数码相册——使用FreeType在LCD上显示多行文字

硬件平台：韦东山嵌入式Linxu开发板（S3C2440.v3）
软件平台：运行于VMware Workstation 12 Player下UbuntuLTS16.04_x64 系统
参考资料：《嵌入式Linux应用开发手册》、《嵌入式Linux应用开发手册第2版》、【FreeType官方教程—管理字形】、
开发环境：Linux 3.4.2内核、arm-linux-gcc 4.3.2工具链
源码仓库：https://gitee.com/d_1254436976/Embedded-Linux-Phase-3

数码相册——使用FreeType在LCD上显示多行文字
- 一、FreeType的字形指标
- - 1、为什么要引用字形指标
  - 2、什么是字形指标
- 二、在LCD中从左到右显示多行文字
- - 1、先确定该行origin坐标并进行显示，后计算出边框
  - 2、代码
  - 3、编译与运行
- 三、在LCD中居中显示多行文字
- - 1、先计算出该行字体的边框，确定其origin坐标后描绘
  - 2、代码
  - 3、编译与运行

一、FreeType的字形指标

1、为什么要引用字形指标

为了准确的描述每个字形的信息，呈现更好的显示效果。
为了更好的兼容各国的文字，呈现更好的显示效果。
2.1 对于汉字，它是方框字，类似于小时候我们在田字格上汉字，给定一个矩形范围，我们可以在这个范围内写出很工整的汉字。
2.2 对于英文，它的字形大小没有固定的大小范围，类似于小时候我们是在四线格中写英文，对于其的高矮宽细无法用一个很好的矩形去总的描绘。
2.3 对于其他国家的文字也存在上述的问题。

2、什么是字形指标

字形指标是与每个字形关联的特定距离，以描述如何使用它来布局文本。

对于单个字形，通常有两组度量：用于在水平文本布局（拉丁，西里尔字母，阿拉伯语，希伯来语等）中设置字形的度量，以及用于在垂直文本布局中对字形进行布局的度量（中文，日语），韩文等）。

这里针对水平布局来进行介绍：

origin自己定义：

    FT_Vector     pen;pen.x = 10;pen.y = 10;

height、width获取：
width = bbox.xMax - bbox.xMin;
height = bbox.yMax - bbox.yMin;
advance获取：

    FT_Library    library;FT_Face       face;FT_GlyphSlot  slot;FT_Vector     pen;error = FT_Init_FreeType( &library );   error = FT_New_Face( library, argv[1], 0, &face ); FT_Set_Pixel_Sizes(face, 24, 0);slot = face->glyph;pen.x += slot->advance.x;pen.y += slot->advance.y;

xMin、yMin、xMin、yMin存储：

    typedef struct  FT_BBox_{FT_Pos  xMin, yMin;FT_Pos  xMin, yMin;;    } FT_BBox;

二、在LCD中从左到右显示多行文字

1、先确定该行origin坐标并进行显示，后计算出边框

FreeType所使用的坐标是笛卡尔坐标，与LCD使用的坐标不一样：

在这里，我们需要显示两行文字，具体步骤如下：

确定第一行origin的LCD坐标，后根据公式转换为笛卡尔坐标
显示该行每个字符的时候origin.x坐标 + 上一个字符的advance;
在显示第一行的时候，找寻该行最大的字符的height，即最小的yMin，最大的yMax
确定第二行的origin的LCD坐标（其x坐标 == 第一行的origin.lcd_x，其y坐标 == 3步骤中得到的height+ origin.lcd_y == （yMax - yMin）+ origin.lcd_y））

2、代码

#include <sys/mman.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
#include <linux/fb.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <math.h>
#include <wchar.h>#include <ft2build.h>
#include FT_FREETYPE_H
#include FT_GLYPH_H/* 文件操作 */
static int fd_fb;
static unsigned char *fbmem;/* lcd参数 */
static int screen_size;
static unsigned int line_width;
static unsigned int pixel_width;
static struct fb_var_screeninfo var;
static struct fb_fix_screeninfo fix;/* lcd描色   color : 0x00RRGGBB */
void lcd_put_pixel(int x, int y, unsigned int color)
{    unsigned char  *pen_8;unsigned short *pen_16;unsigned int   *pen_32;unsigned int   red, green, blue;/* 该坐标在内存中对应像素的位置 */pen_8  = fbmem+y*line_width+x*pixel_width;pen_16 = (unsigned short *)pen_8;pen_32 = (unsigned int   *)pen_8;switch (var.bits_per_pixel) {case 8:*pen_8 = color;break;case 16:/* RGB:565 */red   = ((color >> 16) & 0xffff) >> 3;green = ((color >> 8)  & 0xffff) >> 2;blue  = ((color >> 0)  & 0xffff) >> 3;*pen_16 = (red << 11) | (green << 5) | blue;break;case 32:*pen_32 = color;break;default:printf("can not surport &dbpp\n", var.bits_per_pixel);break;}
}void draw_bitmap( FT_Bitmap* bitmap, FT_Int x, FT_Int y)
{FT_Int  i, j, p, q;FT_Int  x_max = x + bitmap->width;FT_Int  y_max = y + bitmap->rows;//printf("x = %d, y = %d\n", x, y);for (i = x, p = 0; i < x_max; i++, p++) {for (j = y, q = 0; j < y_max; j++, q++) {if (i < 0 || j < 0|| i >= var.xres || j >= var.yres)continue;//image[j][i] |= bitmap->buffer[q * bitmap->width + p];lcd_put_pixel(i, j, bitmap->buffer[q * bitmap->width + p]);}}
}int main(int argc, char **argv)
{    wchar_t *wstr1 = L"百问网gif";wchar_t *wstr2 = L"www.100ask.com";FT_Library    library;FT_Face      face;FT_Vector     pen;FT_GlyphSlot  slot;FT_Matrix    matrix;FT_BBox       bbox;FT_Glyph        glyph;double        angle;int           error;int         line_box_ymin;int         line_box_ymax;int         i;line_box_ymin = 10000;line_box_ymax = 0;/* 提示信息 */if (argc != 3) {printf("Usage : %s <font_file> <angle>\n", argv[0]);return -1;}/* 打开设备：支持读写 */fd_fb = open("/dev/fb0", O_RDWR);if (fd_fb < 0) {printf("can not open /dev/fb0 , err code :%d\n", fd_fb);return -1;}/* 获得可变信息 */if (ioctl(fd_fb, FBIOGET_VSCREENINFO, &var)) {printf("can not get var\n");return -1;}/* 获得固定信息 */if (ioctl(fd_fb, FBIOGET_FSCREENINFO, &fix)) {printf("can not get var\n");return -1;}/* 直接映射到内存的Framebuffer */screen_size = var.xres * var.yres * var.bits_per_pixel / 8;  // 屏幕总像素所占的字节数line_width   = var.xres * var.bits_per_pixel / 8;   // 每行像素所占的字节数pixel_width  = var.bits_per_pixel / 8;  // 每个像素所占字节数fbmem = (unsigned char *)mmap(NULL, screen_size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd_fb, 0);if (fbmem == (unsigned char *)-1) {printf("can not mmap\n");return -1;}/* 清屏 */memset(fbmem, 0, screen_size);/* 显示矢量字 *//* 初始化库 */error = FT_Init_FreeType(&library);/* 装载字体文件 */error = FT_New_Face(library, argv[1], 0, &face);slot = face->glyph;/* 设置大小：24*24 */FT_Set_Pixel_Sizes(face, 24, 0);/* 设置旋转角度 */angle = (1.0 * strtoul(argv[2], NULL, 0) / 360) * 3.14159 * 2;     /* use 25 degrees     *//* 设置矩阵 */matrix.xx = (FT_Fixed)( cos( angle ) * 0x10000L);matrix.xy = (FT_Fixed)(-sin( angle ) * 0x10000L);matrix.yx = (FT_Fixed)( sin( angle ) * 0x10000L);matrix.yy = (FT_Fixed)( cos( angle ) * 0x10000L);/* 确定座标:* lcd_x = 0* lcd_y = 24* 笛卡尔座标系:* x = lcd_x = 0* y = var.yres - lcd_y = var.yres - 24*/pen.x = 0 * 64;pen.y = (var.yres - 24) * 64;/* 显示第一行文字 */for (i = 0; i < wcslen(wstr1); i++) {/* 设置转换方法 */FT_Set_Transform(face, &matrix, &pen);/* 根据给定的文字信息，加载文字 */error = FT_Load_Char(face, wstr1[i], FT_LOAD_RENDER);if (error) {printf("FT_Load_Char error\n");return -1;}/* 从插槽中取出face->glyph，存到glyph中 */error = FT_Get_Glyph(face->glyph, &glyph);   if (error) {printf("FT_Get_Glyph error!\n");return -1;}/* 得到相关字体参数信息 */FT_Glyph_Get_CBox(glyph, FT_GLYPH_BBOX_TRUNCATE, &bbox);/* 寻该行最大的字符的height，即最小的yMin，最大的yMax */if (line_box_ymax < bbox.yMax) line_box_ymax = bbox.yMax;if (line_box_ymin > bbox.yMin) line_box_ymin = bbox.yMin;/* 描绘位图信息 */draw_bitmap(&slot->bitmap, slot->bitmap_left, var.yres - slot->bitmap_top);/* 打印位图信息 */printf("Unicode: 0x%x\n", wstr1[i]);printf("origin.x/64 = %d, origin.y/64 = %d\n", pen.x/64, pen.y/64);printf("xMin = %d, xMax = %d, yMin = %d, yMax = %d\n", bbox.xMin, bbox.xMax, bbox.yMin, bbox.yMax);printf("slot->advance.x/64 = %d, slot->advance.y/64 = %d\n", slot->advance.x/64, slot->advance.y/64);/* 移动笔的位置：同一水平方向 */pen.x += slot->advance.x;}/* 确定座标:* lcd_x = 0* lcd_y = line_box_ymax - line_box_ymin + 24* 笛卡尔座标系:* x = lcd_x = 0* y = var.yres - lcd_y = var.yres - (line_box_ymax - line_box_ymin + 24)*/pen.x = 0 * 64;pen.y = (var.yres - (line_box_ymax - line_box_ymin + 24)) * 64;/* 显示第二行文字 */for (i = 0; i < wcslen(wstr2); i++) {     /* 设置转换方法 */FT_Set_Transform(face, &matrix, &pen);/* 根据给定的文字信息，加载文字 */error = FT_Load_Char(face, wstr2[i], FT_LOAD_RENDER);if (error) {printf("FT_Load_Char error\n");return -1;}/* 从插槽中取出face->glyph，存到glyph中 */error = FT_Get_Glyph(face->glyph, &glyph);  if (error) {printf("FT_Get_Glyph error!\n");return -1;}/* 得到相关字体参数信息 */FT_Glyph_Get_CBox(glyph, FT_GLYPH_BBOX_TRUNCATE, &bbox);/* 寻该行最大的字符的height，即最小的yMin，最大的yMax */if (line_box_ymax < bbox.yMax) line_box_ymax = bbox.yMax;if (line_box_ymin > bbox.yMin) line_box_ymin = bbox.yMin;/* 描绘位图信息 */draw_bitmap(&slot->bitmap, slot->bitmap_left, var.yres - slot->bitmap_top);/* 打印位图信息 */printf("Unicode: 0x%x\n", wstr1[i]);printf("origin.x/64 = %d, origin.y/64 = %d\n", pen.x/64, pen.y/64);printf("xMin = %d, xMax = %d, yMin = %d, yMax = %d\n", bbox.xMin, bbox.xMax, bbox.yMin, bbox.yMax);printf("slot->advance.x/64 = %d, slot->advance.y/64 = %d\n", slot->advance.x/64, slot->advance.y/64);/* 移动笔的位置：同一水平方向 */pen.x += slot->advance.x;}return 0;
}

3、编译与运行

执行arm-linux-gcc -finput-charset=GBK -o show_line_left show_line_left.c -lfreetype -lm
把show_line_left可执行文件传到开发板，执行./show_line_left ./simsun.ttc运行

三、在LCD中居中显示多行文字

1、先计算出该行字体的边框，确定其origin坐标后描绘

在这里，我们需要显示两行文字，具体步骤如下：

执行函数Get_Glyphs_Form_Wstr()：根据字符串得到每个字符的glyph，并把glyph存储到Glyphs数组中
执行函数compute_string_bbox()：根据上述得到的Glyphs数组，计算得到该字符串的边框
确定第一行字符串的origin坐标，注意此时是笛卡尔坐标。
进行描绘
描绘第二行的时候重复上述步骤。

2、代码

根据官方文档资料【5.高级文本渲染：转换，居中和紧缩】进行编写

#include <sys/mman.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
#include <linux/fb.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <math.h>
#include <wchar.h>#include <ft2build.h>
#include FT_FREETYPE_H
#include FT_GLYPH_H/* FreeType */
#define MAX_GLYPHS 100typedef struct  TGlyph_
{FT_UInt    index;  /* glyph index                  */FT_Vector  pos;    /* glyph origin on the baseline */FT_Glyph   image;  /* glyph image                  */
} TGlyph, *PGlyph;/* 文件操作 */
static int fd_fb;
static unsigned char *fbmem;/* lcd参数 */
static int screen_size;
static unsigned int line_width;
static unsigned int pixel_width;
static struct fb_var_screeninfo var;
static struct fb_fix_screeninfo fix;/* lcd描色   color : 0x00RRGGBB */
void lcd_put_pixel(int x, int y, unsigned int color)
{    unsigned char  *pen_8;unsigned short *pen_16;unsigned int   *pen_32;unsigned int   red, green, blue;/* 该坐标在内存中对应像素的位置 */pen_8  = fbmem+y*line_width+x*pixel_width;pen_16 = (unsigned short *)pen_8;pen_32 = (unsigned int   *)pen_8;switch (var.bits_per_pixel) {case 8:*pen_8 = color;break;case 16:/* RGB:565 */red   = ((color >> 16) & 0xffff) >> 3;green = ((color >> 8)  & 0xffff) >> 2;blue  = ((color >> 0)  & 0xffff) >> 3;*pen_16 = (red << 11) | (green << 5) | blue;break;case 32:*pen_32 = color;break;default:printf("can not surport &dbpp\n", var.bits_per_pixel);break;}
}void draw_bitmap( FT_Bitmap* bitmap, FT_Int x, FT_Int y)
{FT_Int  i, j, p, q;FT_Int  x_max = x + bitmap->width;FT_Int  y_max = y + bitmap->rows;for (i = x, p = 0; i < x_max; i++, p++) {for (j = y, q = 0; j < y_max; j++, q++) {if (i < 0 || j < 0|| i >= var.xres || j >= var.yres)continue;lcd_put_pixel(i, j, bitmap->buffer[q * bitmap->width + p]);}}
}/* 根据字符串得到Glyph，并把Glyph存储到Glyphs数组中 */
int Get_Glyphs_Form_Wstr(FT_Face           face, wchar_t *wstr, TGlyph glyphs[])
{int n;int error;int pen_x;int pen_y;PGlyph glyph;FT_GlyphSlot slot;glyph = glyphs;slot  = face->glyph;pen_x = 0;pen_y = 0;for (n = 0; n < wcslen(wstr); n++) {/* 根据该字符的Unicode码，获得在face中该字符的索引 */glyph->index = FT_Get_Char_Index(face, wstr[n]);/* 记录描绘坐标 */glyph->pos.x = pen_x;glyph->pos.y = pen_y;/* 从face中根据glyph->index把glyph加载到插槽face->glyph中，不需要转换为位图 */error = FT_Load_Glyph(face, glyph->index, FT_LOAD_DEFAULT);if (error) continue;/* 从插槽face->glyph中把信息加载到glyph->image中 */error = FT_Get_Glyph(face->glyph, &glyph->image);if (error) continue;/* 设置变换方式：使得glyph->image中含有位置信息 */FT_Glyph_Transform(glyph->image, 0, &glyph->pos);/* 下一个字符的原点x坐标 */pen_x += slot->advance.x;glyph++;}/* 返回glyph的个数 */return (glyph - glyphs);
}/* 计算Glyphs数组中的字符串的边框 */
void compute_string_bbox(TGlyph glyphs[], FT_UInt num_glyphs, FT_BBox *abbox)
{FT_BBox bbox;int n;bbox.xMin = bbox.yMin =  32000;bbox.xMax = bbox.yMax = -32000;for (n = 0; n < num_glyphs; n++) {FT_BBox  glyph_bbox;/* 以像素为单位从glyphs[n]的数组项取值，得到该字符的边框box */FT_Glyph_Get_CBox(glyphs[n].image, FT_GLYPH_BBOX_TRUNCATE, &glyph_bbox);/* 寻该行最大的字符的height和width，即最小的yMin和xMin，最大的yMax和xMax */if (bbox.xMin > glyph_bbox.xMin) bbox.xMin = glyph_bbox.xMin;if (bbox.xMax < glyph_bbox.xMax) bbox.xMax = glyph_bbox.xMax;if (bbox.yMin > glyph_bbox.yMin) bbox.yMin = glyph_bbox.yMin;if (bbox.yMax < glyph_bbox.yMax) bbox.yMax = glyph_bbox.yMax;}*abbox = bbox;
}/* 描绘Glyphs中的信息——渲染 */
void Draw_Glyphs(TGlyph glyphs[], FT_UInt num_glyphs, FT_Vector pen)
{int n;int error;for (n = 0; n < num_glyphs; n++) {/* 设置变换方式：使得glyph->image中含有位置信息 */FT_Glyph_Transform(glyphs[n].image, 0, &pen);/* 把gylph转换为位图 */error = FT_Glyph_To_Bitmap(&glyphs[n].image, FT_RENDER_MODE_NORMAL,   0, 1);                /* destroy copy in "image"   */if (!error) {/* 获得位图 */FT_BitmapGlyph bit = (FT_BitmapGlyph)glyphs[n].image;/* 描绘位图 */draw_bitmap(&bit->bitmap, bit->left, var.yres - bit->top);/* 释放空间 */FT_Done_Glyph(glyphs[n].image);}}
}int main(int argc, char **argv)
{    wchar_t *wstr1 = L"百问网gif";wchar_t *wstr2 = L"www.100ask.com";FT_Library    library;FT_Face      face;FT_Vector     pen;FT_GlyphSlot  slot;FT_Matrix    matrix;FT_BBox       bbox;FT_UInt       num_glyphs;TGlyph        glyphs[MAX_GLYPHS];    //负责存储字符信息的数组PGlyph        glyph;double        angle;int           error;int         line_box_ymin;int         line_box_ymax;int         line_box_height;int           line_box_width;int        i;int num;line_box_ymin = 10000;line_box_ymax = 0;/* 打开设备：支持读写 */fd_fb = open("/dev/fb0", O_RDWR);if (fd_fb < 0) {printf("can not open /dev/fb0 , err code :%d\n", fd_fb);return -1;}/* 获得可变信息 */if (ioctl(fd_fb, FBIOGET_VSCREENINFO, &var)) {printf("can not get var\n");return -1;}/* 获得固定信息 */if (ioctl(fd_fb, FBIOGET_FSCREENINFO, &fix)) {printf("can not get var\n");return -1;}/* 直接映射到内存的Framebuffer */screen_size = var.xres * var.yres * var.bits_per_pixel / 8;   // 屏幕总像素所占的字节数line_width   = var.xres * var.bits_per_pixel / 8;   // 每行像素所占的字节数pixel_width  = var.bits_per_pixel / 8;  // 每个像素所占字节数fbmem = (unsigned char *)mmap(NULL, screen_size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd_fb, 0);if (fbmem == (unsigned char *)-1) {printf("can not mmap\n");return -1;}/* 清屏 */memset(fbmem, 0, screen_size);/* 显示矢量字 *//* 初始化库 */error = FT_Init_FreeType(&library);/* 装载字体文件 */error = FT_New_Face(library, argv[1], 0, &face);slot = face->glyph;/* 设置像素大小：24*24 */FT_Set_Pixel_Sizes(face, 24, 0);/* 显示第一个字符串 *//* 根据字符串得到字符的glyph，并把glyph存储到Glyphs数组中 */num_glyphs = Get_Glyphs_Form_Wstr(face, wstr1, glyphs);   /* 计算Glyphs数组中的字符串的边框 */compute_string_bbox(glyphs, num_glyphs, &bbox);/* 计算一行中最高的高度和最宽的宽度 */line_box_height = bbox.yMax - bbox.yMin;line_box_width  = bbox.xMax - bbox.xMin;/* 确定原点坐标 */pen.x = (var.xres - line_box_width)/2  * 64;pen.y = (var.yres - line_box_height)/2 * 64;/* 描绘Glyphs中的信息 */Draw_Glyphs(glyphs, num_glyphs, pen);/* 显示第二个字符串 *//* 根据字符串得到Glyph，并把Glyph存储到Glyphs数组中 */num_glyphs = Get_Glyphs_Form_Wstr(face, wstr2, glyphs);   /* 计算Glyphs数组中的字符串的边框 */compute_string_bbox(glyphs, num_glyphs, &bbox);/* 计算一行中最高的高度和最宽的宽度 */line_box_height = bbox.yMax - bbox.yMin;line_box_width  = bbox.xMax - bbox.xMin;/* 确定原点坐标 */pen.x = (var.xres - line_box_width)/2  * 64;pen.y = pen.y - 24 * 64;/* 描绘Glyphs中的信息 */Draw_Glyphs(glyphs, num_glyphs, pen);return 0;
}

3、编译与运行

执行arm-linux-gcc -finput-charset=GBK -o show_line_center show_line_center.c -lfreetype -lm
把show_line_center可执行文件传到开发板，执行./show_line_center ./simsun.ttc运行

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第三阶段应用层——1.6 数码相册—使用FreeType在LCD上显示多行文字

数码相册——使用FreeType在LCD上显示多行文字

目录

一、FreeType的字形指标

1、为什么要引用字形指标

2、什么是字形指标

二、在LCD中从左到右显示多行文字

1、先确定该行origin坐标并进行显示，后计算出边框

2、代码

3、编译与运行

三、在LCD中居中显示多行文字

1、先计算出该行字体的边框，确定其origin坐标后描绘

2、代码

3、编译与运行

第三阶段应用层——1.6 数码相册—使用FreeType在LCD上显示多行文字相关推荐

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