漢字字符串的無冗余可裁剪中文顯示解決方案※＊

陳孝堅(jiān)，陳健，屈環(huán)宇

（嘉興學(xué)院 數(shù)理與信息工程學(xué)院，嘉興314001）

引 言

隨著數(shù)字化技術(shù)的飛速發(fā)展，嵌入式產(chǎn)品應(yīng)用在我們生活中的各個(gè)方面。尤其是那些高性能、低成本、低功耗的RISC處理器已廣泛地嵌入到家用電器、儀器儀表等生活所必需的產(chǎn)品之中。嵌入式產(chǎn)品將面向基層、面向大眾，獲得更廣泛的應(yīng)用。

當(dāng)產(chǎn)品面向大眾時(shí)，要做到較好的人機(jī)交互，就必須能顯示中文，從而達(dá)到與用戶對(duì)話的效果。于是，便出現(xiàn)了一個(gè)值得深入研究的問題：顯示中文時(shí)如何實(shí)現(xiàn)占用存儲(chǔ)空間小、字模無冗余、不依賴于其他嵌入式GUI、操作方便等效果。

1 中文顯示解決方案的設(shè)計(jì)理念

作者多次遇到需在液晶屏上顯示中文的項(xiàng)目需求，通常用以下兩種方法解決。

（1）逐個(gè)字模法

當(dāng)顯示漢字字符串?dāng)?shù)在十幾個(gè)時(shí)，通常會(huì)逐個(gè)獲取漢字字模，再組合成所要顯示的漢字字符串。

在硬件層面，此方法雖占用的存儲(chǔ)空間較小，但容易出現(xiàn)字模冗余。

在操作層面，此方法操作起來非常復(fù)雜，得逐字取模，而且還需組合成漢字字符串?dāng)?shù)組。當(dāng)所需顯示的漢字字符串增加時(shí)，取模操作將成倍數(shù)增加，而組合成字符串的操作將呈指數(shù)次增加。

也就是說，當(dāng)需要顯示字符串較多時(shí)，此方法非常繁瑣。

（2）字模庫法

當(dāng)所需顯示的漢字字符串?dāng)?shù)在幾百個(gè)時(shí)，通常會(huì)采用字模庫法。

在硬件層面，此方法占用的存儲(chǔ)空間非常大，不會(huì)出現(xiàn)字模冗余。

在操作層面，此方法操作起來非常方便。

但這種方法有個(gè)致命的缺陷，其占用的存儲(chǔ)空間太大，不能應(yīng)用在家用電器、儀器儀表等追求低成本的小型嵌入式產(chǎn)品中。

（3）基于漢字字符串法

這種方法是綜合以上兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)改進(jìn)而成的。

在硬件層面，此方法所占用的存儲(chǔ)空間根據(jù)用戶所用到的字?jǐn)?shù)多少而決定，且消除了字模的冗余。

在操作層面，此方法以數(shù)組的形式提供給用戶接口，簡(jiǎn)單易用。

此方法只提取產(chǎn)品中所用到的漢字字模，占用存儲(chǔ)空間小，且以數(shù)組的形式提供給用戶調(diào)用的接口，簡(jiǎn)單易用，非常適用于家用電器、儀器儀表等存儲(chǔ)容量較小的小型嵌入式系統(tǒng)。

2 中文顯示解決方案簡(jiǎn)介

該中文顯示解決方案由兩部分組成：一是運(yùn)行于宿主機(jī)的上位機(jī)軟件；二是運(yùn)行于目標(biāo)機(jī)的具有中文顯示功能的函數(shù)集。

2.1 上位機(jī)軟件

用戶輸入：只需簡(jiǎn)單地輸入產(chǎn)品中所用到的字符串即可，如圖1所示，如“嘉興的南湖?！薄ⅰ肮伯a(chǎn)黨的誕生地在南湖！”、“我們的大學(xué)在嘉興！”。

軟件輸出：軟件根據(jù)用戶的輸入，會(huì)按照順序提取出其中無冗余的字——“嘉興的南湖。共產(chǎn)黨誕生地在！我們大學(xué)”，之后生成專用的字模庫、字符串所對(duì)應(yīng)的字模數(shù)組，這些數(shù)據(jù)存放在軟件生成的test.h文件中。

圖1 上位機(jī)軟件

2.2 具有中文顯示功能的函數(shù)集

如圖2所示，該截圖截自于該函數(shù)集的頭文件。為盡可能地簡(jiǎn)化使用步驟，將該中文顯示解決方案的配置及函數(shù)聲明放在了同一個(gè)頭文件中，限于篇幅，截圖只顯示了16×16的漢字顯示及相關(guān)函數(shù)，相應(yīng)的32×32、48×48顯示函數(shù)等也包含在該頭文件中。

圖2 函數(shù)集頭文件截圖

配置部分及中文顯示函數(shù)集如下：

考慮到ASCII的字模數(shù)據(jù)僅為漢字的一半，故從上位機(jī)軟件和目標(biāo)機(jī)程序兩方面著手，解決漢字和ASCII交叉顯示及間距計(jì)算等問題。例如16×16的漢字字模數(shù)據(jù)為32個(gè)字節(jié)，而16×16的ASCII碼數(shù)據(jù)為16個(gè)字節(jié)，因而在上位機(jī)軟件產(chǎn)生字模數(shù)據(jù)時(shí)，在ASCII數(shù)據(jù)前加16個(gè)0x00，而在目標(biāo)機(jī)程序中判斷并消除這16個(gè)0x00。這樣既達(dá)到了半字顯示的目的，又解決了ASCII碼字模數(shù)組與漢字字模數(shù)組間不相容的問題。

3 此方案的使用方法

有了前面的介紹，大家對(duì)該中文顯示解決方案應(yīng)該有了比較清晰的了解。接下來介紹一下其使用方法。

①用戶首先要實(shí)現(xiàn)液晶屏的畫點(diǎn)功能。也就是說需實(shí)現(xiàn)兩個(gè)函數(shù)的功能：液晶屏初始化函數(shù)和畫點(diǎn)函數(shù)。

②將該解決方案提供的3 個(gè)文件添加到工程文件中，如圖3所示。

圖3 工程文件

③在上位機(jī)軟件中，輸入項(xiàng)目中所需顯示的所有字符串，并點(diǎn)擊“取字?！卑粹o生成特定的字模庫。

④將上位機(jī)生成的test.h中的數(shù)據(jù)復(fù)制到font.h文件中。

⑤調(diào)用該方案提供的相關(guān)顯示函數(shù)即可完成中文顯示功能。

結(jié) 語

該GUI中文顯示解決方案專為L(zhǎng)ED 廣告屏、家用電器、儀器儀表等追求低成本、高性能的小型嵌入式系統(tǒng)而設(shè)計(jì)。有如下優(yōu)點(diǎn)：

①無需導(dǎo)入整個(gè)漢字庫，占用存儲(chǔ)空間大大減小。

②用戶使用方便，只需輸入應(yīng)用中所需的字符串即可。

③每個(gè)漢字的字模只定義一次，消除不必要的冗余。

④每個(gè)字符數(shù)組后有對(duì)應(yīng)的字符串注釋，方便用戶查找調(diào)用。

⑤不依賴于其他GUI，易于移植，可獨(dú)立運(yùn)行。

⑥可選擇實(shí)現(xiàn)16×16、32×32、48×48這3種漢字及ASCII碼的交叉顯示。

編者注：源程序見本刊網(wǎng)站www.mesnet.com.cn。

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［3］王田苗.嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)例開發(fā)——基于ARM 微處理器與μC／OS-II實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2003：103-135.

［4］任哲.嵌入式操作系統(tǒng)基礎(chǔ)μC／OS-II和Linux［M］.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006：52.