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VxWorks漢字顯示解決方案
摘要：論述VxWorks上WindML對多字節(jié)碼的顯示支持，著重討論其存儲結(jié)構(gòu)和意義，并給出漢字顯示的實(shí)現(xiàn)方法。關(guān)鍵詞：VxWorks操作系統(tǒng) WindML組件 漢字點(diǎn)陣 國標(biāo)編碼
1 VxWorks操作系統(tǒng)圖形顯示方案
VxWorks作為嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)，在國內(nèi)應(yīng)用已非常廣泛，但VxWorks原廠商沒有直接提供完備的漢字顯示解決方案。本文這個熱點(diǎn)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(shè)置、標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出控制、點(diǎn)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Widnows風(fēng)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(jī)來解釋Java語言；圖形開發(fā)編程接口是Java語言，Java虛擬機(jī)的圖形實(shí)現(xiàn)基于WindML。
（3）Web Server+WindML+Jworks+Browser
Web Werver使顯示編程接口成為編寫網(wǎng)頁，可以通過遠(yuǎn)程的Browser來訪問而使設(shè)備具有遠(yuǎn)程顯示接口，也可以在本機(jī)做Browser使設(shè)備具有本機(jī)顯示接口。該Browser的實(shí)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(biāo)碼或Unicode碼等，由遠(yuǎn)程的Browser去實(shí)現(xiàn)顯示；其它方案基本上都需要WindML的支持，這是因?yàn)閂xWorks系統(tǒng)里所有底層的顯示操作都是通過WindML實(shí)現(xiàn)的。
2 漢字顯示方案
實(shí)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(shí)現(xiàn)對漢字的點(diǎn)陣存儲、點(diǎn)陣獲取、點(diǎn)陣顯示的全過程，并使用WindML的雙字節(jié)顯示函數(shù)實(shí)現(xiàn)漢遼碼到漢字顯示。這種方法使用了系統(tǒng)機(jī)制，最根本的解決方法，并使WindML的其它上層組件很方便地實(shí)現(xiàn)漢字顯示。
②自己開發(fā)點(diǎn)陣存儲、點(diǎn)陣獲取、點(diǎn)陣顯示，改造WindML的雙字節(jié)和單字節(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(diǎn)陣獲取、點(diǎn)陣顯示等把漢字顯示出來。該方法對點(diǎn)陣的操作更加靈活，適合非標(biāo)準(zhǔn)的點(diǎn)陣算法，或者當(dāng)開發(fā)者已有成熟的點(diǎn)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(diǎn)陣存儲、點(diǎn)陣獲取、點(diǎn)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(jī)制，直接在上層組件里實(shí)現(xiàn)，但這種方法使程序的中英文混合顯示變得復(fù)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(xì)論述WindML的雙字節(jié)編碼機(jī)制，并利用該機(jī)制構(gòu)建WindML漢字顯示框架，并論述Zinc如何使用該框架。這些機(jī)制和思路其實(shí)是任何方案都需要考慮的，對繞開WindML的方案也具指導(dǎo)和借鑒意義。
3 WindML的點(diǎn)陣參數(shù)
①每個字模都有一個占據(jù)的空間，該空間對于點(diǎn)陣字庫里的每個字是一樣大的，所有字符點(diǎn)陣的大小都不應(yīng)該超過該空間，如果超過，顯示時超出部分將被截掉。相關(guān)參數(shù)有：
maxAdvance——最大寬度（橫向）大小，以點(diǎn)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(diǎn)陣的打點(diǎn)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(diǎn)陣也有一個范圍大小，其大小與每個字符有關(guān)。該大小一般不會填滿整個字�？臻g。相關(guān)參數(shù)有：
width——寬度。
height——高度。
ascent——點(diǎn)陣打點(diǎn)開始位置在baseline之上的偏移，如果是負(fù)
數(shù)，則點(diǎn)陣在baseline之下開始打點(diǎn)。
Ascent和height決定了點(diǎn)陣從字模的多少行開始打點(diǎn)，要打多少行。而列的打點(diǎn)起始位置，固定是0，即字模的最左邊，所以只有width描述打點(diǎn)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(guān)參數(shù)有：
leading——行間距。
④對字符的一些變換選項(xiàng)，字符讀取的標(biāo)志等。相關(guān)參數(shù)有：
pixelSixe——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(biāo)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(diǎn)陣數(shù)據(jù)，進(jìn)行weight、italic、scalable等運(yùn)算（很多運(yùn)算需要用戶開發(fā)），然后輸出到屏幕。
4 WindML的點(diǎn)陣存儲結(jié)構(gòu)和操作方法
WindML雙字節(jié)編碼顯示的參數(shù)和實(shí)現(xiàn)思路集中體現(xiàn)在點(diǎn)陣存儲文件的結(jié)構(gòu)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,/*high*/
14,/*ascent*/
0x00,0x00,0x00,0x00,0x44,0x44,0x44,0xfe,0x44,0x44,0x44,0xfe,0x44,0x44,0x44,0x00,/*數(shù)據(jù)*/
/*0x0024和其它字符*/
…
/*結(jié)束*/
0，0，0，0
}/*西文擴(kuò)展為雙字節(jié)編碼的點(diǎn)陣表*/
/*上表解析：
page+index就是該字符的ASCII編碼，過擴(kuò)成了雙字節(jié)；
size(MSB)+size(LSB)是該字節(jié)的點(diǎn)陣信息長度，注意實(shí)際描述體的長度是2（2字節(jié)page,index）+該長度+1（從0開始編大小，所以從1數(shù)據(jù)要加1），而ascent之后的真正點(diǎn)陣數(shù)據(jù)的大小是該大小減4；
width+height是該點(diǎn)陣資料的寬度和高度；
ascent是點(diǎn)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(jié)構(gòu)的定義；
data是按行掃描得到的點(diǎn)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(diǎn)狀態(tài)；如果行寬是8位的整數(shù)倍，不會把位補(bǔ)0去湊8位整數(shù)倍 。
字符點(diǎn)陣描述數(shù)據(jù)依次往下排列，直到以4個0標(biāo)志結(jié)束。
*/
UGL_LOCAL const unsigned char UGL_FAR_DATA
Page1Data[]=
{ 0x81,/*page*/
0x40,/*index*/
0,/*size*/
36,/*size*/
16,/*width*/
16,/*hight*/
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,
/*其它字符*/
…
/*結(jié)束*/
0，0，0，0
}*/國標(biāo)碼對應(yīng)的點(diǎn)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(biāo)碼*/
UGL_LOCAL const unsigned char *const pageArray[]
{ page0Data,
page1Data,
UGL_NULL
};/*總的點(diǎn)陣資料表*/
/*上表解析：
把分類的點(diǎn)陣資料表匯集成一張表，總表以UGL_NULL結(jié)束，注意各個分表是以0，0，0，0結(jié)束。
可以把漢字表按GB2312編碼的page分類，構(gòu)建多個漢字分表，然后把分表指針填入該表。當(dāng)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(diǎn)陣做成的中西文混合大表，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結(jié)束*/
{
{16,16}, /*點(diǎn)陣大小*/
{UGL_FONT_BOLD_OFF,UGL_FONT_BOLD_OFF},
/*寬度*/
UGL_FONT_UPRIGHT， /*斜體*/
UGL_FONT_PROPORTIONAL，/*行間距屬性*/
UGL_FONT_UNICODE， /*字符集*/
“Song 16x16Dot”, /*字體名稱*/
“Song” /*字體系列名稱*/
}/*點(diǎn)陣名稱等點(diǎn)陣屬性表*/
/*UGL_BMF_FONT_DESC結(jié)構(gòu)*/
/*點(diǎn)陣表的屬性和位置*/
2， /*行間距*/
14， /*最大上偏移位置*/
2， /*最大下偏移位置*/
14， /*最大寬度*/
pageArray /*字形頁*/
};/*點(diǎn)陣描述結(jié)構(gòu)*/
/*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(diǎn)陣描述表指針。
*/
最后定義的const UGL_BMF_FONT_DESC uglBMFFont_Song_16包含了該點(diǎn)陣的所有信息。只要能定位該結(jié)構(gòu)，則任何能在該點(diǎn)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(diǎn)陣就是選擇不同的該結(jié)構(gòu)去做點(diǎn)陣尋址，其實(shí)現(xiàn)的大體過程如下：
①WIND_BASE/target/src/ugl/config/uglBmfCfge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(diǎn)陣驅(qū)動，即控制對點(diǎn)陣表訪問、打點(diǎn)等操作的函數(shù)；
通過如uglFontFindString(fontDrvId,“familyName=Song;pixelSize=16”&systemFontDef);的調(diào)用定位點(diǎn)陣描述結(jié)構(gòu)；
通過如fontSystem=uglFontCreate(fontDrvId,&systemFontDef));的調(diào)用綁接點(diǎn)陣和點(diǎn)陣驅(qū)動，并標(biāo)識為fontSystem;
如此重復(fù)創(chuàng)建多個字符集的點(diǎn)陣標(biāo)識。
③通過如：uglFontSet(gc,fontSystem);的調(diào)用設(shè)置當(dāng)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(jié)構(gòu)開發(fā)出對應(yīng)的字符點(diǎn)陣，然后把點(diǎn)陣描述結(jié)構(gòu)加入到uglBMFFontData，便可以用系統(tǒng)的函數(shù)使用這些點(diǎn)陣了。在Dos/Windosw、Linux系統(tǒng)下一些應(yīng)用程序，可以把操作系統(tǒng)的點(diǎn)陣導(dǎo)出為C文件或數(shù)組，把這些導(dǎo)出的文件加以調(diào)整，就可以得到VxWorks系統(tǒng)支持的格式。
5 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Zic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。
6 注意事項(xiàng)和總結(jié)
在使用過程中，還要注意幾個問題。
①Tornado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(biāo)碼是正序的國標(biāo)碼；如果定義為“董”（雙引號定義出的漢字字符串），則編譯生成的目標(biāo)碼是反序的國標(biāo)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(biāo)碼來構(gòu)建字符點(diǎn)陣表（以根據(jù)該約定產(chǎn)生的國標(biāo)碼來構(gòu)建字符點(diǎn)陣表（需要改變表里面的字碼順序）。
②如果使用雙引導(dǎo)定義漢字字符中，要注意該串?dāng)?shù)據(jù)是以一個字節(jié)0結(jié)束，使用uglTextDrawW要求是以字為單位，所以，需要在該字節(jié)串結(jié)尾補(bǔ)一個0（"000"即可）。
③有些字庫表的字碼是UNICODE的編碼，尤其是使用一些操作系統(tǒng)的點(diǎn)陣導(dǎo)出程序生成的字庫表。UNICODE編碼與國際碼有一一對應(yīng)關(guān)系，可以把這樣的字庫表轉(zhuǎn)換過來或者在程序里適當(dāng)位置把要顯示的內(nèi)容轉(zhuǎn)化為UNICODE再顯示。
本文就嵌入式操作系統(tǒng)上作用漢字這一熱門論題，論述了VxWorks上的圖形實(shí)現(xiàn)方案、漢字開發(fā)方案，圖形組件WindML對多字節(jié)碼的支持特性，并在論述特性的同時，列舉了宋體16點(diǎn)陣的框架，幫助漢字開發(fā)者理解點(diǎn)陣實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)。在論述WindML漢字操作函數(shù)之后，提出了在Zinc層實(shí)現(xiàn)漢字顯示的方法和編程時注意事項(xiàng)。這套方案已經(jīng)成功地實(shí)現(xiàn)，并在上海大眾的導(dǎo)航產(chǎn)品、南京電力的電力控制產(chǎn)品等項(xiàng)目上獲得成功的應(yīng)用。文章的作者都在VxWorks操作系統(tǒng)上做了多年的開發(fā)和支持，感興趣或需要幫助的朋友可通過donleo@china.com.cn與我們聯(lián)系。
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