第51章 液晶显示中英文（任意大小）
第五十一章 液晶显示中英文（任意大小）
1. 导入
前文中无论是ASCII字符还是GB2312的字符，都只能显示字库中设定的字体大小，例如，我们想显示一些像素大小为48x48的字符， 那我们又得制作相应的字库，非常麻烦。为此我们编写了一些函数，简便地实现显示任意大小字符的目的。
2. 软件设计
2.1 编程目标
-
编写缩放字模数据的函数
-
编写利用缩放字模的结果进行字符显示的函数
-
编写测试代码，控制显示不同大小的字符
2.2 代码分析
2.2.1 缩放字模数据
显示任意大小字符的功能，其核心是缩放字模，通过LCD_zoomChar函数对原始字模数据进行缩放
/***********************缩放字体****************************/
#define ZOOMMAXBUFF 16384
uint8_t zoomBuff[ZOOMMAXBUFF] = {0}; //用于缩放的缓存，最大支持到128*128
uint8_t zoomTempBuff[1024] = {0};
/*
缩放字模，缩放后的字模由1个像素点由8个数据位来表示
0x01表示笔迹，0x00表示空白区
in_width ：原始字符宽度
in_heig ：原始字符高度
out_width ：缩放后的字符宽度
out_heig：缩放后的字符高度
in_ptr ：字库输入指针 注意：1pixel 1bit
out_ptr ：缩放后的字符输出指针 注意: 1pixel 8bit
out_ptr实际上没有正常输出，改成了直接输出到全局指针zoomBuff中
en_cn ：0为英文，1为中文
*/
void ILI9341_zoomChar(uint16_t in_width,// 原始字符宽度
uint16_t in_heig, // 原始字符高度
uint16_t out_width,// 缩放后的字符宽度
uint16_t out_heig, // 缩放后的字符高度
uint8_t *in_ptr, // 字库输入指针 注意：1pixel 1bit
uint8_t *out_ptr, // 缩放后的字符输出指针 注意: 1pixel 8bit
uint8_t en_cn) // 0为英文，1为中文
{
uint8_t *pts,*ots;
//根据源字模及目标字模大小，设定运算比例因子，左移16是为了把浮点运算转成定点运算
unsigned int xrIntFloat_16=(in_width<<16)/out_width+1;
unsigned int yrIntFloat_16=(in_heig<<16)/out_heig+1;
unsigned int srcy_16 = 0;
unsigned int y,x;
uint8_t *pSrcLine;
uint16_t byteCount,bitCount;
//检查参数是否合法
if (in_width >= 32) return; // 源字库不允许超过32像素
if (in_width * in_heig == 0) return;
if (in_width * in_heig >= 1024 ) return; // 限制输入最大 32*32
if (out_width * out_heig == 0) return;
if (out_width * out_heig >= ZOOMMAXBUFF ) return; // 限制最大缩放 128*128
pts = (uint8_t*)&zoomTempBuff;
// 为方便运算，字库的数据由1 pixel/1bit 映射到1pixel/8bit
// 0x01表示笔迹，0x00表示空白区
if(en_cn == 0x00) { //英文
//英文和中文字库上下边界不对，可在此处调整。需要注意tempBuff防止溢出
for(byteCount=0; byteCount<in_heig*in_width/8; byteCount++) {
for (bitCount=0; bitCount<8; bitCount++) {
// 把源字模数据由位映射到字节
// in_ptr里bitX为1，则pts里整个字节值为1
// in_ptr里bitX为0，则pts里整个字节值为0
*pts++ = (in_ptr[byteCount] & (0x80>>bitCount))?1:0;
}
}
} else { //中文
for (byteCount=0; byteCount<in_heig*in_width/8; byteCount++) {
for (bitCount=0; bitCount<8; bitCount++) {
// 把源字模数据由位映射到字节
// in_ptr里bitX为1，则pts里整个字节值为1
// in_ptr里bitX为0，则pts里整个字节值为0
*pts++ = (in_ptr[byteCount] & (0x80>>bitCount))?1:0;
}
}
}
// zoom过程
pts = (uint8_t*)&zoomTempBuff;// 映射后的源数据指针
ots = (uint8_t*)&zoomBuff; // 输出数据的指针
for (y=0; y<out_heig; y++) { // 行遍历
unsigned int srcx_16=0;
pSrcLine=pts+in_width*(srcy_16>>16);
for (x=0; x<out_width; x++) { // 行内像素遍历
ots[x]=pSrcLine[srcx_16>>16]; // 把源字模数据复制到目标指针中
srcx_16+=xrIntFloat_16; // 按比例偏移源像素点
}
srcy_16+=yrIntFloat_16; //按比例偏移源像素点
ots+=out_width;
}
// ！！！缩放后的字模数据直接存储到全局指针zoomBuff里了
// out_ptr没有正确传出，后面调用直接改成了全局变量指针！
out_ptr = (uint8_t*)&zoomBuff;
/* 实际中如果使用out_ptr不需要下面这一句！！！
只是因为out_ptr没有使用，会导致warning。强迫症*/
out_ptr++;
}
缩放字模的本质是按照缩放比例，减少或增加矩阵中的像素点，只要把左侧的矩阵隔一行、 隔一列地取出像素点，即可得到右侧按比例缩小了的矩阵，而右侧的小矩阵按比例填复制像素点即可得到左侧放大的矩阵，上述函数就是完成了这样的工作。
该函数的说明如下：
(1) 输入参数
函数包含输入参数源字模、缩放后字模的宽度及高度：in_width、inheig、out_width、out_heig。源字模数据指针in_ptr， 缩放后的字符指针out_ptr以及用于指示字模是英文还是中文的标志en_cn。其中out_ptr指针实质上没有用到，这个函数缩放后的数据最后直接存储在全局变量zoomBuff中了。
(2) 计算缩放比例
根据输入字模与要求的输出字模大小，计算出缩放比例到xrIntFloat_16及yrIntFloat_16变量中，运算式中的左移16位是典型的把浮点型运算转换成定点运算的处理方式。理解的时候可把左移16位的运算去掉，把它当成一个自然的数学小数运算即可。
(3) 检查输入参数
由于运算变量及数组的一些限制，函数中要检查输入参数的范围，本函数限制最大输出字模的大小为128*128像素，输入字模限制不可以超过32x32像素。
(4) 映射字模
输入源的字模都是1个数据位表示1个像素点的，为方便后面的运算，函数把输入字模转化成1个字节(8个数据位)表示1个像素点，该字节的值为0x01表示笔迹像素，0x00表示空白像素。把字模数据的1个数据位映射为1个字节，可以方便后面直接使用指针和数组索引运算。
(5) 缩放字符
缩放字符这部分代码比较难理解，但总的来说它就是利用前面计算得的比例因子，以它为步长复制源字模的数据到目标字模的缓冲区中， 具体的抽象运算只能意会了。其中的右移16位是把比例因子由定点数转换回原始的数值。如果还是觉得难以理解， 可以把函数的宽度及高度输入参数in_width、inheig、out_width及out_heig都设置成16，然后代入运算来阅读这段代码。
(6) 缩放结果
经过运算，缩放的结果存储在zoomBuff中，它只是存储了一个字模的缩放结果，所以每显示一个字模都需要先调用这个函数更新zoomBuff中的字模数据，而且它也是用1个字节表示1个像素位的。
2.2.2 利用缩放的字模数据显示字符
由于缩放后的字模数据格式与我们原来用的字模数据格式不一样，所以我们也要重新编写字符显示函数
/*
利用缩放后的字模显示字符
Xpos ：字符显示位置x
Ypos ：字符显示位置y
Font_width ：字符宽度
Font_Heig：字符高度
c ：要显示的字模数据
DrawModel ：是否反色显示
*/
void ILI9341_DrawChar_Ex(uint16_t usX, // 字符显示位置x
uint16_t usY, // 字符显示位置y
uint16_t Font_width,// 字符宽度
uint16_t Font_Height,// 字符高度
uint8_t *c, // 字模数据
uint16_t DrawModel) // 是否反色显示
{
uint32_t index = 0, counter = 0;
//设置显示窗口
ILI9341_OpenWindow(usX, usY, Font_width, Font_Height);
ILI9341_Write_Cmd(CMD_SetPixel);
// 按字节读取字模数据
// 由于前面直接设置了显示窗口，显示数据会自动换行
for(index = 0; index < Font_Height; index++){
// 一位一位处理要显示的颜色
for(counter = 0; counter < Font_width; counter++){
// 缩放后的字模数据，以一个字节表示一个像素位
// 整个字节值为1表示该像素为笔迹
// 整个字节值为0表示该像素为背景
if(*c++ == DrawModel)
ILI9341_Write_Data(CurrentBackColor);
else
ILI9341_Write_Data(CurrentTextColor);
}
}
}
注意在这个函数中，它并没有对中英文模区分显示代码，因为本函数的字模是由输入参数c指针中获取的，在调用本函数时， 需要输入要显示的字模数据指针，而不是字符编码。在其它方面这个函数主体与前面介绍的字符显示函数都很类似， 只是它在判断字模数据位的时候，直接用一整个字节来判断，区分显示分支，而且还支持了反色显示模式
2.2.3 利用缩放的字模显示字符串
单个字符显示的函数并不包含字模的获取过程，为便于使用，我们把它直接封装成字符串显示函数
/*
利用缩放后的字模显示字符串
Xpos ：字符显示位置x
Ypos ：字符显示位置y
Font_width ：字符宽度，英文字符在此基础上/2。注意为偶数
Font_Heig：字符高度，注意为偶数
c ：要显示的字符串
DrawModel ：是否反色显示
*/
void ILI9341_DisplayStringEx(uint16_t x, // 字符显示位置x
uint16_t y, // 字符显示位置y
uint16_t Font_width,
// 要显示的字体宽度，英文字符在此基础上/2。注意为偶数
uint16_t Font_Height,// 要显示的字体高度，注意为偶数
uint8_t *ptr, // 显示的字符内容
uint16_t DrawModel) // 是否反色显示
{
uint16_t Charwidth = Font_width; // 默认为Font_width，英文宽度为中文宽度的一半
uint8_t *psr;
uint8_t Ascii; //英文
uint16_t usCh; //中文
uint8_t ucBuffer[ WIDTH_CH_CHAR*HEIGHT_CH_CHAR/8];
while(*ptr != '\0'){
/****处理换行*****/
if((x-ILI9341_DispWindow_X_Star+Charwidth)>LCD_X_LENGTH)
{
x = ILI9341_DispWindow_X_Star;
y += Font_Height;
}
if((y-ILI9341_DispWindow_Y_Star+Font_Height)>LCD_Y_LENGTH)
{
x = ILI9341_DispWindow_X_Star;
y = ILI9341_DispWindow_Y_Star;
}
if(*ptr > 0x80)
{ // 如果是中文
Charwidth = Font_width;
usCh = * ( uint16_t * ) ptr;
usCh = ( usCh << 8 ) + ( usCh >> 8 );
GetGBKCode ( ucBuffer, usCh ); // 取字模数据
// 缩放字模数据，源字模为16*16
ILI9341_zoomChar(WIDTH_CH_CHAR,HEIGHT_CH_CHAR,Charwidth,
Font_Height,(uint8_t *)&ucBuffer,psr,1);
// 显示单个字符
ILI9341_DrawChar_Ex(x,y,Charwidth,Font_Height,
(uint8_t*)&zoomBuff,DrawModel);
x+=Charwidth;
ptr+=2;
}
else
{ // 英文
Charwidth = Font_width / 2;
Ascii = *ptr - 32;
// 使用16*24字体缩放字模数据
ILI9341_zoomChar(16,24,Charwidth,Font_Height,
(uint8_t *)&Font16x24.table[Ascii * Font16x24.Height*Font16x24.Width/8],psr,0);
// 显示单个字符
ILI9341_DrawChar_Ex(x,y,Charwidth,Font_Height,(uint8_t*)&zoomBuff,DrawModel);
x+=Charwidth;
ptr++;
}
}
}
这个函数包含了从字符编码到源字模获取、字模缩放及单个字符显示的过程，多个这样的过程组合起来，就实现了简单易用的字符串显示函数。 而且可了解到它使用的英文源字模数据是Font16x24字体，而中文源字模数据仍是采用GetGBKCode函数获取，使得数据源的获取与上层分离， 支持从SPIFLASH及SD卡中获取数据源。
2.2.4 利用缩放的字模显示示例
利用缩放的字模显示时，液晶的初始化过程与前面的工程无异，以下我们给出LCD_Test函数中调用字符串函数显示不同字符时的示例
/*用于测试各种液晶的函数*/
void LCD_Test(void)
{
// 演示显示变量
static uint8_t testCNT = 0;
char dispBuff[100];
testCNT++;
LCD_SetFont(&Font8x16);
LCD_SetColors(RED,BLACK);
ILI9341_Clear(0, 0, LCD_X_LENGTH,LCD_Y_LENGTH); // 清屏，显示全黑
/********显示字符串示例*******/
ILI9341_DispStringLine_EN_CH(LINE(0),"野火BH");
// 显示指定大小的字符
ILI9341_DisplayStringEx(0, 1*24, 24, 24, (uint8_t *)"野火BH", 0);
ILI9341_DisplayStringEx(2*48, 0*48, 48, 48, (uint8_t *)"野火BH", 0);
/********显示变量示例*******/
LCD_SetTextColor(GREEN);
// 使用c标准库把变量转化成字符串
sprintf(dispBuff,"显示变量： %d ",testCNT);
LCD_ClearLine(LINE(5)); // 清除单行文字
// 然后显示该字符串即可，其它变量也是这样处理
ILI9341_DispStringLine_EN_CH(LINE(5),dispBuff);
/*...以下部分省略*/
}
2024.9.29 第一次修订，后期不再维护
