基于ARM7实现GPS信号叠加视频输出设计

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基于ARM7实现GPS信号叠加视频输出设计
马勇赞
(长沙民政职业技术学院，湖南长沙410004)
【摘要】提出一种采用ARM7TDMI内核的$3C44B0微处理器实现GPS信号叠加视频输出设计方案，并给出了$3C44B0、
GPS、LM1881和Upd6453的主要技术指标。该系统应用于无人机图传系统中，取得良好的效果，满足设计的要求。
【关键词】GPS接收机；$3C44B0；GPS；LM1881；Upd6453；CD4051
【中图分类号】P228．4 【文献标识码】A 【文章编号】1008—1151(2010)12—0033—02
(一)引言
GPS(Global Positioning System)是2O世纪70年代由
美国陆海空三军开始联合研制的新一代全球卫星导航定位系
统，它能提供连续实时、全天候和全球性的高精度的三维位
置、三维速度和时间信息，很好地解决了导航和定位问题。
当今GPS技术对移动物体的实时监控定位被广泛应用， 但用
GPS信号对移动物体进行实时监控时，除了需要采集移动物体
的具体位置信息，同时还需要传输移动物体所拍摄到地面和
空间的相关信息， 目前国内外是将这两种信号分别用两路数
据传给监控处理系统。本设计提出一种基于ARM7技术实现将
采集到GPS信号和视频图像信号先叠加成一路信号再传输到
监控处理系统。
(二)系统的硬件设计
1．$3C44B0处理器模块
$3C44B0是Samsung公司推出的一款高性能、低功耗的
16／32位RISC内核ARM7TD~II微处理器。为了降低系统成本及
外围器件数目，$3C44B0在ARM7TDMI核的基础上，扩展了一
系列的外围器件，主要包括CPU单元、系统时钟管理单元、
存储单元和系统功能接口单元。片上集成具体的功能部件有8
KB的cache、外部扩充存储器控制器、LCD控制器、带有1
个LCD专用DMA通道、2个通用DMA通道，2个带外部请求引
脚的DMA、2个带有握手协议的UART、1个同步SIO接口、1
个I2C总线控制器、5个P1】lrM定时器、1个内部定时器、1个
看门狗定时器、71个通用可编程I／0口、8个外部中断源、
8路l0位ADC、具有日历功能的RTC、PLL倍频器、功耗控制
模式有正常、低、休眠和停止等。
2．uPD6453视频叠加模块
uPD6453是NEC公司推出的一种字符叠加芯片，它的特点
是显示编辑功能强，可以在屏幕上显示256个字符，每个字
符为12．18点阵，字符的大小、闪烁频率可以根据需要进行
调整，同时为了达到显示的多样性，屏幕的背景色、字符的
边缘色以及字符本身的颜色也可以进行修改。uPD6453其内部
不但提供240个字符的字模，而且还提供了16个字符的RAM
空间以供用户填入自定义字符，这就为汉字显示提供了可能，
解决了以往用户外扩汉字存在局限性的困难。uPD6453的控制
命令分为两种：单字节命令和双字节命令，这两种不同的命
令格式具有不同的时序。它主要有10条控制命令，其中显示
控制，背景显示控制，背景颜色控制，视频RAM复位均为单
字节命令；显示块位置控制，显示字符行列地址控制， 字符
大小平滑控制，字符RAM写地址控制，字符RAM写数据控制，
显示字符控制均为双字节命令。uPD6453引脚连接如图l所
不：
2
1 2
l
0
9
3 12
眭 u
lO 11
图l uPD6453引脚连接 图2 LM1881引脚连接
3．LM1881同步信号分离模块
LM1881是美国国家半导体公司生产的一款专门用于分离
复合视频信号的同步视频分离芯片，它可以从0．5V~2V的标
准PAL、NTSC、SECAM制的视频信号中提出行同步、场同步、
奇／偶场等信号，这些信号都是图像数字采集所需要的同步信
号，有了它们便可确定采集点在哪一场、哪一行。它有如下
特点：交流成分的复合视频信号输入、大于10千欧输入阻抗、
小于lOmA消耗电流、行同步和场同步信号输出、奇／偶场信
号输出、脉冲选通／后沿输出、行扫描频率可达150Hz、边沿
触发场输出、对于非标准视频信号产生默认的场同步输出。
LM1881引脚连接如图2所示：
4．GPS模块
GPS定位原理是采用测量中的测距交会方法，全球共有
24颗GPS卫星沿6条轨道绕地球运行，GPS接收模块根据这
些卫星来进行定位。在地球的同一边不会超过l2颗卫星，所
以一般选择可以跟踪几颗卫星，如能跟踪的卫星数越多，性
能也就越好，大多数GPS接收器可以追踪8～12颗卫星，计
算LAT／LONG(二维)坐标至少需要3颗卫星，4颗卫星就可以
计算三维坐标。在某一时刻GPS接收模块接收到4颗以上的
GPS 卫星导航信号，通过变频、放大、滤波等处理， 实现对
GPS卫星信号的跟踪、锁定、测量，从而产生计算位置的数据
信号， 经由串行数据通信。
GPS信号经模块处理后，按NMEA-O183格式输出，数据
【收稿日期】2010—09-19
【作者简介】马勇赞，男(回族)，湖南隆回人，长沙民政职业技术学院电子信息工程系硕士研究生，从事工业自动控制系
统和监控系统研究。
． 33—
代码为ASCII码字符。NMEA--OI83协议是GPS接收机应当遵
守的标准协议，也是目前大多GPS接收机、GPS数据处理软件、
导航软件都遵守或者至少兼容这个协议。其标准格式如下：
$GPGGA，，，，，， ， ，， ，
， ，[I]*XX如一条GPS定位数据信息语句
$GPGGA，103529，420l_3535，N，I3506．2258，E，I，04，
21．4，98．8，M，34．7，M，*65意思为UTC时间为l0时35
分29秒，位置在北纬42度1．3535分，东经135度6．2258
分，普通GPS定位方式，接收到4颗卫星，水平经度为21．4m，
天线离海平面高度为98．8m，所在地离地平面高度为34．7m，
校验和为63H。
5．硬件电路的整体结构设计
基于ARM7实现GPS信号叠加视频输出设计，其硬件电路
设计的整体结构框图如图3所示。
筒 S3C44BO H l
村 薹 委r=1 l
开始
I等待卓口中断I
=二=[=
竟成一次有效的
‘GPGGA语句接收
关闭阜口中岢i
●。。。。_● -- 。。。。r 。’ 。。’ _ 一
— — — — — j —一
Il入将GPs信号苎
uPDH53中
图4 软件流程框图
(四)总结
本文利用$3C440B0和uPD6453等芯片将GPS信号叠加到
视频信号上，实现了将两路信号转变为单路信号的传输，此
设计性价比高、可配置性强、实用性好等特点，因此是一种
较好的设计方案。
萁干㈣ 立邢 詈 兰 +甘朴仕 + [2]孙200泓5波．．视频字符叠加技术的发展及四种实现方案【M】．电
於的整个秉 流程框图如图 ： 所示嗍频输出设 其软件设计 一赆 一
。
【3】 ：三 原理与应用fM】．北京：电子工业出版
(上接第32页)
袁1 系统模块介绍
程序集名称 功能
MyAO 系统土辫序．提供系统主界面和些主要的窗体
l~ayoutV? 为布局视圈提供功能支持
DataEditot 为 间数据编辑提供功能支持
RlghtMenu 右键菜单显示的一 功能
Prlnt~ap 扣印输出地图
Toolg 提供一些实用I_其
4．系统界面
本系统的主界面有数据视图(dataview视图)和版面视
图(LayoutView视图)通过选项卡来切换不同的视图显示，
同时还包括鹰眼视图，用于显示地图浏览的范围。系统的数
据视图主要是用于显示地图数据，在数据视图中，我们可以
对地图数据执行查询、空间数据符号化、空间分析等相关的
GIS功能，而版面视图只要是通过设置相应的版面，起到地图
版面的装饰作用，用于设置好地图的版面，然后发布打印输
出相应的地图版式，可以在版面视图中添加一些辅助性信息，
比如指北针、比例尺等。系统主界面如图3。
．． 34．．
图3 系统主界面(DataView)
(五)结束语
当前，数字城市的建设如火如荼，城市基础地理信息系
统作为一种城市现代化管理、规划和科学决策的先进工具，
已经在政府管理、土地、规划、房产等部门得到了广泛的应
用； 利用ArcObjects开发组件式GIS， 具有高效、稳定、灵
活的特点，相信会在城市基础地理信息系统的建设中发挥越
来越重要的作用。
【参考文献】
?1 韩鹏，等．地理信息系统开发：ArcObjects方法Ⅱ】_武汉：武汉
大学出版社，2005．
【2】刘仁义，等．ArcGIS开发宝典一从入门到精通U】．北京：科学
出版社．2006．
【3】周玉清，等．基于ArcObject的空间数据管理系统的设计与
开发[『1．地理空间信息，2006．
【4】赵万锋，等．基于ArcObjects的系统开发技术剖析卟计算机
应用研究，2004(3)．
[5】宋关福，钟耳顺．组件式地理信息系统研究与开发U】．中国图
象图形学报，1998(4)．
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2014-9-29 20:05 上传

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