IMX6ULL —— ASCII 字符和中文字符的点阵显示

 前言：

使用的开发板为韦东山老师的 IMX6ULL

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ASCII 字符的点阵显示

1.获取点阵

2.描点

3.main 函数

4.编译 c 文件 show_ascii.c

中文字符的点阵显示

1.指定编码格式

2.编码格式实验

默认编码

GB2312 转为 UTF-8

UTF-8 转为 GB2312

汉字区位码

​编辑

3.汉字点阵显示实验

打开汉字库文件

编写显示汉字的函数

使用 lcd_put_chinese 函数

编译程序

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ASCII 字符的点阵显示

要在 LCD 中显示一个 ASCII 字符，即英文字母这些字符，首先是要找到字符对应的点阵。

在 Linux 内核源码中有这个文件：lib\fonts\font_8x16.c， 里面以数组形式保存各个字符的点阵，比如：

数组里的数字是如何表示点阵的？以字符 A 为例

上图左侧有 16 行数值，每行 1 个字节。每一个节对应右侧一行中 8 个像素： 像素从右边数起，bit0 对应第 0 个像素，bit1 对应第 1 个像素，……，bit7 对 应第 7 个像素。某位的值为 1 时，表示对应的像素要被点亮；值为 0 时表示对应 的像素要熄灭。

所以要显示某个字符时，根据它的 ASCII 码在 fontdata_8x16 数组中找到它的点阵，然后取出这 16 个字节去描画 16 行像素。

比如字符 A 的 ASCII 值是 0x41，那么从 fontdata_8x16[0x41*16]开始取其点阵数据。

核心函数是

void lcd_put_ascii(int x, int y, unsigned char c)

 它在 LCD 的(x,y)位置处显示字符 c，代码如下图所示：

1.获取点阵

对于字符 c，char c，它的点阵获取方法如下：

4693 unsigned char *dots = (unsigned char *)&fontdata_8x16[c*16];

2.描点

因为有十六行，所以首先要有一个循环 16 次的大循环，然后每一行里有 8 位，那么在每一个大循环里也需要一个循环 8 次的小循环。小循环里的判断单行 的描点情况，如果是 1，就填充白色，如果是 0 就填充黑色，如此一来，就可以显示出黑色底，白色轮廓的英文字母。

4697     for (i = 0; i < 16; i++)
4698     {
4699         byte = dots[i];
4700         for (b = 7; b >= 0; b--)
4701         {
4702             if (byte & (1<
4703             {
4704                 /* show */
4705                 lcd_put_pixel(x+7-b, y+i, 0xffffff); /* 白 */
4706             }
4707             else
4708             {
4709                 /* hide */
4710                 lcd_put_pixel(x+7-b, y+i, 0); /* 黑 */
4711             }
4712         }
4713 }

3.main 函数

main 函数中首先要打开 LCD 设备，获取 Framebuffer 参数，实现 lcd_put_pixel 函数；

然后调用 lcd_put_ascii 即可绘制字符

4716 int main(int argc, char **argv)
4717 {
4718     fd_fb = open("/dev/fb0", O_RDWR);
4719     if (fd_fb < 0)
4720     {
4721         printf("can't open /dev/fb0\n");
4722         return -1;
4723     }
4724     if (ioctl(fd_fb, FBIOGET_VSCREENINFO, &var))
4725     {
4726         printf("can't get var\n");
4727         return -1;
4728     }
4729
4730     line_width = var.xres * var.bits_per_pixel / 8;
4731     pixel_width = var.bits_per_pixel / 8;
4732     screen_size = var.xres * var.yres * var.bits_per_pixel / 8;
4733     fbmem = (unsigned char *)mmap(NULL , screen_size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP
                _SHARED, fd_fb, 0);
4734     if (fbmem == (unsigned char *)-1)
4735     {
4736         printf("can't mmap\n");
4737         return -1;
4738     }
4739
4740     /* 清屏: 全部设为黑色 */
4741     memset(fbmem, 0, screen_size);
4742
4743     lcd_put_ascii(var.xres/2, var.yres/2, 'A'); /*在屏幕中间显示 8*16 的字母 A*/
4744
4745     munmap(fbmem , screen_size);
4746     close(fd_fb);
4747
4748     return 0;
4749 }
4750

4.编译 c 文件 show_ascii.c

交叉编译：不同的板子，编译工具的前缀可能不一样，这是使用的是IMX6ULL

arm-buildroot-linux-gnueabihf-gcc -o show_ascii show_ascii.c

把 show_ascii 程序通过 NFS 挂载放到板子上，执行命令：./show_ascii。如果实验成功，我们将看到屏幕中间会显示出一个白色的字母‘A’。

中文字符的点阵显示

1.指定编码格式

使用点阵字库时，中文字符的显示原理跟 ASCII 字符是一样的。要注意的地 方在于中文的编码：在 C 源文件中它的编码方式是 GB2312 还是 UTF-8？编译出 的可执行程序，其中的汉字编码方式是 GB2312 还是 UTF-8？

注意：一般不会使用 UTF-16 的编码方式，在这种方式下 ASCII 字符也是用 2 字 节来表示，而其中一个字节是 0，但是在 C 语言中 0 表示字符串的结束符，会引起误会。

我们编写 C 程序时，可以使用 ANSI 编码，或是 UTF-8 编码；在编译程序时， 可以使用以下的选项告诉编译器：

-finput-charset=GB2312

-finput-charset=UTF-8

如果不指定“-finput-charset”，GCC 就会默认 C 程序的编码方式为 UTF-8，即使你是以 ANSI 格式保存，也会被当作 UTF-8 来对待。

对于编译出来的可执行程序，可以指定它里面的字符是以什么方式编码，可以使用以下的选项编译器：

-fexec-charset=GB2312

-fexec-charset=UTF-8

如果不指定“-fexec-charset”，GCC 就会默认编译出的可执行程序中字符 的编码方式为 UTF-8。 如果“-finput-charset”与“-fexec-charset”不一样，编译器会进行格式转换

2.编码格式实验

下面做实验。

test_charset_ansi.c、test_charset_utf8.c 的编码格式分别为 ANSI、 UTF-8，它们的程序代码是一样的，如下：

01 #include 
02 #include 
03
04 int main(int argc, char **argv)
05 {
06     char *str = "A 中";
07     int i;
08
09     printf("str's len = %d\n", (int)strlen(str));
10     printf("Hex code: ");
11     for (i = 0; i < strlen(str); i++)
12     {
13         printf("%02x ", (unsigned char)str[i]);
14     }
15     printf("\n");
16     return 0;
17 }

默认编码

实验如下：

不指定“-finput-charset”与“-fexec-charset”时，input-charset 和 exec-charset 默认都是 UTF-8，不会进行编码转换。即使 C 文件是 ANSI， 也会被认为是 UTF-8，所以不会导致编码转换。

GB2312 转为 UTF-8

实验如下：

从上面的输出信息可以看出来，GB2312 的“0xd6 0xd0”可以转换为 UTF-8 的“0xe4 0xb8 0xad”。而如果把原本就是 UTF-8 格式的 test_charset_utf8.c 当作 GB2312 格式，会引起错误。

UTF-8 转为 GB2312

实验如下：

从 上 面 的 输 出 信 息 可 以 看 出 来 ， 如 果 把 原 本 就 是 GB2312 格式的 test_charset_ansi.c 当作 UTF-8 格式，会引起错误。而 UTF-8 格式的“中”编 码值为“0xe4 0xb8 0xad”，可以转换为 GB2312 的“0xd6 0xd0”。

在代码中使用汉字这类非 ASCII 码时，要特别留意编码格式。

汉字区位码

我们从网上搜到 HZK16 这个文件，它是常用汉字的 16*16 点阵字库。HZK16 里每个汉字使用 32 字节来描述，如图所示：

跟 ASCII 字库一样，每个字节中每一位用来表示一个像素，位值等于 1 时表示对 应像素被点亮，位值等于 0 时表示对应像素被熄灭。

HZK16 中是以 GB2312 编码值来查找点阵的，以“中”字为例，它的编码值 是“0xd6 0xd0”，其中的 0xd6 表示“区码”，表示在哪一个区：第“0xd6 - 0xa1” 区；其中的 0xd0 表示“位码”，表示它是这个区里的哪一个字符：第“0xd0 - 0xa1”个。每一个区有 94 个汉字。区位码从 0xa1 而不是从 0 开始，是为了兼 容 ASCII 码。

所以，我们要显示的“中”字，它的 GB2312 编码是 d6d0，它是 HZK16 里 第“(0xd6-0xa1)*94+(0xd0-0xa1)”个字符。

3.汉字点阵显示实验

打开汉字库文件

第 4787 行打开当前目录的字库文件：HZK16。

第 4793 行获得文件的状态信息，里面含有文件长度，这在后面的 mmap 中 用到。

第 4798 行使用 mmap 映射文件，以后就可以像访问内存一样读取文件内容； mmap 的返回结果保存在 hzkmem 中，它将作为字库的基地址

编写显示汉字的函数

核心函数是 void lcd_put_chinese(int x, int y, unsigned char *str) ，它在 LCD 的(x,y)位置处显示汉字字符 str，str[0]中保存区码、str[1] 中保存位码。

代码如下图所示：

代码分解如下：

第 4734 行确定该汉字属于哪个区；

第 4735 行确实它是该区中哪一个汉字。

第 4736 行确实它的字库地址：每个区中有 94 个汉字，每个汉字在字库中占据 32 字节。

需要根据下图来理解第 4740 行开始的循环：

上图是汉字点阵排布的示意图，总共有十六行，因此需要一个循环 16 次的大循环(第 4740 行)。 考虑到一行有两个字节，在大循环中加入一个 2 次的循环用于区分是哪个字 节(第 4741 行)。

最后使用第 3 个循环来处理一个字节中的 8 位(第 4744 行)。

对于每一位，它等于 1 时对应的像素被设置为白色，它等于 0 时对应的像素被设置为黑色。需要注意的是根据 x、y、i、j、b 来计算像素坐标

使用 lcd_put_chinese 函数

程序文件：show_font.c

编译程序

编译命令：

arm-buildroot-linux-gnueabihf-gcc -o show_chinese show_chinese.c

注意：不同的板子，编译工具的前缀可能不一样。

注意：使用上述命令时 show_chinese.c 的编码格式必须是 ANSI(GB2312)，否则编译时需要指定“-fexec-charset=GB2312”。

把 show_chinese 程序放到板子上，执行命令：./show_chinese。如果实验成功，我们将看到屏幕中间会显示出一个白色的字母“A”和“中”。