VxWorks漢字顯示解決方案

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一. VxWorks操作系統(tǒng)圖形顯示方案

VxWorks作為嵌入式實時操作系統(tǒng)的龍頭老大，在國內(nèi)應用已非常廣泛，其中包括工業(yè)控制、醫(yī)療設備、家庭視聽、車載電子等許多需要本地顯示的行業(yè)。作為國內(nèi)的顯示應用，漢字顯示是必不可少的，而vxWorks原廠商沒有直接提供完備的漢字顯示解決方案，本文就這個熱點論題，通過對VxWorks顯示組件的分析，具體給出一種漢字顯示的方案。

VxWorks的漢字顯示首先需要一種圖形解決方案，只有工作在圖形模式下才可能顯示漢字。vxWorks有三種顯示的方案可供選擇：

1. WindML + Zinc:

WindML是wind river mutli-media library 的簡稱，其中包含UGL（universal graphics library）。該組件直接控制顯示硬件，主要提供顯示模式設置、標準輸入輸出控制、點線面作圖等函數(shù)，編程接口很類似于Torbo C，Borland C里的圖形庫。Zinc基于WindML，提供了類Windows風格的接口，有各種控件被封裝于內(nèi)，編程接口很類似于windows編程。

2．WindML + Jworks:

Jworks 提供Java的支持，在VxWorks上啟動Java 虛擬機來解釋Java語言，圖形開發(fā)編程接口是Java語言，Java虛擬機的圖形實現(xiàn)基于WindML。

3．web server + WindML + Jworks + browser:

web server 使顯示編程接口成為編寫網(wǎng)頁，可以通過遠程的browser來訪問而使設備具有遠程顯示接口，也可以在本機做browser使設備具有本機顯示接口，該browser的實現(xiàn)需要WindML或Jworks的支持。

上述方案內(nèi)，純web server的方案不需要本地漢字顯示，只要在網(wǎng)頁上放國標碼或unicode碼等，由遠程的browser去實現(xiàn)顯示；其它方案基本上都需要WindML的支持，這是因為VxWorks系統(tǒng)里所有底層的顯示操作都是通過WindML實現(xiàn)。

二．漢字顯示方案

實現(xiàn)本地漢字顯示的方案一定會涉及到WindML，只是不同的方案對WindML的依賴程度有所不同，一般有如下幾種：

1．利用WindML對雙字節(jié)編碼的支持，實現(xiàn)對漢字的點陣存儲、點陣獲取、點陣顯示的全過程，并使用WindML的雙字節(jié)顯示函數(shù)實現(xiàn)漢字碼到漢字顯示。這種方法使用了系統(tǒng)機制，是最根本的解決方法，并使使用WindML的其它上層組件很方便的實現(xiàn)漢字顯示。

2．自己開發(fā)點陣存儲、點陣獲取、點陣顯示，改造WindML的雙字節(jié)或單字節(jié)顯示函數(shù)，使其能判斷漢字碼，一旦判斷出漢字碼，則使用自己開發(fā)的點陣獲取、點陣顯示等把漢字顯示出來。該方法對點陣的操作更加靈活，適合非標準的點陣算法，或者當開發(fā)者已有成熟的點陣操作方法時，把該方法綁接到WindML上。

3．完全自己開發(fā)一套點陣存儲、點陣獲取、點陣顯示、漢字顯示函數(shù)，使用者使用特定的漢字顯示函數(shù)把漢字顯示出來。該方法具有最大的靈活性，甚至不理睬WindML的任何機制，直接在上層組件里實現(xiàn)，但這種方法使程序的中英文混合顯示變得復雜，程序可移植性也比較差。

本文將就第一種顯示方案和第一種漢字顯示方案詳細論述WindML的雙字節(jié)編碼機制，并利用該機制構建WindML漢字顯示框架，并論述Zinc如何使用該框架。這些機制和思路其實是任何方案都需要考慮的，對繞開WindML的方案也具有指導和借鑒意義。

三． WindML的點陣參數(shù)

先來討論一下WindML點陣的各種參數(shù)：

1．每個字模都有一個占據(jù)的空間，該空間對于點陣字庫里的每個字是一樣大的，所有字符點陣的大小都不應該超過該空間，如果超過，顯示時超出部分將被截掉。相關參數(shù)有：

maxAdvance：最大寬度（橫向）大小，點為單位。

maxAscent，maxDescent：maxAscent + maxDescend 是最大長度（即縱向）大小，兩數(shù)的交界決定了一個baseline，maxAscent是baseline以上的長度，maxDescent是baseline以下的部分。Baseline對于定位具體字符點陣的打點起始位置非常重要，另外如果有一行來自同一個字符集的字符串，則這些字符的baseline是在一條線上的。maxAscent + maxDescent 有時被稱為字符表高度height，注意要與下面所述的字符高度區(qū)別開來。

2．每個字符點陣也有一個范圍大小，該大小與每個字符有關，該大小一般不會填滿整個字?？臻g。相關參數(shù)有：

width：寬度。

height：高度。

ascent：點陣打點開始位置在baseline之上的偏移，如果是負數(shù)，則點陣在baseline之下開始打點。

ascent和height決定了點陣從字模的多少行開始打點，要打多少行。而列的打點起始位置，固定是0，即字模的最左邊，所以只有width描述打點的寬度。

3． 字符橫向和縱向都要有額外空間，以防止字符粘接重疊。相關參數(shù)有：

leading：行間距。

4． 對字符的一些變換選項，字符讀取的標志等。相關參數(shù)有：

pixelSize：平均行、列大小。

weight：行、列加粗屬性。

italic：斜體屬性。

spacing：字符行間距屬性。

charSet：字符集標志。

faceName：字符集名稱。

familyName：字符集的家族名稱。

scalable：字符放大縮小比例。

WindML顯示字符時，以maxAscent + maxDescend作為字符高度（不加leading），以width作為字符寬度（不以maxAdvance，不判斷spacing），根據(jù)字符ascent和字符height取出字符點陣數(shù)據(jù)，進行weight、italic、scalable等運算（很多運算需要用戶開發(fā)），然后輸出到屏幕。

四．WindML的點陣存儲結構和操作方法

WindML雙字節(jié)編碼顯示的參數(shù)和實現(xiàn)思路集中體現(xiàn)在點陣存儲文件的結構上，該文件的框架如下（這些文件在WIND_BASE/target/src/ugl/fonts/bmf目錄下）：

UGL_LOCAL const unsigned char UGL_FAR_DATA page0Data[]= 
{  …
/* 0x0023 ('#') */
0,  /* page*/
0x23, /*index*/
0, /*size (MSB)*/
20, /*size (LSB)*/
8, /*width*/
16, /*height*/
14, /*ascent*/
0x00,0x00,0x00,0x00,0x44,0x44,0x44,0xfe,0x44,0x44,0x44,0xfe,0x44,0x44,0x44,0x00, /*data*/
/*0x0024 and other characters*/
  …
  …
  /*end*/
  0,0,0,0
 }/*西文擴展為雙字節(jié)編碼的點陣表*/
 /*上表解析：
 page + index 就是該字符的ASCII編碼，不過擴為了雙字節(jié)；
 size (MSB) + size (LSB) 是該字符的點陣信息大小，注意實際描述體的長度是2（2字節(jié)page,index）+ 該大小 + 1 （從0開始編大小，所以從1數(shù)要加1），而ascent之后的真正點陣數(shù)據(jù)的大小是 該大小減4 ；
 width + height 是該點陣資料的寬度和長度；
 ascent是點陣處在baseline以上的偏移位置，baseline的位置要看整個字符表描述結構的定義；
 data 是按行掃描得到的點陣資料，是列遞增把行顯示效果排成一個連續(xù)空間后，按字節(jié)來描述每位的打點狀態(tài)；如果行寬不是8位的整數(shù)倍，不會把位補0去湊8位整數(shù)倍。
   字符點陣描述數(shù)據(jù)依次往下排列，直到以4個0標示結束。
 */

UGL_LOCAL const unsigned char UGL_FAR_DATA page1Data[]=
{ 0x81, /*page*/
0x40, /*index*/
0, /*size*/
36, /*size*/
16, /*width*/
16, /*height*/
14, /*ascent*/
0x00, 0x08, 0xff, 0xfc, 0x04, 0x00, 0x04, 0x00, 0x08, 0x00, 0x08, 0x10, 0x1f, 0xf8, 0x00, 0x10, 
0x00, 0x10, 0x00, 0x10, 0x00, 0x10, 0x00, 0x10, 0x00, 0x10, 0x02, 0x20, 0x01, 0x40, 0x00, 0x80,
/*other characters*/
… …
/*end*/
0,0,0,0 
 }/*國標碼對應的點陣表*/
 /*上表解析：
 數(shù)據(jù)含義與西文表類似，注意字碼是雙字節(jié)國標碼
 */
UGL_LOCAL const unsigned char * const pageArray[] =
    {
     page0Data,
     page1Data,
     UGL_NULL
    };/*總的點陣資料表*/
 /*上表解析：
 把分類的點陣資料表匯集成一張表，總表以UGL_NULL結束，注意各個分表是以0，0，0，0結束；
 可以把漢字表按GB2312編碼的page分類，構建多個漢字分表，然后把分表指針填入該表，當然也可以做成一個漢字大表，把指針放在該表，甚至也可以把中西文點陣做成中西文混合大表，然后把該表指針放在該數(shù)組里。
 */
const UGL_BMF_FONT_DESC uglBMFFont_Song_16 =
    {
    /* UGL_FONT_DESC structure */
{      { 16, 16},                                     /* pixelSize */
     {UGL_FONT_BOLD_OFF, UGL_FONT_BOLD_OFF }, /* weight */
     UGL_FONT_UPRIGHT,                               /* italic */
     UGL_FONT_PROPORTIONAL,                          /* spacing */
     UGL_FONT_UNICODE,                           /* char set */
     "Song 16x16 Dot",                         /* face name */
     "Song"                                      /* family name */
    },/*點陣名稱等點陣屬性表*/
    /* UGL_BMF_FONT_DESC structure */
 /*點陣表的屬性和位置*/
       2,                     /* leading */
       14,                     /* maxAscent */
       2,                     /* maxDescent */
       14,                     /* maxAdvance */
     pageArray                /* glyph pages */
  
};/*點陣描述結構*/
/*上表解析：
 首先是定義屬性表，然后是定義字模和間距，并定義總的點陣描述表指針。
*/

最后定義的const UGL_BMF_FONT_DESC uglBMFFont_Song_16 包含了該點陣的所有信息。只要能定位住該結構，則任何能在該點陣表內(nèi)匹配出字碼的字都可以顯示出來。WindML選擇不同的點陣就是選擇不同的該結構去做點陣尋址，其實現(xiàn)的大體過程如下：

1.

WIND_BASE/target/src/ugl/config/uglBmfCfg.c文件描述了整個系統(tǒng)能使用的字符集，如：

extern const UGL_BMF_FONT_DESC uglBMFFont_Courier_12;
extern const uglBMFFont_Song_16; /*就是上面的例子*/
const UGL_BMF_FONT_DESC * uglBMFFontData[] =
    {
    &uglBMFFont_Courier_12,
    &uglBMFFont_Song_16, 
    NULL
    };

2.

通過如uglDriverFind (UGL_FONT_ENGINE_TYPE, 0, (UGL_UINT32 *)&fontDrvId);的調(diào)用定位點陣驅動，即控制對點陣表訪問、打點等操作的函數(shù)；

通過如uglFontFindString(fontDrvId, "familyName=Song; pixelSize = 16", &systemFontDef);的調(diào)用定位點陣描述結構；

通過如fontSystem = uglFontCreate(fontDrvId, &systemFontDef));的調(diào)用綁接點陣和點陣驅動，并標識為fontSystem；

如此重復創(chuàng)建多個字符集的點陣標識。

3.

通過如uglFontSet(gc, fontSystem);的調(diào)用設置當前字符集；

通過如uglTextDrawW(gc, iX, iY, iLength, caString);的調(diào)用在iX, iY的位置顯示caString里的字碼。

可見，只要開發(fā)者根據(jù)上述的存儲結構開發(fā)出對應的字符點陣，然后把點陣描述結構加入到uglBMFFontData，便可以使用系統(tǒng)的函數(shù)使用這些點陣了。在Dos/Windows、linux系統(tǒng)下有一些應用程序，可以把操作系統(tǒng)的點陣導出為C文件或數(shù)組，把這些導出的文件加以調(diào)整，就可以得到vxWorks系統(tǒng)支持的格式。

五．Zinc對漢字的支持

只要WindML的漢字支持做成功，則可以按如下方法使Zinc支持漢字：

WIND_BASE/target/src/zinc/generic/i_ugldsp.cpp 文件是WindML與Zinc的接口文件，在ZafScreenDisplay::ZafScreenDisplay 函數(shù)里使用上述的函數(shù)定義了Zinc要使用的字符集，把這些字符集改成漢字字符集，并且把Zinc配置成支持UNICODE的方式重新編譯，則Zinc就自然支持漢字顯示了。

六．注意事項和總結

在使用過程中，還要注意幾個問題：

Tornado對漢字的編譯，如果把漢字定義為如short ca[ ]={ '董' ,0x00} （把單個漢字定義在單引號），則編譯生成的目標碼是正序的國標碼；如果定義為如”董”（雙引號定義出的漢字字符串），則編譯生成的目標碼是反序的國標碼。這樣，就必須約定一種定義，以根據(jù)該約定產(chǎn)生的國標碼來構建字符點陣表(需要改變表里面的字碼順序)。如果使用雙引號定義漢字字符串，要注意該串數(shù)據(jù)是以一個字節(jié)0結束，使用uglTextDrawW要求是字為單位，所以，需要在該字符串結尾補一個0(”