HikePod

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项目简介

HikePod是一个基于M5Stack Cardputer ADV的户外徒步导航项目，集成了GPS定位、轨迹记录、离线地图加载等功能，为户外爱好者提供便捷的导航工具。

技术要点

硬件需求：M5Stack Cardputer (ADV 或 v1.1) + CAP-LoRa-1262 + SD卡
GPS模块：支持多种GNSS模块（如 CAP-1262）。系统会自动检测硬件版本：ADV 使用内置引脚 (G13/G15)，v1.1 自动重映射至 Grove 接口 (G1/G2) 以解决键盘矩阵冲突。Rx/Tx引脚亦可在设置中手动修改。
显示技术：采用离屏渲染（M5GFX Canvas）与高效 UI 绘制，全局支持中文字体 (efontCN_12)
离线导航：支持流式解析 KML 路径文件，具备动态下采样和缩放自动适配功能
电量优化：深度多级节能控制策略（息屏液晶控制器深睡、动态调频与渲染熔断），单次充电可支持数十小时长效轨迹记录
轨迹记录：实时记录徒步轨迹并生成 KML 文件

操作使用方法

刷入固件说明

刷入固件：通过 M5Burner 或 PlatformIO 将固件刷入 M5Stack Cardputer (ADV/v1.1)

合并固件：

esptool --chip esp32s3 merge-bin -o cardputer-factory.bin --flash-mode dio --flash-size 8MB 0x0000 .pio/build/m5stack-cardputer/bootloader.bin 0x8000 .pio/build/m5stack-cardputer/partitions.bin 0xe000 ./boot_app0.bin 0x10000 .pio/build/m5stack-cardputer/firmware.bin

手动刷入：

esptool --chip auto --port COM8 --baud 1500000 --before default_reset write_flash -z 0x000 cardputer-factory.bin

操作说明

基本操作

[h]：打开帮助菜单 (双列整齐排版)
[c]：打开设置菜单 (支持屏幕亮度、超时、GPS 间隔、POI 规则、GPS 硬件模块、系统语言等持久化设置)
[s]：快速开启/关闭 GPS 模块
[u]：打开 USB 文件传输模式 (挂载为电脑 U 盘，即插即用高速管理 KML 与导出轨迹)
[w]：� 8000 ��开 WiFi KML 传输窗口 (HTTP 网页文件管理)
[Space]：锁定/解锁当前位置居中跟随
[t]：切换轨迹记录模式（启动时呼出输入法输入自定义名称，自动在后方拼接时间戳）
[i]：在轨迹记录模式下按 i 呼出输入法输入标记点 (POI) 并记录到 KML 中
[r]：在“选择 KML 文件”列表中按 r 重命名当前选中的文件
[v]：切换 2D / 3D 视图
[ [ ] / [ ] ]：调节 3D 视图垂直高度放大系数 (0.5x ~ 5.0x)
[ESC]：退出当前弹窗/菜单；主界面下切换调试信息面板（含卫星天球分布图）
[+/-]：放大 / 缩小地图 (支持 5m 至 100km 平滑无级缩放)
[方向键]：平移地图
航向扇形显示：定位点前方动态绘制渐变青蓝色扇形视锥，直观指示当前行进方向

电源管理与低功耗设计

为了满足全天候户外重装徒步的长续航需求，HikePod 实施了深度的多级节能控制策略：

息屏渲染熔断（Zero-Render on Screen-Off）：在息屏待机状态下，系统彻底熔断 2D/3D 地图渲染与 SPI 总线推屏，消除后台无效的图形绘制运算与显存传输功耗。
FreeRTOS 自适应 Tickless Idle：主循环告别 100% 满负荷死循环，根据运行状态自适应休眠（操作/动画 ~8ms，静态待机 ~20ms，息屏待机 ~60ms），深度释放 CPU 自旋功耗。
屏幕控制器硬件深睡（Panel Hardware Sleep）：息屏时除背光归零外，向 ST7789v2 液晶驱动芯片发送硬件 SLPIN 指令，关闭内部振荡器与电荷泵（功耗降至微安级），任意按键瞬时唤醒（SLPOUT）并立即全屏刷屏恢复。
CPU 动态频率缩放（DVFS）：日常工作主频优化为 160MHz（性能依然充沛且较 240MHz 节能约 30%）；息屏待机时自动平滑降频至 80MHz 极大降低底噪功耗。
动态 GPS 采样策略：搜星阶段高频快速定位，定位成功后根据屏幕状态动态切换（支持息屏 10s 等低频间歇记录），大幅降低串口与定位运算负荷。
开机 WiFi 射频下电：开机默认彻底关闭 WiFi 射频调制解调器，消除无线电待机功耗，仅在按 w 进行网页文件管理时按需开启。
姿态传感器智能采样：在息屏状态以及固定俯视的 2D 地图模式下，自动跳过 BMI270 的 I2C 轮询与三角函数解算，减少总线事务与中断唤醒。

离线 KML 文件准备

从两步路等网站/APP 下载 KML 格式的路径文件（确保包含海拔信息）。
支持：现在已支持显示中文文件名的文件。
将 KML 文件保存到 SD 卡的 HikePod 目录下，支持通过 USB 挂载 U 盘或 WiFi 网页上传。
加载完成后，系统会自动计算最佳比例尺并居中显示起点。

通过 USB 传输 KML 文件 (推荐)

使用 USB-C 数据线将 Cardputer 连接至电脑。
在主界面按下 [u] 键进入 USB 文件传输模式。
电脑将自动识别 Cardputer 为可移动磁盘（U 盘设备）。
将下载的 KML 路径文件直接拖拽或复制到 SD 卡的 HikePod 目录下（也可在此备份轨迹记录文件）。
传输完成后，请在电脑端安全弹出该磁盘，并在 Cardputer 上按下 [u] 或 [ESC] 键退出。系统将自动重新挂载 SD 卡并刷新路径列表。

通过 WiFi 传输 KML 文件

在主界面按下 [w] 键。
连接 WiFi HikePod_XXXX (无密码)，访问 http://192.168.4.1。
网页端支持上传、删除和在线预览已存储的路径文件。

功能说明

主要功能

中文全支持：文件名、设置菜单、状态信息均支持中文显示。
超大文件加载：支持 3.5MB+ 大文件（约 2700+ 点）流式加载，自动下采样保证运行流畅。
自动视口适配：加载 KML 后自动缩放至全景视角并对准起点。
关键位置(POI)显示：支持解析并渲染路径中的关键点（如营地、水源、岔路等），支持 CDATA 格式名称。
实时定位与轨迹：显示当前 GPS 位置、海拔、信噪比及卫星分布图。
海拔剖面图：直观展示当前路径的海拔变化曲线。

注意事项

为了省电，GPS 默认更新频率较低，低速移动时航向可能滞后。
3D 模式下垂直夸张度可调，方便在高原地区查看微小起伏。
本应用定位为“手机省电助手”，旨在徒步过程中代替手机常亮显示位置，不应替代专业救援设备。

截图展示

已完成增强 (2024.03 更新)

后续计划

省电策略优化：进一步研究息屏下的低功耗运行。
高程数据增强：考虑支持更精细的海拔记录。

致谢与来源 (Credits & Acknowledgements)

本项目的 GPS Info 详细模式逻辑移植自 Cardputer-GPS-Info 项目。

在此特别感谢原作者 alcor55 的优秀工作，为 HikePod 的卫星定位信息显示功能奠定了基础。

许可证

PolyForm Noncommercial License 1.0.0

English

Project Introduction

HikePod is an outdoor hiking navigation project based on M5Stack Cardputer ADV, integrating GPS positioning, track recording, offline map loading and other functions, providing convenient navigation tools for outdoor enthusiasts.

Technical Points

Hardware Requirements: M5Stack Cardputer (ADV or v1.1) + CAP-LoRa-1262 + SD card
GPS Module: Supports multiple GNSS modules (e.g., CAP-1262). System auto-detects hardware: ADV uses internal pins (G13/G15), while v1.1 auto-remaps to Grove Port (G1/G2) to resolve keyboard matrix conflicts. Rx/Tx pins are also manually adjustable.
Display Technology: Off-screen rendering (M5GFX Canvas) with efficient UI drawing, globally supports Chinese fonts (efontCN_12)
Offline Navigation: Streaming parse for KML path files with dynamic downsampling and auto-fit view scaling
Power Optimization: Field-tested to last 7-8 hours of continuous tracking with screen-off positioning
Track Recording: Real-time hiking track recording and KML generation

Operation Instructions

Basic Operations

[h]: Open help menu (Two-column layout)
[c]: Open settings menu (Brightness, Timeout, GPS interval, POI toggle, etc.)
[u]: Open USB file transfer mode (mounts SD card as PC USB disk for fast KML management)
[w]: Open WiFi KML transfer window (HTTP file management)
[Space]: Lock/unlock current position
[t]: Toggle track recording mode (prompts for custom route name with auto-appended timestamp)
[i]: In tracking mode, press i to insert POI waypoints with Chinese Pinyin IME into KML
[r]: Rename selected KML file in the file selection list
[v]: Switch between 2D and 3D views
[TAB]: Switch to detailed GPS Info mode
[ESC]: Toggle debug log display
[+/-]: Zoom in/out map (supports scales from 5m to 100km)
[Arrow keys]: Pan map / view
Heading Sector: Cyan directional fan cone drawn in front of the location marker to indicate heading

Preparing Offline KML Files

Download KML path files from websites/apps like 2bulu (ensure altitude data is included).
Supported: Chinese filenames are now fully supported.
Save KML files to the HikePod directory on the SD card via USB Mass Storage or WiFi.
After loading, the system will automatically calculate the best scale and center on the start point.

Transfer KML via USB (Recommended)

Connect Cardputer to your PC using a USB-C data cable.
Press [u] on the main screen to enter USB MSC mode.
The computer will automatically recognize Cardputer as a removable USB storage device.
Drag and drop downloaded KML files directly into the HikePod directory on the SD card.
Safely eject the drive on your PC first, then press [u] or [ESC] on Cardputer to exit and reload files.

Transfer KML via WiFi

Press [w] on the main screen.
Connect to WiFi HikePod_XXXX (no password) and visit http://192.168.4.1.
The web interface supports uploading, deleting, and managing KML files.

Function Description

Main Functions

Full Chinese Support: Filenames, settings, and status info all support Chinese display.
Large File Support: Stream loading for 3.5MB+ files (approx. 2700+ points) with auto-downsampling for smooth performance.
Auto-Fit Viewport: Automatically scales to an overview and centers the start point upon loading KML.
POI Support: Parses and renders Point of Interests (Campsites, Water sources, etc.) from KML, including CDATA names.
Real-time GPS: Displays position, altitude, SNR, and satellite distribution map.
Altitude Profile: Real-time altitude change curve display for the current path.

Notes

For power saving, the default GPS update rate is low; heading may lag during slow movement.
Vertical exaggeration in 3D mode is adjustable to visualize terrain in high-altitude areas.
This app is a "phone battery saver" for tracking and should not replace professional rescue equipment.

Screenshot Display

Completed Enhancements (March 2024)

Future Plans

Enhanced Altitude Data: Finer resolution altitude logging and barometer fusion.

Acknowledgements

The GPS Info detailed mode in this project is ported or derived from the Cardputer-GPS-Info project. Special thanks to the original author, alcor55, for his excellent work which provided the foundation for the GPS satellite information display in HikePod.

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