傻孩子(GorgonMeducer) · 2023年11月23日

单片机也可以轻松玩转UTF-8码和TTF字体了

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【说在前面的话】

随着科技的进步,很多嵌入式产品都有了一块屏幕(号称智能)并且走出了国门,迈向了世界。那么,问题来了,这种设备是怎么支持各国文字的呢?带着这个问题,往下看文章你就会发现原来这个也很简单。

【UTF-8码简介】

要让智能设备支持各国不同的文字,首先得有支持全球文字的编码集,时下最出名的要数UTF-8码了。它一种可变长度字符编码,使用1~4字节为每个字符编码,由此它可以用来表示Unicode标准中的任何字符,而且仍与ASCII码相兼容。

有了国际范的UTF-8码,如果我们再有一个支持UTF-8码的字库,那显示各国的文字就很简单了。接下来就讲一下怎么制作一个支持UTF-8码的字库(当然这个并不是包含所有的字符,而是只覆盖所需的就可以了)

【制作UTF-8码字库】

要制作字库,肯定是要找一个现成的取模工具了(这种工具网上有很多),今天我们就使用Arm-2D提供的一个python小工具来制作UTF-8码的字库,下载最新的Arm-2D,你就会看到在Acceleration下有一个ttf2c.py文件,如下图

image.png

有了这个工具,我们就看看怎么使用它来制作字库文件。

【准备工作】

首先,你的电脑中要安装了Python3,并且安装了下面两个软件包(freetype-py和numpy)

pip install freetype-py

然后从网上或者电脑C:\Windows\Fonts文件夹下找到一个后缀名为TTF的字体文件,如下

image.png

【制作字库】

接下来就用ttf2c.py制作字库,它的使用在官方文档中也有,如下

image.png

当然,你也可以用【-h】指令来查看它的使用方法,如下图

image.png

  • 我们使用的指令为:python3 ttf2c.py -h
  • 【-i】为后缀TTF文件
  • 【-t】为txt文件,里面为我们要生成字库的所有字符
  • 【-n】为我们生成的字库起名字,可以不写(默认为ARM_2D_FONT_UTF8)
  • 【-o】就是输出的字库文件
  • 【-p】为字体大小(比如30个像素、50个像素)
  • 【-s】可以设置生成的字库为A1、A2、A4、A8,(默认会生成所有的类型)。其中A1所占的flash空间是最小的,A2、A4、A8还支持字体透明度哦。

如果你还不知道什么是A1、A2、A4、A8字体,可以看看下面这篇文章

【玩转Arm-2D】九、将“活字印刷术”进行到底之自定义A4字体

好,那我们现在就用这个工具生成一个字库试试,首先新建一个txt文件,输入我们要生成字库的所有字符,如下

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在cc.txt文件中输入的字符为“嵌入式小书虫”,待会就会生成对应的字库文件。

生成字库的指令如下

image.png

此时就会生成字库文件qrsxsc.c,如下图

image.png

有了字库文件,显示字符就很简单了。

【显示UTF-8码的文字】

使用Arm-2D来显示自定义字库中的文字也很简单,首先声明一下我们生成的字库,以A8为例,如下

extern struct {

然后就可以使用这个字库啦( *  ̄︶ ̄),很简单,代码如下

arm_lcd_text_set_font(&ARM_2D_FONT_UTF8_A8);
  • 第1行就是设置我们的字库
  • 第2行为设置字符显示的区域,NULL为整个屏幕
  • 第3行为设置字体颜色
  • 第4行为设置在第几行第几列进行显示字符
  • 第5行为设置字体的透明度
  • 最后调用arm_lcd_printf函数就可以了

注意:此时,把程序下载进去,可能屏幕不会显示“嵌入式小书虫”这几个字哦!

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这是因为我们的字库是UTF-8编码的,而你在keil MDK中可能设置的是GB2312编码集哦,所以当屏幕没有显示出我们想要的字符时,要记得修改一下编码集,如下

image.png

点击小扳手进行设置,如下

image.png

好了,这样屏幕中就可以显示我们的字符了。接下来再讲一下怎么显示中英文切换,今天的重点就是这个哦。视频演示如下

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看起来很简单,但是值得一说的是我们使用了Arm-2D提供的arm_lcd_print_banner 函数,它可以方便我们在指定的区域内居中显示字符串,如下图

image.png

程序如下

arm_2d_region_t myRegions={
  • 第1个参数就是要显示的字符串
  • 第2个参数为字符串显示的区域
  • 第3个参数就是要使用的字体

怎么样,使用还是很简单吧,O(∩_∩)O哈哈~

其实banner还有2个不同的版本(不同的参数)哦!

image.png

如果我们已经设置好了字体,第3个参数是可以省略的,如下

arm_lcd_print_banner("雷阵雨",myRegions);

如此,上面的代码也可以改写成这样,如下

arm_lcd_text_set_font((arm_2d_font_t*)&ARM_2D_FONT_UTF8_A8);

同样的,第二个参数也可以省略,如下

arm_lcd_print_banner("雷阵雨");

那这个只有一个参数,没有设置区域,它会在哪里居中呢?

image.png

哈哈,此时如果只传一个参数,它就会默认在屏幕中间显示字符串

是不是觉得banner这个函数就是专门为支持各国不同的文字量身定做的,使我们可以轻松实现多国语言的切换( *  ̄︶ ̄)

当然,使用很简单,那是因为Arm-2D都为我们制作好了,其实TTF字体里面还有很多Bearing(_字体大小、水平预留值等_),如下图

image.png

这些Arm-2D都为我们做好了,感兴趣的可以看源码哈(* ̄︶ ̄),这里我们就不讲了。

不过还有一个关于字符显示的API函数需要简单介绍一下,就是提取一行字符串尺寸的函数,如下

arm_2d_size_t StringSize = arm_lcd_get_string_line_box("雷阵雨",&ARM_2D_FONT_UTF8_A8);
  • arm_lcd_get_string_line_box这个函数可以帮我们计算出给定字体给定字符串的一行的尺寸,这样就可以精确控制字符串位置(方便进行对齐哦),在banner函数中就使用了此函数,它的妙用还期待大家进行开发( *  ̄︶ ̄)

【温故知新】

对了,大家有没有发现,视频中的闪电由明变暗然后又变明(好像在呼吸),这个是怎么实现的呢?

image.png

其实这个还是用了上一篇文章讲过的知识,使用了arm_2d_helper_time_cos_slider,程序如下

uint8_t opacity = 0;
  • 在frame_start函数中调用,使iResult的取值按照cos函数变化,其取值范围为0~255,然后赋值给opacity,使闪电图片的透明度按照cos曲线变化
  • 最后在绘制函数中按照计算出来的透明度进行绘制就可以了,如下
 arm_2dp_rgb565_tile_copy_with_colour_keying_and_opacity(NULL,
  • 倒数第2个参数就是透明度哦

好了,到这里今天的内容就讲完了。欢迎大家和我一起玩转Arm-2D,我们的口号是:一起玩,一起玩才更好玩。下期精彩继续(任意弧度的圆环进度条)。。。

原文:裸机思维
作者:FledgingSu 支离苏

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