一种简单的嵌入式字库设计及其实现原理

1、J1）、字模结构：一个一维数组，数组的大小视字体不同的宽度和高度而 定。设字体的宽度为w象素，高度为h象素，则数组的大小为（w*h/8） 字节。因此可以看出，数组中每一位表示一个象素，用1表示字符笔划经过该象素（在显示的时候将被填上画笔的颜色），0表示不经过（在显 示的时候不填色，即显示背景色）。因此对一个“大” （16X16）字， 有如下结构：const static unsigned char acFontHZ16xl6_b4f3-:其中：表示0, X表示1。（字模来源：由ucGUI的字体生成工具生成）2）、字符信息结构类型（sGUI_CHAR_INFO ）定义：字符信息包含字符 的宽度和

2、字模所在地址，只包含字符的宽度而不包含高度，是假设同一 字体的所有字符都是等高的。另外，为了实现字符集的灵活裁减定制， 要方便字符的检索，必须再加一字段表示字符的机内码。因此，有如下 的字符信息结构：typedef structU16 inCode:U8 JCSize;const unsigned char* pCharDatajsGUI_CHAR_IHFO;其中，in Code表示字符的机内码，XSize表示字符宽度，pCharData表示字模所在地址。如“大”字的字符信息结构为：const static sGUI CHAR_INF0 char_0xb4f 3 = 0xb4f3.0x10,a

3、cF口3说明，“大”字的机内码为oxb4f3，字符宽度为0x10,字模地址为字模的数组名 acFontHZ16x16_b4f3。3) 、接下来，把所有该字体的字符信息收集在一起，组成一个“巨大”的数组，作为字库，通过查找这个数组，比较数组各个成员in Code字段是否与给定的字符的机内码相同来判断是否存在该给定的要显示的字 符。该数组的形式如下：const static sGUI_CHAR_IHFO* charArrt - &char_0m00 20, &char_(jxO 0 21, &char_0x0022 , &char_.0K00 2 3 . &

4、char_0x00 24, S<chair_lx00 25, i<chaiOKO 027,4<char_OxO2 8,5schar_0x00 29, 4fChar_0xO02a,&uhair_D2iClC)2b”&chai0KQ02c, icchar_0x002d, 4schar_0KO0 2e, 54char_C5tOO2f ,&chax .0x0030, £i(zhar_0x0031, &chair_OxD0 3 2.5ichar_0x00 33, J(!Char_0xO0345<char_0x00 3E , &ch

5、arOK0036 Sechar_0xCI03 7 * 5ichar_0x00 38, Sfchar_0z00 39,4char_0x003a,4tchar_0x003b, fischar_0H0O3c, 4(char_0x00 3d, &chair_OxOO3e,&uhair_05iQ03f ” &char_OK004 0 * &char_0xD041,5ichar_OxOO 42, &chaT_Cx0043, ichar_0x0044, &chaiOx004F , 4<char_0x0046 5tchaLr_Cx0047 y SfChai

6、r_0x0043,&char_0s0049.4(cheir_0E004a, 5<char_0H00 4b, S(char_0x004c, 4iChar_Ox004d,&char_OH004e&char_OK004f * icchair_0xClO5 0 * 4ichar_0x00 51 , 5ichar_0xO0 52,4char_0x0 053, &char_0x0054 , £ichar_0x00 5 5.5(char_0x00 56, Sechar_C xO 0 5 7, i<char_ 0x0 0 5 Eluha 匸 Ou Cl (

7、JET , Sechar-OxOOBa, S(char_0x00 5b, 4fChar_CzOOSc,&uhBir_Ci3i005d, char_OK0O5e, 4iChar_0H0O5 f * 4；char_OxOO&0,大括号里面是该字体所有字符的信息的集合。如果是全部汉字的字库的 话，该数组是“巨大”的。注意，在该数组最后必须包含一个结束标记, 若查找直到这个标记，则说明不存在某字符，结束查找。结束标记定义 为：const sGUI_CHAR_IKFO char_NUL = 字库甜，尾标忠D.0,NULL；定义其机内码为0,宽度为0,无字模信息。4）、最后，定义字体结构，

8、包含字体高度信息和以上数组的地址信息 字体结构声明如下：typedef structUS YSize;匚口nst sGUI_CHAR_INFO* pCharArr;sGUI_FONT;其中YSize表示该种字体的高度，pCharArr则为以上数组的地址，即字 符信息集合的入口，是一个指向sGUI_CHAR_INFO类型的指针的指针 字体定义实例：const sjGITI FONT sGUI HzX It = 1&,charArr；字体sGUI_HzX_16是一种有效的字体，它的字符的高度为 16象素。可 以通过功能函数sGUI_SetFont（&sGUI_HzX_16）来选中并

9、使用该字体。5）、字符显示原理：如上所述，通过功能函数sGUI_SetFo nt来选择并使用某种字体。一 旦选择了某种字体，就可以使用函数 sGUI_DrawTextAt函数来显示字符 了。该函数首先读一个字节的字符的机内码 cO，若c0是asc码（即c0 小于128），则将c0作为参数，到字符信息集合中去查找和 c0相等的字 符的信息，若存在字符信息则返回该字符信息（包含了字符的宽度和字 模地址），然后在指定的屏幕位置根据字模信息显示汉字，如果c0大于127,则继续读第2个字节c1,然后将c0和c1转换成一个16位的整数， 该数即为汉字的机内码。其余的查找和显示原理同asc码字符一样。在显示

10、字符的过程中还对不字库中不存在的字符做了忽略操作（不是显 示乱码）。同时支持回车换行显示。6）此种字库设计的优点和缺点： 优点：灵活，可定制，实现简单。缺点：当字符较多时，查找较慢，导致显示较慢，有待改进。基于哈希查找的字库设计与实现及其自动生成工具的实现一种嵌入式字库设计的解决方案基于哈希查找的字库设计与实现1、基本思想：设计一个哈希链表，哈希码（哈希函数的值）采用字符内码的平方取中 法获得，并采用类链表的方式处理冲突。2、哈希函数和哈希码:根据上述基本思想可以构造如下的哈希函数：2HashCode = （ （CharCode） & 0x3ff00 ） >> 8可以看出，

11、取的是字符内码（CharCode）平方的值的中间10位作为哈希码 （HashCode的，因此哈希表是含1024个元素的数组。3、冲突处理：将所有具有相同哈希码的字符信息保存在一个数组中，并在以哈希码为 下标的哈希表中（HashTableHashCode的形式）保存相应的信息（包括：具 有相同哈希码的字符的个数，数组的地址）。4、数据结构的设计：1）、字模结构：一个一维数组，数组的大小视字体不同的宽度和高度而定。设字体的宽度为w象素，高度为h象素，则数组的大小为（w*h/8） 字节。因此可以看出，数组中每一位表示一个象素，用1表示字符笔划经过该象素（在显示的时候将被填上画笔的颜色），0表示不经过

12、（在显 示的时候不填色，即显示背景色）。因此对一个“大” （16X16）字，有如下结构（图1）：constcharacFontHZl&xl&b4f3statw unsignedxxxxxxx; -X'XXXXX 二匸其中： 表示0, X表示1。（字模来源：由ucGUI的字体生成工具生成）2）、字符信息结构类型（sGUI_CHAR_INFO ）定义：字符信息包含字符的宽度和字模所在地址，只包含字符的宽度而不包含高度，是假设同一 字体的所有字符都是等高的。因此，有如下的字符信息结构（图2）：typedet structUS XSize;U8* pCharData; sGUI

13、_CHAR_IHFO;其中，XSize表示字符的宽度（象素）；pCharData表示字模的地址。如“大” 字的字符信息结构为（图3）：static sGUI_CHAR_INFO chaxInto_0sb4E3 =It.acFontHZ16xl&_b4f 3-说明，“大”字的字符宽度为16,字模地址为字模的数组名acFo ntHZ16x16_b4f3o3） 、前面提到，把具有相同哈希码的字符信息保存在一个数组中，但是 除了字符信息外还不够，为了根据字符内码找到对应的字符信息还必须将字 符内码一起放到这个数组中，因此数组是由具有如下结构的元素组成的，称 其为字符节点（图4）：typedef

14、 structU16 Char匚cd己；sGUI_CHAR_IUFO* pChrInfo;3guT_char_mode；其中，CharCode是字符的内码；pCharInfo是字符信息的地址。如“大”字 的字符节点结构为（图5）：statiu sGUI_CHAR_NODE charNode_Cxb4f3 =<0xb4f3.&charInEo_0xb4f 3说明，“大”字的内码为0xb4f3，字符信息地址为&charlnfo_0xb4f3。这个数组的形式如下（图6）：static sGUI_CHAK_NODE* N口des_Hash_67010=£4icharNc

15、de_0 xb2b 1,&charNode_0xb4 f 3,6<charNcde_ Oxbee 6 “4echarNode_Osbef 1 -£icharNode_Oxbf a?,&charNode_0xc7a8 ”ficcharNode_Oxd2df “£icharNcde_0Hd4b4,&charNode_Oxeec7 + 6<charNod6_Oxf lc4 ；说明这个数组里的字符都是有相同的哈希码670 （从数组名看出）4）、前面提到，哈希表的元素包括具有相同哈希码的字符的个数、数组的地址。因此哈希表的元素的结构如下定义（图7）

16、：typedef structU1S len；sGUICHARNODE* ppNodelist;THEAD;其中，len表示的是具有相同哈希码的字符的个数；ppNodeList这个指针的指针就是一个数组（注：具有相同哈希码的字符信息保存在一个数组）的地 址，因数组中的元素也是指针，所以它应该是双重指针。假设哈希表定义如下：THEAD CharTable1024;则有:CharTable670.le n = 10;CharTable670.ppNodeList = Nodes_Hash_670;表示：在这个字库中，哈希码是670的字符共有10个，它们的信息存放在Nodes_Hash_670数组中

17、。5、图示（图8）ChmTal)le(1024in deslen ppNodeList0LenOPirO1LenlPrtl 10Ncdes_Hash_670 « V V « 1023Lenl023PtdrlO23Node HnshJi'OCharC 口©巳pCharlnfomdeQzblfil& charlnfo_Oxb2bl0xb4f3<fccharlnfo_0xb4 f3V I- V« # * *-1 I- V 6、字符的查找给定一字符内码（a_CharCode，根据哈希函数得到其哈希码（a_HashCode , 用哈希码作为下

18、标查找哈希表得到具有同样哈希码的字符个数和字符节点数组 信息（CharTablea_HashCode），在字符节点数组中查找和给定字符内码相同 的字符信息，查到返回字符信息，否则说明无此字符信息。字符信息包含字符宽 度和字模信息，用这两个信息就可以画出字符了。7、有了上述准备，就可以定义真正的字体结构了，字体结构包含字符的高度信息（规定同一字体的字符的高度是相同的）和哈希表的地址。另外为了节省 空间（每个哈希表的大小是1024*sizeof（THEAD） = 8192字节），所有的字体公 用一个哈希表，因此要在设置字体的时候动态设置哈希表的表项，把这个过程叫做安装字库，因此必须提供安装字库的接口函数，这个函数是每个字库都不同的， 因此必须定义成回调函数（函数指针），在字库定义的时候指定。由此可定义字 体结构如下（图9）：typedef void (*sGU