Video Time Inserter GPS con Arduino

Ho da poco cominciato a smanettare con Arduino invogliato dalla facilità di programmazione e dal vasto supporto della sua community. Come primo progetto mi sono voluto cimentare proprio in questo time inserter che preleva il segnale da un ricevitore GPS e lo manda in sovrimpressione (OSD) su un segnale video proveniente da altra sorgente.


Il time inserter è un dispositivo che, come dicevo, inserisce una marca temporale - per sua natura precisissima - su un video. Spesso viene utilizzato nel cinema ed in applicazioni scientifiche. Quello che ho realizzato io si orienta in particolare ad applicazioni astronomiche. C'è a volte, infatti, la necessità, in astronomia, di registrare eventi che avvengono con rapidità e per cui serve un riferimento temporale assai preciso, come per le occultazioni, ad esempio, cui sporadicamente mi dedico all'osservazione.
I time inserter commerciali hanno costi proibitivi (quelli per uso cinematografico) ed esiste qualche progetto semi professionale per uso astronomico di cui ho perso le tracce (si accettano segnalazioni).
Il punto nodale di siffatto accrocco ((dal dizionario Garzanti: macchina, dispositivo fatto con pezzi messi su alla meglio )) è proprio l'avere un riferimento temporale certo, preciso ed affidabile, ecco perché, alla fine, si sceglie di utilizzare il segnale proveniente dai satelliti GPS per estrarne l'ora e la posizione (altra informazione cruciale nell'osservazione delle occultazioni).

Il time-inserter da me costruito è formato essenzialmente da tre parti:

• un microcontrollore ATMEL - ATMega 328 nelle vesti di un Arduino duemilanove


• un ricevitore GPS (nel mio caso recuperato da un'"antenna" BlueThoot per cellulari)


• un modulo che gesticse l'OSD che si appoggia al chip MAX7456 della MAXIM

Questa è una foto del primo prototipo ancora su bread board:

Chiaramente, trattandosi di prototipo, è ancora tutto "volante"!

Questo lo schema:

Il risultato a video ottento con la prima versione di software è questo:

Il software trae spunto da due lavori separati, uno per la decodifica delle stringhe NMEA provenienti dal GPS di Igor Gonzalez Martin ((Arduino: Playground GPS - Connecting a Parallax GPS module to the Arduino - http://www.arduino.cc/playground/Tutorials/GPS)), l'altro per pilotare il MAX7456 (il chip che si occupa dell'OSD) grazie alle librerie sviluppate dagli utenti del forum di Arduino: dfraser ,zitron e kg4wsv ((Vedere questo thread: http://www.arduino.cc/cgi-bin/yabb2/YaBB.pl?num=1220054359)).

Il mio software è sotto licenza GPL versione 3.

TimeInserter-1.0.pde

Alcune note sul codice.
La scrittura a video viene gestita tramite interrupt generato dal fronte di discesa del segnale VSYNC come prescritto dal datasheet della MAXIM, in modo da non avere flickering a video, inoltre il software conta gli impulsi del VSYNC che scrive a video ed ogni 25 (corrispondenti ad 1 secondo per i segnali PAL) aggiorna anche i dati del GPS.
In questo modo nella procedura di Loop viene gestito solo il poolling dalla seriale e la manipolazione dei dati ricevuti. Il sicronismo sull'output del GPS viene fatto al boot sulla prima stringa NMEA utile da cui si estrae la posizione e l'ora.

N.B. Le librerie per il MAX7456 sono approntate per i sistemi NTSC, quindi correggerle per quelli PAL. Nel caso qualcuno ne avesse bisogno, posso fornire le mie già adattate.