源电压如何,VLCD都可以设置为2.7到6.0伏的任何电压。) INH引脚可以将显示屏设置为关闭状态。 RC振荡电路...

  信息 LC75806PT是1/4占空比和1/3占空比的LCD显示驱动器,可以直接驱动多达304个段,最多可以控制9个通用输出端口。该产品还集成了一个按键扫描电路,可接受最多30个按键的输入,以减少印刷电路板的布线个按键的按键输入功能(只有按下按键才能进行按键扫描。 ) 可以通过串行数据控制1/4占空比1/3偏置和1/3占空比1/3偏置驱动方案。 能够使用1驱动多达304个段 可以通过串行数据控制键扫描输出和段输出之间的切换。 启用/禁用键扫描操作状态可以通过串行数据进行控制。 可以通过串行数据控制段输出端口和通用输出端口之间的切换。 在通用输出端口,时钟输出之间切换端口和段输出端口可以从串行数据控制。 (最多9个通用输出端口和最多1个时钟输出端口) 串行数据I / O支持与系统控制器进行“计算机控制总线 V操作) 休眠模式和所有段关闭由串行数据控制的功能。 可以控制公共和段输出波形的帧频来自串行数据。 可以通过串行数据控制RC振荡器工作模式和外部时钟操作模式之间的切换。 不使用解码器直接显示显示数据提供了很高的通用性。 内置显示屏对比度调整电路。 提供片上电压检测型复位电路可防止错误显示。 提供的RE...

  LC75809PT 微处理器控制的LCD驱动器,1/4负载和1/3负载,通用

  信息 LC75809PT是1/4占空比和1/3占空比的通用微处理器控制LCD驱动器,可用于电子产品中的频率显示等应用调整。除了能够直接驱动多达352个分段外,LC75809PT还可以控制多达12个通用输出端口。由于PWM输出最大为6ch,因此可以完成RGB x 2 LED背光的亮度控制。采用振荡电路有助于减少所需的外部电阻和电容数量。 支持串行下的1/4占空比1/3偏置或1/3占空比1/3偏置驱动技术数据控制。 当1/4职责:能够驱动多达352个段时 当1/3职责:能够驱动多达267个段 串行数据输入支持与系统控制器的“计算机控制总线 V操作) 基于节能模式的备份功能和所有段强制关闭功能的串行数据控制。 串行数据控制之间切换段输出端口和通用输出端口功能。 (最多支持12个通用输出端口) 支持最大6ch的PWM输出功能。 (它可以从通用输出端口输出。) 支持1ch的时钟输出功能。 (它可以从通用输出端口输出)。 串行数据控制公共和段输出波形的帧频。 内部切换的串行数据控制振荡器工作模式和外部时钟工作模式。 高通用性,因为显示数据直接显示而无需解码器电路介入。 内置显示器对比度调整电路。 INH引脚允许显示器强制关闭状态。 加入振荡器电...

  LC75812PT 点阵式LCD控制器/驱动器,1 / 8,1 / 9,带键输入

  信息 LC75812PT是1 / 8,1 / 9占空比例的LCD显示控制器/驱动器,支持字符,数字和符号的显示。除了基于从微控制器串行传输的数据生成点阵LCD驱动信号外,LC75812PT还提供片上字符显示ROM和RAM,以便轻松实现显示系统。这些产品还提供多达3个通用输出端口,并包含一个键扫描电路,可接受多达35个按键的输入,以减少印刷电路板布线个按键的按键输入功能(A键仅在按下键时才执行扫描。) 控制并驱动5x7或5x8点阵LCD。 支持附件显示段驱动(最多65段) 显示技术: 1/8 duty 1/4 bias drive(5x7 dots) 1/9 duty 1/4 bias drive(5x8 dots) 显示位数:13位1行(5x7点),12位1行(5x8点) 显示控制存储器 CGROM:240个字符(5x7或5x8点)

  CGRAM:16个字符(5x7或5x8点) ADRAM:13x5位 DCRAM:52x8位 指令功能 睡眠模式可用于减少电流消耗。 内置显示屏对比度调整电路 可以控制按键扫描输出和通用输出端口之间的切换d。带说明。 用于调节LED背光亮度的PWM输出 可以通过指令控制公共和段输出波形的帧频。 Serial RC振荡器工作模式和外部时钟工作模式之间切换的数据控制。 独立LCD驱动器模块电...

  LC75805PE LCD驱动器,1/1至1/4负载,带LED驱动器,通用

  信息 LC75805PE是1/1至1/4占空比的通用LCD显示驱动器,LED驱动器通过控制器控制用于仪表板显示。此外,LC75805PE能够直接驱动多达48个LED和最多140个段的LCD,并具有内置的7ch PWM功能,用于LED的亮度调节。此外,由于内置振荡器电路,可以减少外部电阻和电容振荡。 静态驱动开关,1/2负载驱动,1/3负载驱动和1/4负载驱动器可通过串行数据控制。 静态驱动器(1/1负载驱动器):最多可驱动38段。 1/2负载驱动器:能够驱动 1/3 Duty Drive:最多可驱动108段。 1/4 Duty Drive:最多可驱动140段。 通用和段输出波形的帧频可以通过串行数据控制。 打开/关闭LED可以通过串行数据控制。 (最多可驱动48个LED) 内置7ch PWM功能,用于LED的亮度调节。 (128步的分辨率) LED驱动器输出波形的帧频可以通过串行数据控制。 串行数据输入支持与系统控制器的“计算机控制总线 V操作) 备份功能和通过省电模式强制关闭所有段可由串行数据控制。 内部振荡器操作模式和外部开关时钟操作模式可以通过串行数据控制。 通用性很高,因为显示数据直接显示而无需解码器电路的干预。 INH引脚允许强制显示 内置振荡器...

  信息 LC74900是一款高度集成的多功能LCD面板(高达WVGA)控制器,用于处理模拟和数字视频信号。它包含A / D转换器,视频解码器,De-interlacer / Scaler和图像改进。 视频输入/输出 YC分离视频解码器 interlacer和Scaler 图片改进 面板界面 24位RGB输出和带抖动处理的18位RGB输出。 脉冲宽度调制自动LED背光控制。 LCD驱动器的时序控制器,带有水平或垂直反向信号。 引脚交换:替换RGB通道或位的输出引脚分配。 屏幕显示 EEPROM启动 并行数据输出,面板接口和视频解码器输出 系统控制器接口

  信息 LC749402BG是一款图像质量改进IC,可将输出信号处理至LCD面板,实现高画质显示。该IC执行各种图像质量调整,为显示面板提供理想的校正。它可以支持多达WVGA / SVGA面板。 数字输入/输出 数字YCbCr / YPbPr 24位(4:4:4)或16位(4:2:2)或8位(ITU-R BT.656)信号输入 数字RGB 24bit信号输入 数字RGB 18bit / 24bit信号输出 数字YCbCr16bit(4:2: 2)/ 24bit(4:4:4)信号输出

  信息 LC450029PKB是1/4占空比和1/3占空比的通用微控制器控制的LCD驱动器,可用于电子调谐产品中的频率显示等应用。除了能够直接驱动多达208个段。内部振荡电路有助于减少所需的外部电阻和电容的数量。对于COG(玻璃上芯片)实现,芯片形状很薄。工作温度范围为-40°C至+ 105°C 通过串行控制数据可选择1/4负载或1/3负载驱动器 当1/4时-duty:能够驾驶多达208个分段 当1/3职责:能够驾驶多达159个分段时 仅1/3偏向 串行数据输入支持与系统控制器的“计算机控制总线”格式通信。 (仅适用于5 V操作) 通过串行控制数据可选择省电模式,并支持低功耗。 可调节公共和段输出的帧频串行控制数据的波形 通过串行控制数据选择内部振荡器工作模式或外部时钟工作模式 高通用性,因为显示数据直接显示而无需解码器介入电路。 INH焊盘允许所有LCD段强制关闭状态。 内置振荡电路(不需要外接电阻和电容)。 带有电压跟随缓冲器的内置LCD偏置发生器可以保证LCD偏置电压的稳定性。 运输形式:托盘中有Au凸块的芯片。 允许工作电压(VDD,VDDI):+ 4.5 V至+ 6.0 V 允许的宽工作温度范围:-40°C至+ 105°C...

  LC450210PCH 点阵式LCD控制器驱动器,1/8至1/16负载

  信息 LC450210PCH是1/8至1/16占空点阵LCD控制器驱动器。通过微控制器控制该驱动器,它可用于字符显示和简单图形显示等应用。该驱动器可驱动最多3,200个点的LCD面板(16 x 16点字体:最多12个1行显示数字和128段,5 x 7点字体:最多40位的2行显示)。工作温度范围为-40至+ 105°C。 串行数据可选占空比:1/8占空比至1/16占空比 串行可选LCD偏置电压比数据:1/4偏压或1/5偏压 通过串行数据可选择反转驱动LCD驱动波形:线反转或帧反转 可调频率和分段输出波形的帧频串行数据的电压升压器的时钟频率,以防止干扰背光的频率。 通过串行数据选择操作模式: 省电模式(保持显示数据) ,显示状态(ON,全部ON,全部OFF,全部强制OFF) 内置振荡器电路(内置电阻器和振荡电容器) 可选基本时钟串行数据的工作模式: 内部振荡器工作模式或外部时钟工作模式 串行数据输入支持计算机控制总线 V) 塞莱茨通过设置REGE焊盘(VDD)来设置逻辑块电源电压范围 带放电功能的内置四倍和五倍电压升压器 LCD驱动器模块(VLCD)的电源 内置对比度调节器 通过设置RES打击垫,可以控制此驱动程序的初始化和防止意外显示。 工作温度...