摘要：LCD是嵌入式常見設(shè)備，如何在LCD上顯示漢字和英文？矢量字體和點(diǎn)陣字體有何不同？同一個(gè)字符為何有多種編碼？GB2312、GB18030指什么？他們之間有關(guān)系嗎？嵌入式設(shè)備如何支持多國語言？從哪里獲取字庫？需要付費(fèi)嗎？以上問題，本文一一道來！

一、如何在LCD上顯示字符

在LCD上如何顯示字符呢？這里我們討論的是邏輯問題，不是LCD控制器驅(qū)動(dòng)。

首先，我們要對LCD有一個(gè)概念：LCD也就是一個(gè)點(diǎn)一個(gè)點(diǎn)組成的一片點(diǎn)而已。本質(zhì)上和1個(gè)LED一樣。

1個(gè)單色LED，能顯示亮滅。

將很對LED排成一行，就可以實(shí)現(xiàn)流水燈。

將多行LED組成一片，是啥？是LED點(diǎn)陣。

多塊點(diǎn)陣，就能組成圖文屏。

如果是三色LED組成的圖文屏，就能顯示視頻動(dòng)畫。

無論是COG LCD，OLED LCD，還是TFT LCD，實(shí)際上都是一個(gè)點(diǎn)一個(gè)點(diǎn)組成的矩陣，和LED組成的圖文屏一樣。

當(dāng)然，制造工藝不一樣，控制顯示內(nèi)容技術(shù)也不一樣，我們不討論制造技術(shù)，控制技術(shù)后續(xù)會(huì)有單獨(dú)課程討論。

顯然，要在圖文屏上顯示字符，只需將對應(yīng)的LED點(diǎn)點(diǎn)亮。不同的字符應(yīng)該點(diǎn)亮那些LED呢？

我們先逆向想，下圖LED點(diǎn)陣上顯示的漢字，如何將位置信息保存到代碼中，以便下次使用？

這是一個(gè)16x16的LED點(diǎn)陣。

每個(gè)LED的狀態(tài)僅僅是亮或滅，那么就可以使用1個(gè)bit表示其狀態(tài)，1表示亮，0表示滅。

1個(gè)byte，8個(gè)bit，兩個(gè)byte就可以表示一行LED的狀態(tài)。

上圖這個(gè)德字第一行就可以這樣表示：0001 0000 0100 0000；也就是0x10,0x40;

按照此方法取得“德”字得完整顯示信息：

• 0001 0000 0100 0000 0x10 0x40

• 0001 0000 0100 0000 0x10 0x40

• 0010 1111 1111 1110 0x2F 0xFE

• 0100 0000 0100 0000 0x40 0x40

• 1001 0111 1111 1100 0x97 0xFC

• 0001 0100 1010 0100 0x14 0xA4

• 0010 0100 1010 0100 0x24 0xA4

• 0110 0111 1111 1100 0x67 0xFC

• 1010 0000 0000 0000 0xA0 0x00

• 0010 1111 1111 1110 0x2F 0xFE

• 0010 0000 0100 0000 0x20 0x40

• 0010 0000 0010 0100 0x20 0x24

• 0010 0101 0010 0010 0x25 0x22

• 0010 0101 0000 1010 0x25 0x05

• 0010 1001 0000 1000 0x29 0x08

• 0010 0000 1111 1000 0x20 0xF8

用1個(gè)數(shù)組保存，如下：

de_dot[32]={
0x10,?0x40,?0x10,?0x40,0x2f,?0xfe,?0x40,?0x40,
0x97,?0xfc,?0x14,?0xa4,0x24,?0xa4,0x67,?0xfc,
0xa0,?0x00,0x2f,?0xfe,0x20,?0x40,0x20,?0x24,
0x25,?0x22,?0x25,?0x05,?0x29,?0x08,?0x20,?0xf8};

得到了這個(gè)數(shù)組，在代碼中按照取模的方式將其還原到LED點(diǎn)陣上，就能顯示德字。

玩過8段數(shù)碼管的朋友應(yīng)該很熟悉，為了在數(shù)碼管上顯示數(shù)字，我們會(huì)在代碼中定義0~9數(shù)字的顯示掩碼(數(shù)碼管每個(gè)段亮滅的信息)。?點(diǎn)陣上顯示漢字，無非就是LED更多了。

因此，要在LCD上顯示字符，需要先知道如何描繪字符的信息，按照取模方式，將這寫信息還原到LCD上，就能描繪出字符。

二、點(diǎn)陣字庫

那什么是點(diǎn)陣字庫呢？

上面說的“德”字的描繪信息數(shù)組就是點(diǎn)陣字庫。

這個(gè)德字描繪出的效果，就是點(diǎn)陣字體。描繪信息保存的形式，就是點(diǎn)陣字庫。

點(diǎn)陣字庫有多種形式：

• 1、直接將信息用數(shù)組保存到代碼中。(顯示的內(nèi)容較少時(shí)通常會(huì)這樣做)
• 2、將點(diǎn)陣信息描繪到一張bmp圖片，使用時(shí)根據(jù)信息文件(FNT)從圖片中取信息。(很多游戲使用的就是這種貼圖字體，也叫bmpfont)
• 3、將一堆點(diǎn)陣信息數(shù)組打包為1個(gè)bin文件，使用算法定位字符位置。(點(diǎn)陣較多，按照編碼規(guī)范整合在一起)
• 4、按照電腦字體規(guī)范整合的字體。(比如windows的ttf字體，bdf字體)

三、取模方式

取模方式指的是單個(gè)bit位置信息組合成字節(jié)時(shí)使用的方式。

前面我們對德字取位置信息時(shí)：使用橫向取模，并且高位在前。此外還有很多不同的取模方式，常見的方式如下：

尺寸

漢字通常有這些尺寸：12x12，16x16，24x24。在cog屏128*64像素的屏上，一般用12x12的漢字點(diǎn)陣，可以顯示5行。

ASCII碼的點(diǎn)陣通常和漢字高度一樣，寬度是一半，比如，12x12的漢字配12x6的ASCII碼，16x16的漢字配16x8的ASCII碼。

四、矢量字體

矢量字體：矢量字體(Vector font)中每一個(gè)字形是通過數(shù)學(xué)曲線來描述的，它包含了字形邊界上的關(guān)鍵點(diǎn)，連線的導(dǎo)數(shù)信息等，字體的渲染引擎通過讀取這些數(shù)學(xué)矢量，然后進(jìn)行一定的數(shù)學(xué)運(yùn)算來進(jìn)行渲染。這類字體的優(yōu)點(diǎn)是字體實(shí)際尺寸可以任意縮放而不變形、變色。矢量字體主要包括 Type1 、 TrueType、OpenType等幾類。

Freetype：FreeType庫是一個(gè)完全免費(fèi)(開源)的、高質(zhì)量的且可移植的字體引擎，它提供統(tǒng)一的接口來訪問多種字體格式文件，包括TrueType, OpenType, Type1, CID, CFF, Windows FON/FNT, X11 PCF等。

• 矢量字體使用Freetype進(jìn)行渲染后，最后得到的也是bitmap，畢竟，LCD就是一個(gè)一個(gè)點(diǎn)組成的。
• 理論上矢量字體可以無限放大而不失真。
• 但是，矢量字體渲染為較小字號的字，某些字(筆畫多)可能失真非常嚴(yán)重。

五、字符編碼

字符編碼是指一種映射規(guī)則，根據(jù)這個(gè)映射規(guī)則可以將某個(gè)字符映射成其他形式的數(shù)據(jù)以便在計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)和傳輸。

ASCII碼

ASCII ((American Standard Code for Information Interchange): 美國信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼）是基于拉丁字母的一套電腦編碼系統(tǒng)，主要用于顯示現(xiàn)代英語和其他西歐語言。它是最通用的信息交換標(biāo)準(zhǔn)，并等同于國際標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC 646。ASCII第一次以規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的類型發(fā)表是在1967年，最后一次更新則是在1986年，到目前為止共定義了128個(gè)字符 。

Codepage

歐美很多國家的語言在ASCII碼中沒有定義，各個(gè)國家（或組織）就使用1個(gè)字節(jié)剩下的127個(gè)值映射他們需要的字符。

國家很多，定義很多，如何決定使用哪種映射呢？

IBM、微軟等系統(tǒng)就增加了CodePage的概念：每種映射分配一個(gè)編號。這些系統(tǒng)的代碼頁編號是不完全一樣的。IBM定義的代碼叫做OEM，微軟定義的代碼叫ANSI。

六、漢字編碼

漢字字符數(shù)量很多，僅僅使用高位127個(gè)值不能表示。

因此國家標(biāo)準(zhǔn)組織定義了《信息交換用漢字編碼字符集》。有三個(gè)版本：

GB2312編碼：1981年5月1日發(fā)布的簡體中文漢字編碼國家標(biāo)準(zhǔn)。GB2312對漢字采用雙字節(jié)編碼，收錄7445個(gè)圖形字符，其中包括6763個(gè)漢字。

GBK編碼：1995年12月發(fā)布的漢字編碼國家標(biāo)準(zhǔn)，是對GB2312編碼的擴(kuò)充，對漢字采用雙字節(jié)編碼。GBK字符集共收錄21003個(gè)漢字，包含國家標(biāo)準(zhǔn)GB13000-1中的全部中日韓漢字，和BIG5編碼中的所有漢字。

GB18030編碼：2000年3月17日發(fā)布的漢字編碼國家標(biāo)準(zhǔn)，是對GBK編碼的擴(kuò)充，覆蓋中文、日文、朝鮮語和中國少數(shù)民族文字，其中收錄27484個(gè)漢字。GB18030字符集采用單字節(jié)、雙字節(jié)和四字節(jié)三種方式對字符編碼。兼容GBK和GB2312字符集。

漢字編碼使用分區(qū)概念，如下面分區(qū)，其中的雙字節(jié)二區(qū)就是符合GB2312標(biāo)準(zhǔn)的雙字節(jié)區(qū)。

七、如何獲得字庫

在介紹如何獲得字庫之前，先說明版權(quán)問題

• 版權(quán)說的是字體，也就是一個(gè)字符描繪出來的效果。一個(gè)字體的形成方式通常是矢量字體或者點(diǎn)陣字庫。
• 使用工具將一種字體的矢量字庫轉(zhuǎn)換為點(diǎn)陣字庫，他們?nèi)匀皇峭环N字體，那么版權(quán)是一樣的，依然屬于矢量字體擁有者。

獲取矢量字體

在你的電腦中就有很多字體。windows下的C:\Windows\Fonts下保存有你電腦安裝的字體，這種字體通常是ttf標(biāo)準(zhǔn)。

這些字體一般都不是開源的，也就是不能免費(fèi)商用到嵌入式設(shè)備上。開源的字體有：思源字體，可以免費(fèi)商用。

八、獲取點(diǎn)陣字體

我們更關(guān)心的是如何獲取點(diǎn)陣字體。

前面說過，點(diǎn)陣字體有很多存在方式，那么我們就有很多獲取方式。

1. 從很早之前的電腦漢卡上獲取點(diǎn)陣字庫。這種方式比較難找，在github上可以找到一些外文的點(diǎn)陣字庫，漢字的沒找到。

2. 從DOS系統(tǒng)獲取漢字點(diǎn)陣這種點(diǎn)陣我用過的有HZ1616，HZ1212。這種字體的版權(quán)不是很清楚屬于誰。不過這種字庫因?yàn)楹茉?，所以基本都是GB2312規(guī)范的，不包含生僻字。

3. 從電腦字體中找點(diǎn)陣字體電腦字體常見的是TTF規(guī)范，這個(gè)規(guī)范比代表它只有矢量字體，很多電腦字體中會(huì)包含矢量字體和點(diǎn)陣字體。點(diǎn)陣字體一般是小號字。小號字用矢量字體渲染，效果不好，所有某種字體通常會(huì)帶小號的點(diǎn)陣字體。

4. 用取模工具取點(diǎn)陣信息 如果使用的字符很少，可以用《zimo3》等工具取模。

5. 用點(diǎn)陣生成工具批量生成 比如易木雨軟件工作室做的《字庫制作軟件.rar》，可以批量將矢量字庫轉(zhuǎn)為點(diǎn)陣字庫。

6. 從開源模塊中找外文點(diǎn)陣 比如tslib觸摸庫中就含有英文點(diǎn)陣

7. 買。有一個(gè)叫高通的公司，賣點(diǎn)陣字庫芯片。有一個(gè)較北京中易的公司，有一套很好的點(diǎn)陣字庫。這套點(diǎn)陣字庫由于性能好，流傳廣，工作經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師一般都接觸過；不過大部分公司可能都沒有獲得授權(quán)。還有其他很多做字體的公司也有點(diǎn)陣字庫，比如方正。

8. 自己用編輯工具一個(gè)一個(gè)畫，然后用你的腦子將其轉(zhuǎn)為數(shù)組。