ArduPilot开源代码之AP_OSD_MAX7456

原创已于 2025-03-11 20:27:51 修改 · 1.1k 阅读

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#Ardupilot #git #无人机 #穿越机

于 2025-03-11 20:22:26 首次发布

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1. 源由

前面讨论了

本章将针对具体的AP_OSD_MAX7456类进行研讨。

2. 结构设计

2.1 成员变量

新增：

    AP_HAL::OwnPtr<AP_HAL::Device> _dev;

    uint8_t  video_signal_reg;
    bool initialized;
    uint8_t last_font;
    int8_t last_v_offset;
    int8_t last_h_offset;

    static const uint8_t video_lines_ntsc = 13;
    static const uint8_t video_lines_pal = 16;
    static const uint8_t video_columns = 30;
    static const uint16_t spi_buffer_size = 512;

    uint8_t frame[video_lines_pal][video_columns];

    //frame already transfered to max
    //used to optimize number of characters updated
    uint8_t shadow_frame[video_lines_pal][video_columns];

    uint8_t buffer[spi_buffer_size];
    int buffer_offset;

    uint32_t last_signal_check;
    uint32_t video_detect_time;

    uint16_t video_lines;

2.2 OSD 符号

无自定义，将会保持与 AP_OSD_Backend 一致。

3. 接口设计

3.1 一次性接口

3.1.1 init

通过SPI对MAX7456进行重置，并更新字体库。

bool AP_OSD_MAX7456::init()
{
    uint8_t status = 0xFF;

    _dev->get_semaphore()->take_blocking();
    _dev->write_register(MAX7456ADD_VM0, MAX7456_RESET);
    hal.scheduler->delay(1);
    _dev->read_registers(MAX7456ADD_VM0|MAX7456ADD_READ, &status, 1);
    _dev->get_semaphore()->give();
    if (status != 0) {
        return false;
    }
    return update_font();
}

3.1.2 osd_thread_run_once

无，使用 AP_OSD_Backend::osd_thread_run_once

3.1.3 init_symbol_set

无，使用 AP_OSD_Backend::init_symbol_set

3.1.4 probe

最初的初始化，直接在AP_OSD::init_backend中进行，详见：ArduPilot开源代码之AP_OSD

AP_OSD_Backend *AP_OSD_MAX7456::probe(AP_OSD &osd, AP_HAL::OwnPtr<AP_HAL::Device> dev)
{
    if (!dev) {
        return nullptr;
    }

    AP_OSD_MAX7456 *backend = NEW_NOTHROW AP_OSD_MAX7456(osd, std::move(dev));
    if (!backend) {
        return nullptr;
    }
    if (!backend->init()) {
        delete backend;
        return nullptr;
    }
    return backend;
}

3.2 基本操作

3.2.1 write

直接写入界面缓存中。

void AP_OSD_MAX7456::write(uint8_t x, uint8_t y, const char* text)
{
    if (y >= video_lines_pal || text == nullptr) {
        return;
    }
    while ((x < VIDEO_COLUMNS) && (*text != 0)) {
        frame[y][x] = *text;
        ++text;
        ++x;
    }
}

3.2.2 flush

通过SPI刷一帧数据到MAX7456

void AP_OSD_MAX7456::flush()
{
    if (last_font != get_font_num()) {
        update_font();
    }

    // check for offset changes
    if (last_v_offset != _osd.v_offset) {
        int8_t vos = constrain_int16(_osd.v_offset, 0, 31);
        _dev->get_semaphore()->take_blocking();
        _dev->write_register(MAX7456ADD_VOS, vos);
        _dev->get_semaphore()->give();
        last_v_offset = _osd.v_offset;
    }
    if (last_h_offset != _osd.h_offset) {
        int8_t hos = constrain_int16(_osd.h_offset, 0, 63);
        _dev->get_semaphore()->take_blocking();
        _dev->write_register(MAX7456ADD_HOS, hos);
        _dev->get_semaphore()->give();
        last_h_offset = _osd.h_offset;
    }

    check_reinit();
    transfer_frame();
}

3.2.3 clear

缓存清零，相当于OSD清空，但是MAX7456并不清空。

void AP_OSD_MAX7456::clear()
{
    AP_OSD_Backend::clear();
    memset(frame, ' ', sizeof(frame));
}

3.3 功能函数

3.3.1 is_compatible_with_backend_type

不兼容：OSD_MAX7456/OSD_SITL
兼容：OSD_MSP/OSD_MSP_DISPLAYPORT

    bool is_compatible_with_backend_type(AP_OSD::osd_types type) const override {
        switch(type) {
        case AP_OSD::osd_types::OSD_MAX7456:
        case AP_OSD::osd_types::OSD_SITL:
            return false;
        case AP_OSD::osd_types::OSD_NONE:
        case AP_OSD::osd_types::OSD_TXONLY:
        case AP_OSD::osd_types::OSD_MSP:
        case AP_OSD::osd_types::OSD_MSP_DISPLAYPORT:
            return true;
        }
        return false;
    }

3.3.2 get_backend_type

    AP_OSD::osd_types get_backend_type() const override {
        return AP_OSD::osd_types::OSD_MAX7456;
    }

3.3.3 get_aspect_ratio_correction

根据视频制式调整纵横比校正因子，确保屏幕显示（OSD）的角度和图形正确无误。解决像素宽高比导致的图形失真问题，确保OSD元素（如仪表、指针）按预期比例显示。

NTSC格式：
返回校正因子12.0f/18.46f ≈ 0.65。
NTSC的像素宽高比通常非正方形（如矩形像素），水平方向较宽。通过缩小水平长度或增加垂直长度，抵消像素拉伸，保持显示比例正确。
PAL格式：
返回校正因子12.0f/15.0f = 0.8。
PAL制式的像素宽高比差异较小，但仍需校正。因子0.8调整水平或垂直方向，确保图形比例准确。
默认情况：
返回1.0，即不进行校正（假设像素为正方形或无需调整）。

// return a correction factor used to display angles correctly
float AP_OSD_MAX7456::get_aspect_ratio_correction() const
{
    switch (_format) {
    case FORMAT_NTSC:
        return 12.0f/18.46f;

    case FORMAT_PAL:
        return 12.0f/15.0f;

    default:
        return 1.0f;
    };
}