ARM平台LCD显示汉字

做了无数的Windows程序，从来没有把显示汉字和英文字母当成一回事儿。这也难怪，写窗口程序的时候，什么SetWindowText、MessageBox、SetDlgItemText等等，你只需要把自己想要显示的字符串传进去，然后编译、链接，就能够显示出来了，非常非常简单；若说麻烦，可能就是在ASCII码和Unicode码之间转换比较麻烦，但是习惯之后，似乎又没什么了。可是，如果没有操作系统的支持呢？例如，在一个纯DOS的环境下，该如何显示中文？或者是日文、韩文？甚至是英文ASCII码？这就是我想在这里讨论的问题，这里需要一种叫“字模”的技术。

最近在做ARM平台上的简单GUI系统，用于我们自己开发的嵌入式操作系统Potato OS。作为一个GUI系统，显示文字应该是最基本的一个功能。显示文字，一般有两种选择：一是用字模进行打点处理；二是用矢量字体进行计算后再打点显示。字模的原理是，通过一个位是1表示该点有颜色，0表示没有来形成一个字模矩阵，该矩阵作为一个整体则形成一个汉字。事实上，一个字模汉字实际上就是一副图像，只不过这幅图像是单色的。它的优点是处理简单，显示速度快，可免费获得16*16点阵的字库（再大些的字库要收费，我用的是一款叫“字模生成器”的软件）；缺点是不能够被放大，一旦被放大，就能看到一个一个的字模像素，很难看，当然，缩小是可以的，但是比较麻烦。适量字库则用一系列数学公式来表示一个汉字，它告诉绘图程序怎样绘制一个汉字，因此它能够在汉字被放大和缩小的过程中保持汉字的清晰；缺点则是每个汉字是计算出来的，因此消耗的系统资源要比字模多得多。由于我们的系统需要进行的是简单的文字显示，所以我选择了实现起来也比较简单的字模方法来处理文字显示。

首先，要用“字模生成器”生成字模文件，例如16*16矩阵字模文件。上面提到了，这字模就是用1或者0表示打点信息，16*16则表示用16*16的像素矩阵来显示一个汉字，所以，16*16/8=32，每个字模需要32个字节来存储打点信息。在ARM平台上，我习惯于用一个无符号的字符数据来储存所有的数据，例如图片、二进制文件等，因此还需要把生成的字模文件转换成无符号的字符数组。为此，我还特意用MFC写了一个程序来处理这个工作。这个处理软件其实还可以处理其他的资源。需要的可以和我联系，我提供全部源代码。

下面介绍一些汉字字模显示原理。这里借鉴的是EEPW（电子产品世界）网上的一篇技术文章。

汉字的内码

点头表示什么？是“对”、“YES”，偏偏有的地方表示的意义却恰恰相反。一个动作，有不同的诠释；一个问题，有不同的答案；而一个符号，却有不同的意义，关键在于：你是如何地理解。在电脑中亦如此，所有的数据都是以0和1保存的，按不同的数据操作，可以得到不同的结果。对于显示英文操作，由于英文字母种类很少，只需要8位（一字节）即可。而对于中文，常用却有5000以上，于是我们的DOS前辈想了一个办法，就是将ASCII表的高128个很少用到的数值以两个为一组来表示汉字，即汉字的内码。而剩下的低128位则留给英文字符使用，即英文的内码。不信，你可以用记事本写一C文件：

main()
{
    unsigned char *s,*e="ABcd",*c="你好";
    clrscr();
    printf("English char =");
    s=e;
    while(*s!=0)
    {
        printf("%3d,",*s);
        s++;
    }
    printf("/nChinease char=");
    s=c;
    while(*s!=0)
    {
        printf("%3d,",*s);
        s++;
    }
    getch();
}

再用TC输入*.txt打开运行，看见了没有，那些数值即英文和汉字的各字节内码。

在硬件系统内，英文的字模信息一般固化在ROM里，即使在没有进入系统的CMOS里，也可以让你看到英文字符。而在DOS下，中文的字模信息一般记录在汉字库文件HZK16里。

下面讲讲汉字库文件。

了解字母和汉字是按字模位信息显示的原理后，那如何得到汉字的字模信息呢？难道要我们自己去做？NO。DOS前辈们经过艰辛的努力，将制作好的字模放到了一个个标准的库中以免去后辈的麻烦，这就是点阵字库文件。一般我们使用16*16的点阵宋体字库，所谓16*16，是每一个汉字在纵、横各16点的区域内显示的。不过后来又有了HZK12、HZK24，HZK32和HZK48字库及黑体、楷体和隶书字库。虽然汉字库种类繁多，但都是按照区位的顺序排列的。前一个字节为该汉字的区号，后一个字节为该字的位号。每一个区记录94个汉字，位号则为该字在该区中的位置。因此，汉字在汉字库中的具体位置计算公式为：94*(区号-1)+位号-1。减1是因为数组是以0为开始而区号位号是以1为开始的。这仅为以汉字为单位该汉字在汉字库中的位置，那么，如何得到以字节为单位得到该汉字在汉字库中的位置呢？只需乘上一个汉字字模占用的字节数即可，即：(94*(区号-1)+位号-1)*一个汉字字模占用字节数，而按每种汉字库的汉字大小不同又会得到不同的结果。以16*16点阵字库为例，计算公式则为：(94*(区号-1)+(位号-1))*32。汉字库文该从该位置起的32字节信息即记录了该字的字模信息。

了解点阵汉字及汉字库的构成原理后，显示汉字就变得简单。以16*16点阵字库为例，通常的方法是：将文件工作指针移到需要的汉字字模处、将汉字库文件读入一2*16数组再用for循环一位位地显示。以使用VGAHI模式显示“我”字为例，程序如下：
#include "graphics.h"
#include "stdio.h"
main()
{
    int i=VGA,j=VGAHI,k;
    unsigned char mat[16][2],chinease[3]="我";
    FILE *HZK;
    if((HZK=fopen("hzk16","rb"))==NULL)
        exit(0);
    initgraph(&i,&j,"");
    i=chinease[0]-0xa0;j=chinease[1]-0xa0;　
    fseek(HZK,(94*(i-1)+(j-1))*32l,SEEK_SET);
    fread(mat,32,1,HZK);

    for(j=0;j<16;j++)
        for(i=0;i<2;i++)
            for(k=0;k<8;k++)
                if(mat[j]&(0x80>>k))　
                    putpixel(i*8+k,j,WHITE);

    getch();
    closegraph();
    fclose(HZK);
}

怎么样？只要掌握了正确的方法，显示汉字并不复杂。

那么，明白了汉字怎么显示之后，那英文字模怎么显示呢？其实，显示的道理是一样的。在16*16字模文件中，英文ASCII码也是用16*16的像素点阵来绘制，当然，英文ASCII的字模，需要你另外生成。知道一个英文字母后，如何在字模文件中定位那32个字节数据？不像汉字那样分区码和位码，只需要用该英文字母的ASCII码值乘上32即可得出字模文件的位置，即：

fseek(ASCII码字模文件,i*32,SEEK_SET);//i为该字模的ASCII码值

怎么样？是不是更简单？

还有一个问题：如何区分汉字和英文ASCII码？其实很简单，英文ASCII码（不包括IBM255扩展ASCII码），最高位是0，而汉字最高位是1。也就是说，如果你读取到一个字符（8位），最高位是0，那么该字符一定表示ASCII字符，因此，他的下一个字符应该表示另外一个和该字符无关的字符信息；相反，如果最高位是1，则表示该字符和该字符接下去的那个字符一起，表示一个汉字（还记得吗？一个汉字是两个字节），因此，要将这两个字符一起进行处理。

下面，我将我在ARM平台上实现汉字、ASCII英文字模混合输出的函数源代码贴出来，需要的可以随意借鉴。


void g_DrawText(unsigned x, unsigned y,
  char text[], unsigned length,
  unsigned color)
{
        unsigned char mat[16][2];
        unsigned i,j,k,offset,count=0,index,space,temp=0;
        for(index=0,space=0;index       {
             count=0;
             if(text[index]&0x80)//如果是汉字
            {
                   i=text[index]-0xa0;j=text[index+1]-0xa0;
                   offset=(94*(i-1)+(j-1))*32;
                   for(i=0;i<16;i++)
                  {
                          for(j=0;j<2;j++)
                  {
                   mat[j]=mode[offset+count++];
            }
       }
       index++;
       temp+=2;
  }
  else
  {
        i=text[index];
        offset=i*32;
        for(i=0;i<16;i++)
        {
               for(j=0;j<2;j++)
              {
                     mat[j]=engmode[offset+count++];
              }
        }
        temp++;
  }
  for(j=0;j<16;j++)
        for(i=0;i<2;i++)
              for(k=0;k<8;k++)
                    if(mat[j]&(0x80>>k))
                           g_Pixel(i*8+k+x+8*space,y+j,color);
  space=temp;
}

}