09字库
文字显示
一、ASCII、ANSI和Unicode
1.1ASCII编码
ASCII码一般只是用0-6位，第七位为0
1.2ANSI编码
ANSI编码是一种对ASCII码的拓展
ANSI编码用0x00~0x7f （即十进制下的0到127）范围的1 个字节来表示 1 个英文字符，超出一个字节的 0x80~0xFFFF 范围来表示其他语言的其他字符。
ANSI码仅在前128（0-127）个与ASCII码相同，之后的字符全是某个国家语言的所有字符。
对于第一个字符bit7是0，就代表是ASCII码
对于第二个字符bit7是1，就代表不是ASCII码，它会用两个词表示一个非ASCII码的字符
同一个词0xd6d0，使用不同字符集有不同的字符。这是一对多的关系。
中国使用的GB2312编码
1.3 Unicode编码
为了解决不同国家ANSI编码的冲突问题，Unicode应运而生，每个字符都对应一个词，一一对应的关系。
Unicode的范围0x0000至0x10FFFF
最常用的是用两个字节表示一个字符
A：0x41
中：0x4e2d
如果在一个TXT文本写入
0x41 0x4e 0x2d
不表示A中，而是A-N
关键问题就是怎么进行断字，将两个字节0x4e 0x2d看为一体，这就对应不同编码
二、编码实现
使用三个字节表示一个Unicode太浪费
使用两个字节可以，就出现了
UTF-16 LE 小端存储 数据的低地址，放到内存的低地址 A： 0x41 0x00
UTF-16 BE 大端存储 数据的高地址，放到内存的低地址 A： 0x00 0x41 
容错性比较差，当丢失一个字节时，里面的内容全部都乱了
使用UTF8的格式编码
UTF8是可变长便阿门
又分为带头部，不带头部的
对于ASCII码，在UTF8中直接用其ASCII码表示，对于非ASCII码，使用变长的编码，每一字节的高位都自带长度信息
0xe4→11100100：以1110开头，说明这是一个 3 字节 的 UTF-8 编码。
0xb8→10111000：以10开头，是多字节编码中的后续字节。
0xad→10101101：以10开头，也是后续字节。
三、显示
3.1ASCII字符显示
在linux中有文件fontdata_8x16，可以获取对应ASCII码的点阵
8x16的大小，一行8个bit，一个字符16行
一个字符也就是16字节
显示A
设计一个函数，在指定的坐标上显示出字符
-
获取点阵，字符对应的偏移地址，c*16，c是字符 例：‘A’*16
-
描点
void lcd_put_ascii(int x, int y, unsigned char c)
{
unsigned char *dots = (unsigned char *)&fontdata_8x16[c*16];
int i, b;
unsigned char byte;
for (int i = 0; i < 16; i++)
{
byte = dots[i];
for (int b = 7; b >= 0; b--)
{
if (byte & (1<<b))
{
/* show */
lcd_put_pixel(x+7-b, y+i, 0xffffff); /* 白 */
}
else
{
/* hide */
lcd_put_pixel(x+7-b, y+i, 0); /* 黑 */
}
}
}
}
3.2 中文字符显示
使用GB2312显示
使用时必须提前将文件的字符编码设置为GB2312
16x16大小的汉字库
16 x 16大小的一个汉字，需要占用32字节。如果生成的是16 x 16的汉字库，则库中每个单元都是32字节。
汉字啊的区位码： 0xB0-----区码------>区号=0XB0-0XA0 == 16 0XA1-----位码------>位号=0XA1-0XA0 == 1
就得以得到一个汉字对应汉字库的位置
int main(int argc, char const *argv[])
{
//数组用于存储待显示的内容
unsigned char font_buf[2] = "啊";
//1.打开LCD open
int lcd_fd = open("/dev/fb0",O_RDWR);
//2.对LCD进行内存映射 mmap
int* lcd_mp = (int *)mmap(NULL,1024*600*4,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,lcd_fd,0);
//3.打开汉字库文件 汉字库中的汉字都是16*16
FILE * hzk_fp = fopen("./HZK16.dzk","rb");
//4.计算待显示的汉字的在汉字库中的偏移量,并把光标偏移到该汉字的开头位置
int offset = ( (font_buf[0] -0xA0 - 1)*94 + (font_buf[1] - 0xA0 - 1) ) * 32;
fseek(hzk_fp,offset,SEEK_SET);
//5.从汉字库中读取该汉字的数据内容，需要读取32字节并存储在缓冲区
unsigned char font[32] = {0};
fread(font,1,32,hzk_fp);
//6.根据汉字的每个点阵的状态来控制LCD相应的像素点显示未某种颜色 0xFFFFFFFF; //白色
unsigned char data = 0;
for (int h = 0; h < 16; h++) //控制点阵的行数
{
for (int w = 0; w < 16/8; w++) //分析点阵的列数
{
data = font[h*2+w];
for(int i = 0; i<8; i++)
{
//分析每个bit位的状态
if( data & 0x80 )
{
//如果条件满足，则说明应该让LCD点亮一个像素点
*(lcd_mp + 200*800 + 100 + 8*w + i + 800*h )= 0xFFFFFFFF;
}
data<<=1;
}
}
}
return 0;
}
gcc常用命令
-finput-charset=GB2312 告诉编译器源代码的文件本身的编码格式
-fexec-charset=GB2312` 或 `-fexec-charset=UTF-8 指定编译生成的可执行文件中，字符串常量的存储编码
四、Freetype显示
4.1 Freetype概念
FreeType是一个开源的字体渲染引擎，它能够加载和渲染多种格式的字体文件，如TrueType(.ttf)、OpenType(.otf)等。FreeType提供了一组API来处理字体数据，包括字符的加载、渲染以及获取字符的各种信息（例如字形边界框、位图等）。它被广泛应用于各种需要显示文本的应用程序中，尤其是在那些需要高质量文本渲染的地方。
4.2 嵌入式设备使用FreeType的方法步骤
-
安装 FreeType 库：
- 下载FreeType源码。
- 配置并编译FreeType以适应你的目标平台。
- 将编译好的库文件和头文件部署到你的开发环境中。
-
编写代码：
- 初始化FreeType库。
- 加载字体文件。
- 设置字体大小。
- 渲染指定的字符或字符串
- 处理渲染后的位图数据。
- 清理资源。
4.3 分析官方教程
只需要看第一章就可以
包含必要的头文件
初始化字库
加载字体文件
设置字体大小
加载字形图像
渲染指定的字符或字符串
这个代码运行后会把位图的所有数据（像素、宽高、行间距等）存入字体实例的字形槽中，供后续绘制使用
绘制位图
void draw_bitmap( FT_Bitmap* bitmap,
FT_Int x,
FT_Int y)
{
FT_Int i, j, p, q;
FT_Int x_max = x + bitmap->width;
FT_Int y_max = y + bitmap->rows;
//printf("x = %d, y = %d\n", x, y);
//从(x,y)开始打印
for ( j = y, q = 0; j < y_max; j++, q++ )
{
for ( i = x, p = 0; i < x_max; i++, p++ )
{
if ( i < 0 || j < 0 ||
i >= var.xres || j >= var.yres )
continue; //起始点不合适就退出
//image[j][i] |= bitmap->buffer[q * bitmap->width + p];
lcd_put_pixel(i, j, bitmap->buffer[q * bitmap->width + p]);//绘图函数
}
}
}
释放
案例使用的是这两个
FT_Done_Face ( face ); // 销毁字体实例的函数
FT_Done_FreeType( library ); //
4.4在LCD上显示一个矢量字体
#include <sys/mman.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
#include <linux/fb.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <math.h>
#include <wchar.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <ft2build.h>
#include FT_FREETYPE_H
#include FT_GLYPH_H
int fd_fb;
struct fb_var_screeninfo var; /* Current var */
int screen_size;
unsigned char *fbmem;
unsigned int line_width;
unsigned int pixel_width;
/**********************************************************************
* 函数名称： lcd_put_pixel
* 功能描述： 在LCD指定位置上输出指定颜色（描点）
* 输入参数： x坐标，y坐标，颜色
* 输出参数： 无
* 返 回 值： 会
* 修改日期 版本号 修改人 修改内容
* -----------------------------------------------
* 2020/05/12 V1.0 zh(angenao) 创建
***********************************************************************/
void lcd_put_pixel(int x, int y, unsigned int color)
{
unsigned char *pen_8 = fbmem+y*line_width+x*pixel_width;
unsigned short *pen_16;
unsigned int *pen_32;
unsigned int red, green, blue;
pen_16 = (unsigned short *)pen_8;
pen_32 = (unsigned int *)pen_8;
switch (var.bits_per_pixel)
{
case 8:
{
*pen_8 = color;
break;
}
case 16:
{
/* 565 */
red = (color >> 16) & 0xff;
green = (color >> 8) & 0xff;
blue = (color >> 0) & 0xff;
color = ((red >> 3) << 11) | ((green >> 2) << 5) | (blue >> 3);
*pen_16 = color;
break;
}
case 32:
{
*pen_32 = color;
break;
}
default:
{
printf("can't surport %dbpp\n", var.bits_per_pixel);
break;
}
}
}
/**********************************************************************
* 函数名称： draw_bitmap
* 功能描述： 根据bitmap位图，在LCD指定位置显示汉字
* 输入参数： x坐标，y坐标，位图指针
* 输出参数： 无
* 返 回 值： 无
* 修改日期 版本号 修改人 修改内容
* -----------------------------------------------
* 2020/05/12 V1.0 zh(angenao) 创建
***********************************************************************/
void
draw_bitmap( FT_Bitmap* bitmap,
FT_Int x,
FT_Int y)
{
FT_Int i, j, p, q;
FT_Int x_max = x + bitmap->width;
FT_Int y_max = y + bitmap->rows;
//printf("x = %d, y = %d\n", x, y);
for ( j = y, q = 0; j < y_max; j++, q++ )
{
for ( i = x, p = 0; i < x_max; i++, p++ )
{
if ( i < 0 || j < 0 ||
i >= var.xres || j >= var.yres )
continue;
//image[j][i] |= bitmap->buffer[q * bitmap->width + p];
lcd_put_pixel(i, j, bitmap->buffer[q * bitmap->width + p]);
}
}
}
int main(int argc, char **argv)
{
wchar_t *chinese_str = L"繁";
FT_Library library;
FT_Face face;
int error;
FT_Vector pen;
FT_GlyphSlot slot;
int font_size = 24;
if (argc < 2)
{
printf("Usage : %s <font_file> [font_size]\n", argv[0]);
return -1;
}
if (argc == 3)
font_size = strtoul(argv[2], NULL, 0);
fd_fb = open("/dev/fb0", O_RDWR);
if (fd_fb < 0)
{
printf("can't open /dev/fb0\n");
return -1;
}
if (ioctl(fd_fb, FBIOGET_VSCREENINFO, &var))
{
printf("can't get var\n");
return -1;
}
line_width = var.xres * var.bits_per_pixel / 8;
pixel_width = var.bits_per_pixel / 8;
screen_size = var.xres * var.yres * var.bits_per_pixel / 8;
fbmem = (unsigned char *)mmap(NULL , screen_size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd_fb, 0);
if (fbmem == (unsigned char *)-1)
{
printf("can't mmap\n");
return -1;
}
/* 清屏: 全部设为黑色 */
memset(fbmem, 0, screen_size);
/* 显示矢量字体 */
error = FT_Init_FreeType( &library ); /* initialize library */
/* error handling omitted */
error = FT_New_Face( library, argv[1], 0, &face ); /* create face object */
/* error handling omitted */
slot = face->glyph;
FT_Set_Pixel_Sizes(face, font_size, 0);
/* 确定座标:
*/
//pen.x = 0;
//pen.y = 0;
/* set transformation */
//FT_Set_Transform( face, 0, &pen);
/* load glyph image into the slot (erase previous one) */
error = FT_Load_Char( face, chinese_str[0], FT_LOAD_RENDER );
if (error)
{
printf("FT_Load_Char error\n");
return -1;
}
draw_bitmap( &slot->bitmap,
var.xres/2,
var.yres/2);
return 0;
}
使用wchar_t获得字符的UNICODE值
要显示一个字符，首先要确定它的编码值。常用的是UNICODE编码，在程序里使用这样的语句定义字符串时，str中保存的要么是GB2312编码值，要么是UTF-8格式的编码值，即使编译时使用“-fexec-charset=UTF-8”，str中保存的也不是直接能使用UNICODE值：
char *str = “中”;
如果想在代码中能直接使用UNICODE值，需要使用wchar_t，宽字符
01 #include <stdio.h>
02 #include <string.h>
03 #include <wchar.h>
04
05 int main( int argc, char** argv)
06 {
07 wchar_t *chinese_str = L"中 gif";
08 unsigned int *p = (wchar_t *)chinese_str;
09 int i;
10
11 printf("sizeof(wchar_t) = %d, str's Uniocde: \n", (int)sizeof(wchar_t));
12 for (i = 0; i < wcslen(chinese_str); i++)
13 {
14 printf("0x%x ", p[i]);
15 }
16 printf("\n");
17
18 return 0;
19 }
每个wchar_t占据4字节，可执行程序里wchar_t中保存的就是字符的UNICODE值。
如果test_wchar.c是以ANSI(GB2312)格式保存
gcc -finput-charset=GB2312 -fexec-charset=UTF-8 -o test_wchar test_wchar.c
4.5笛卡尔坐标系
在 LCD 的坐标系中，原点在屏幕的左上角。对于笛卡尔坐标系，原点在左下角。 freetype 使用笛卡尔坐标系，在显示时需要转换为 LCD 坐标系。
从下图可知， X 方向坐标值是一样的。
在 Y 方向坐标值需要换算，假设 LCD 的高度是 V。
在 LCD 坐标系中坐标是(x, y)，那么它在笛卡尔坐标系中的坐标值为(x, V-y)。
4.6显示一行文字
在显示一行文字时，这些文字会基于同一个基线来绘制位图：baseline。
在 baseline 上，每一个字符都有它的原点(origin)，比如上图中 baseline左边的黑色圆点就是字母“ g”的原点。当前 origin 加上 advance 就可以得到下一个字符的 origin，比如上图中 baseline 右边的黑色圆点。在显示一行中多个文件字时，后一个文字的原点依赖于前一个文字的原点及 advance。
字符的位图是有可能越过 baseline 的，比如上图中字母“ g”在 baseline下方还有图像。
先指定第 1 个字符的原点 pen 坐标为(0, 0)，计算出它的外框
再计算右边字符的原点，也计算出它的外框，把所有字符都处理完后就可以得到一行文字的整体外框：假设外框左上角坐标为(x’, y’)
想在(x, y)处显示这行文字，调整一下 pen 坐标即可。 pen 为(0, 0)时对应左上角(x’, y’)；那么左上角为(x, y)时就可以算出pen 为(x-x’, y-y’)
一行文字中：后一个字符的原点=前一个字符的原点+advance。所以要计算一行文字的外框，需要按照排列顺序处理其中的每一个字符。
#include <sys/mman.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
#include <linux/fb.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <math.h>
#include <wchar.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <ft2build.h>
#include FT_FREETYPE_H
#include FT_GLYPH_H
int fd_fb;
struct fb_var_screeninfo var; /* Current var */
struct fb_fix_screeninfo fix; /* Current fix */
int screen_size;
unsigned char *fbmem;
unsigned int line_width;
unsigned int pixel_width;
/* color : 0x00RRGGBB */
void lcd_put_pixel(int x, int y, unsigned int color)
{
unsigned char *pen_8 = fbmem+y*line_width+x*pixel_width;
unsigned short *pen_16;
unsigned int *pen_32;
unsigned int red, green, blue;
pen_16 = (unsigned short *)pen_8;
pen_32 = (unsigned int *)pen_8;
switch (var.bits_per_pixel)
{
case 8:
{
*pen_8 = color;
break;
}
case 16:
{
/* 565 */
red = (color >> 16) & 0xff;
green = (color >> 8) & 0xff;
blue = (color >> 0) & 0xff;
color = ((red >> 3) << 11) | ((green >> 2) << 5) | (blue >> 3);
*pen_16 = color;
break;
}
case 32:
{
*pen_32 = color;
break;
}
default:
{
printf("can't surport %dbpp\n", var.bits_per_pixel);
break;
}
}
}
/**********************************************************************
* 函数名称： draw_bitmap
* 功能描述： 根据bitmap位图，在LCD指定位置显示汉字
* 输入参数： x坐标，y坐标，位图指针
* 输出参数： 无
* 返 回 值： 无
* 修改日期 版本号 修改人 修改内容
* -----------------------------------------------
* 2020/05/12 V1.0 zh(angenao) 创建
***********************************************************************/
void
draw_bitmap( FT_Bitmap* bitmap,
FT_Int x,
FT_Int y)
{
FT_Int i, j, p, q;
FT_Int x_max = x + bitmap->width;
FT_Int y_max = y + bitmap->rows;
//printf("x = %d, y = %d\n", x, y);
for ( j = y, q = 0; j < y_max; j++, q++ )
{
for ( i = x, p = 0; i < x_max; i++, p++ )
{
if ( i < 0 || j < 0 ||
i >= var.xres || j >= var.yres )
continue;
//image[j][i] |= bitmap->buffer[q * bitmap->width + p];
lcd_put_pixel(i, j, bitmap->buffer[q * bitmap->width + p]);
}
}
}
int compute_string_bbox(FT_Face face, wchar_t *wstr, FT_BBox *abbox)
{
int i;
int error;
FT_BBox bbox;
FT_BBox glyph_bbox;
FT_Vector pen;
FT_Glyph glyph;
FT_GlyphSlot slot = face->glyph;
/* 初始化 */
bbox.xMin = bbox.yMin = 32000;
bbox.xMax = bbox.yMax = -32000;
/* 指定原点为(0, 0) */
pen.x = 0;
pen.y = 0;
/* 计算每个字符的bounding box */
/* 先translate, 再load char, 就可以得到它的外框了 */
for (i = 0; i < wcslen(wstr); i++)
{
/* 转换：transformation */
FT_Set_Transform(face, 0, &pen);
/* 加载位图: load glyph image into the slot (erase previous one) */
error = FT_Load_Char(face, wstr[i], FT_LOAD_RENDER);
if (error)
{
printf("FT_Load_Char error\n");
return -1;
}
/* 取出glyph */
error = FT_Get_Glyph(face->glyph, &glyph);
if (error)
{
printf("FT_Get_Glyph error!\n");
return -1;
}
/* 从glyph得到外框: bbox */
FT_Glyph_Get_CBox(glyph, FT_GLYPH_BBOX_TRUNCATE, &glyph_bbox);
/* 更新外框 */
if ( glyph_bbox.xMin < bbox.xMin )
bbox.xMin = glyph_bbox.xMin;
if ( glyph_bbox.yMin < bbox.yMin )
bbox.yMin = glyph_bbox.yMin;
if ( glyph_bbox.xMax > bbox.xMax )
bbox.xMax = glyph_bbox.xMax;
if ( glyph_bbox.yMax > bbox.yMax )
bbox.yMax = glyph_bbox.yMax;
/* 计算下一个字符的原点: increment pen position */
pen.x += slot->advance.x;
pen.y += slot->advance.y;
}
/* return string bbox */
*abbox = bbox;
}
int display_string(FT_Face face, wchar_t *wstr, int lcd_x, int lcd_y)
{
int i;
int error;
FT_BBox bbox;
FT_Vector pen;
FT_Glyph glyph;
FT_GlyphSlot slot = face->glyph;
/* 把LCD坐标转换为笛卡尔坐标 */
int x = lcd_x;
int y = var.yres - lcd_y;
/* 计算外框 */
compute_string_bbox(face, wstr, &bbox);
/* 反推原点 */
pen.x = (x - bbox.xMin) * 64; /* 单位: 1/64像素 */
pen.y = (y - bbox.yMax) * 64; /* 单位: 1/64像素 */
/* 处理每个字符 */
for (i = 0; i < wcslen(wstr); i++)
{
/* 转换：transformation */
FT_Set_Transform(face, 0, &pen);
/* 加载位图: load glyph image into the slot (erase previous one) */
error = FT_Load_Char(face, wstr[i], FT_LOAD_RENDER);
if (error)
{
printf("FT_Load_Char error\n");
return -1;
}
/* 在LCD上绘制: 使用LCD坐标 */
draw_bitmap( &slot->bitmap,
slot->bitmap_left,
var.yres - slot->bitmap_top);
/* 计算下一个字符的原点: increment pen position */
pen.x += slot->advance.x;
pen.y += slot->advance.y;
}
return 0;
}
int main(int argc, char **argv)
{
wchar_t *wstr = L"百问网www.100ask.net";
FT_Library library;
FT_Face face;
int error;
FT_BBox bbox;
int font_size = 24;
int lcd_x, lcd_y;
if (argc < 4)
{
printf("Usage : %s <font_file> <lcd_x> <lcd_y> [font_size]\n", argv[0]);
return -1;
}
lcd_x = strtoul(argv[2], NULL, 0);
lcd_y = strtoul(argv[3], NULL, 0);
if (argc == 5)
font_size = strtoul(argv[4], NULL, 0);
fd_fb = open("/dev/fb0", O_RDWR);
if (fd_fb < 0)
{
printf("can't open /dev/fb0\n");
return -1;
}
if (ioctl(fd_fb, FBIOGET_VSCREENINFO, &var))
{
printf("can't get var\n");
return -1;
}
if (ioctl(fd_fb, FBIOGET_FSCREENINFO, &fix))
{
printf("can't get fix\n");
return -1;
}
line_width = var.xres * var.bits_per_pixel / 8;
pixel_width = var.bits_per_pixel / 8;
screen_size = var.xres * var.yres * var.bits_per_pixel / 8;
fbmem = (unsigned char *)mmap(NULL , screen_size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd_fb, 0);
if (fbmem == (unsigned char *)-1)
{
printf("can't mmap\n");
return -1;
}
/* 清屏: 全部设为黑色 */
memset(fbmem, 0, screen_size);
error = FT_Init_FreeType( &library ); /* initialize library */
error = FT_New_Face( library, argv[1], 0, &face ); /* create face object */
FT_Set_Pixel_Sizes(face, font_size, 0);
display_string(face, wstr, lcd_x, lcd_y);
return 0;
}
浙公网安备 33010602011771号