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第四十七章 汉字显示实验

本章，我们将介绍如何使用STM32控制LCD显示汉字。在本章中，我们将使用外部FLASH来存储字库，并可以通过SD卡更新字库。STM32读取存在FLASH里面的字库，然后将汉字显示在LCD上面。本章分为如下几个小节：
47.1 汉字显示介绍
47.2 硬件设计
47.3 程序设计
47.4 下载验证

47.1 汉字显示介绍
47.1.1 字符编码介绍
众所周知，计算机只能识别0和1，所有信息都是以0和1的形式在计算机里面进行存储，文字信息也是一样。那么如何进行区分文字信息呢？这里就引出了字符编码这个概念，就是对字符进行编码，用规定的01数字串来表示特定的文字，最简单的字符编码例子是ASCII码。此外还有中文编码，中文编码又可以细分GB2312，GB13000，GBK，BIG5（繁体）等几种。
1.ASCII编码
ASCII编码可以用来表示一些控制字符、英文以及数字，本质上都是二进制数，遵循一定的约定，所以就有了ASCII码表。ASCII码表分为两个部分，第一部分数字编码范围031是控制字符或者是通讯专用字符，是不具备图形显示但对文本显示有影响的编码；第二部分数字编码范围32127是包含我们日常用到的符号信息，空格、阿拉伯数字、标点符号、大小写英文以及“DEL（删除控制）”，除了DEL不具备图形显示外，其他都具备。工程代码中也有ASCII的编码表。下面看一下ASCII编码表第二部分中的可显示字符如图47.1.1.1所示：

图47.1.1.1 可显示字符
2. 中文编码
由于英文文字是由26个字母排列组合而成的，所以ASCII表就可以适用于表达英文词典库。在汉字系统中，每一个汉字都是一个独立的个体，但是汉字可以以偏旁以及笔画进行划分，不过也是十分杂乱，毕竟汉字现在已经有8万多个了，常用的只有3500个。所以中文编码是直接对方块字进行编码的，一个汉字使用一个编码。
汉字库十分庞大，需要使用2个字节进行编码，假如和ASCII码一样只使用1字节去编码，那只能表示256个汉字，太少了。在前面提及到GB2312，GB13000，GBK，BIG5(繁体)等，它们都是一个标准。下面对具有代表性的GB2312和GBK进行讲解。
GB2312编码
GB2312是一个简体中文字符集的中国国家标准，也是我们通常说到的国标码。GB2312由6763个常用汉字和682个全角的非汉字字符组成。其中根据汉字使用的频率分为两级。一级汉字3755个，二级汉字3008个。由于字符数量比较大，GB2312采用了二维矩阵编码法对所有字符进行编码。构造一个94行94列的方阵，对每一行称为一个“区”，每一列称为一个“位”，然后把所有的字符都依照“GB2312字符编码规则”，写入方阵中，这样子所有的字符在方阵中都有一个唯一的位置，这个位置就可以用区号和位号组合表示，称为字符的区位码。
因为GB2312与西文的存储存在冲突，所以GB2312字符在进行存储时，将原来的每一个字节第8位设置为1和西文加以区分，如果第8bit为0，则表示西文字符，否则就是GB2312字符。在实际存储时，采用将区位码的每个字节分别加上A0H(160)的方法转换为储存码，计算机存储规则则是此编码的补码，而且是位码在前，区码在后。举个例子：汉字“啊”的区位码为1601，其存储码为B0A1H，转换过程为：
区位码 区码转换 位码转换 储存码
1001H 10H+A0H=B0H 01H+A0H=A1H B0A1H
GBK编码
GBK编码即汉字内码扩展规范，完全兼容GB2312，在GB2312的基础上，支持繁体字、人名、古汉语等方面出现的罕用字。GBK采用的是双字节表示，总体编码范围为0x81400xFEFE，第一个字节在0x810xFE之间，第二个字节分为两个部分，一是0x400x7E，二是0x800xFE。其中和GB2312相同的区域，字完全相同，可表示的汉字数达到了2万多个，完全能满足我们的一般应用的要求。如图47.1.1.2 GBK码位分布图：

图47.1.1.2 GBK码位分布图
在前面GB2312也说到，第一字节称为区，那么GBK里面总共就有126个区（0xFE-0x81+1），第二个字节称为位，我们也可以理解为每个区里面包含的汉字即190个汉字（0xFE-0X80+0X7E-0X40+2），GBK字库总共就126*190=23940个汉字。
3.全球统一编码
前一小节讲解的都是中国标准，只有中国使用，并没有表示大多数其他国家的编码。而其他国家又陆续推出各自的编码标准，互不兼容，非常不利于国际交流。所以在后来国际标准化组织(ISO)发行了一个全球统一编码表，把全球各国文字都统一在一个编码标准里，这个全球统一编码表就叫做Unicode。Unicode字符集对世界上各国文化使用到的字母和符号进行标号，对每一个字符都分配一个唯一的编号，字符的编号从0x000000到0x10FFFF。
Unicode没有规定字符对应的二进制码如何存储，只是对每一个字符进行编号。为了解决Unicode编码问题，UTF-8、UTF-16和UTF-32的编码方式诞生了。
UTF-8编码
UTF-8是一个非常常用的编码方式，漂亮的实现了对ASCII码的向后兼容，它是目前互联网上使用最广泛的一种Unicode编码方式，它的最大特点就是可变长。它可以使用1-4个字节表示一个字符，根据字符的不同变换长度。编码规则如下：
1.对于单字节的字符，第一位设为0，后面7位对应这个字符的Unicode码点（即编号）。因此英文中0~127字符与ASCII码完全相同。这意味着可以使用UTF-8编码格式打开用ASCII码编写的文档。
2.对于需要使用N个字节来表示的字符（N>1），第一个字节的前N位都设为1，第N+1位设为0，剩下的N-1个字节的前两位都设为10，剩下的二进制位则使用这个字符的Unicode的码点进行填充。
上面的表述可能比较难接受，下面看一下编码规则表就清晰很多，如表47.1.1.1所示：

表47.1.1.1 UTF-8编码规则表
有了上面这个编码规则表，进行UTF-8编码和解码就简单多了。以汉字“汉”为例，它的Unicode的码点是0x6c49(110 1100 0100 1001)，通过查表发现它属于第三行的规则，具体格式：1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx。接着我们就可以从“汉”的二进制数的最后一位开始，从后向前依次填充对应的格式中的x，多出的x用0补充。这样就可以的到“汉”的UTF-8编码：11100110 10110001 10001001，转换成十六进制就是0xE6 0xB1 0x89。
解码的过程也是十分简单，通过判断一个字节的第一位，假如是0，说明这个字节对应一个字符；假如是1则需要往后数有多少个连续不间断的1，就表示该字符占用多少个字节。
UTF-16
UTF-16采用的是2字节或4字节编码方式。对于Unicode编码范围在0x00000xFFFF之间字符，UTF-16使用两个字节存储，并直接存储Unicode编号，不用编码转换。对于Unicode编号范围在0x100000x10FFFF之间的字符，UTF-16使用四个字节存储，具体来说是：将字符编号的所有比特位分成两部分，较高的一些比特位用一个值介于0xD800和0xDBFF之间的双字节存储，较低的一些比特位（剩下的比特位），用一个值介于0xDC00和DFFF之间的双字节存储。
上面表述的可能有点模糊，请看下面的表格47.1.1.2所示：

表47.1.1.2 UTF-16编码规则表
举个例子，用UTF-16两个字节去表示“汉”字，它的Unicode码点是0x6C49，那么遵行上面的表格规则，那么用UTF-16表示的话就是01101100 01001001（共16bit，两个字节）。
现在以第二种情况讲解，汉字“？”为例，它的Unicode码点为0x20BB7，该码点显然超出了基本平面的范围(0x0000 – 0xFFFF)，因此需要使用四个字节进行表示，首先用0x00BB7–0x10000计算超出部分，然后将其用20个二进制位表示(不足的前面补0)，结果为0001000010 1110110111。接着将高10位映射到U+D800到U+DBFF之间，低10位映射到U+DC00到U+DFFF即可。那么换算一下即（110110 0000000000 + 0001000010），高位转换一下16进制即0xD842，同理低位也是这样运算，得到0xDFB7。因此，得出汉字“？”的UTF-16编码为0xD842 0xDFB7。
UTF-32
UTF-32是固定长度的编码，始终占用4个字节，足以容纳所有的Unicode字符，所以直接存储Unicode编码即可，不需要任何编码转换。浪费了空间，提供了效率。
大小端模式
在了解了前面的各种解码之后，就知道一个字符可能占用多个字节，那么多个字节在计算机中如何进行存储呢？比如字符0xABCD，它的存储格式到底时AB CD，还是CD AB呢？
实际上两者都有可能，并且分别有不同的名字。如果存储为AB CD，则称为Big Endian即大端；如果存储为CD AB，则称为Little Endian即小端。
Big Endian：高字节在前，低字节在后，详细一点，就是将高位的字节放在低地址表示。
Little Endian：低字节在前，高字节在后，详细一点，就是将高位的字节放在高地址表示。
在了解大小端的意思之后，我们稍微科普一下BOM。
BOM
BOM是文档最前面的标记，位于文本文件的开头，一种标记对应一种编码方式。为什么会需要这个东西呢？因为计算机打开文档时，它首先需要获取一些信息，知道用什么编码方式去解码，才能知道文档写的是什么内容。注意：BOM是对Unicode的几种编码而言的。下面我们看一下BOM的标记表，如表47.1.1.3所示：

表47.1.1.3 BOM标记表
47.1.2 字库的生成
有了编码，我们就能可以在计算机上对字符进行操作，但是如果计算机处理完字符后直接以编码的形式输出，我们很难一下子知道究竟是什么图形的字符。因为我们平常看到的都是字符的图形化显示，这里呢，就需要我们提供配套的字符图形。字符图形又称为字模，多个字模组成的文件就叫做字库。当我们为计算机提供了编码和字库的前提下，计算机就可以把字符编码转化成对应的字符图形，我们才能清晰识别。
字模的结构
在前面OLED显示实验章节也有说到字模相关知识，这里我们继续展开详细讲解一下，字模是字符的图形结构，字模的实质就是一个个像素点数据。为了方便处理，我们把字模定义成方块形状的像素点阵，像素点只有0和1两种状态。在单色图像数据中，像素点数值置1时，点亮了该像素点，若像素点数值置0时，熄灭该像素点。“汉字”字模图，如图47.1.2.1所示：

图47.1.2.1 “汉字”字模图
这两个字模的大小都是16*16，计算机要表示这样的图形，只需要16x16个二进制数据位即可，需要使用16x16/8=32个字节保存字模数据。这里存在一个问题，字模数据是从哪里标记为第一个字节呢？我们知道了第一个字节以及字模的走向，我们就可以把生成的点阵数据和字模图像上的小方块进行匹配，更好了解两者的关系。下面我们解密一下，如图47.1.2.2取模方式（从上到下，从左到右）进行取模，这里的取模方式也是和前面的OLED显示实验章节一样的，可以往前面章节翻翻。

图47.1.2.2 取模方式
设置好后，生成的数据如下：
{0x08,0x20,0x06,0x20,0x40,0x3E,0x30,0xC0,0x03,0x01,0x40,0x01,0x78,0x02,
0x47,0x04,0x40,0xC8,0x40,0x30,0x40,0xC8,0x47,0x04,0x78,0x02,0x00,0x01, 0x00,0x01,0x00,0x00},/“汉”,0/
便于大家更好地将点阵数据和图形连接起来，请看图47.1.2.3所示：

图47.1.2.3 点阵数据和图形匹配图
了解了字模的结构之后，我们就需要去生成字库了。我们用到一款由易木雨软件工作室涉及的点阵字库生成器V3.8软件。该软件可以在WINDOWS系统下生成任意点阵大小的ASCII，GB2312(简体中文)、GBK(简体中文)、BIG5(繁体中文)和Unicode等共二十几种编码的字库，不但支持生成二进制文件格式的文件，也可以生成BDF文件，还支持生成图片功能，并支持横向，纵向等多种扫描方式，扫描方式可以根据用户的需求进行增加。该软件的界面如图 47.1.2.4 所示：

图47.1.2.4 点阵字库生成器默认界面
本实验，我们总共要生成3个字库：1212字库、1616字库和2424字库。这里以1616字库为例进行介绍，其他两个字库的制作方法类似。要生成16*16的GBK字库，则需要选择字体大小、选择编码字库、选择字宽和高度、取模方式、存放路径等操作，最后点击创建，就可以开始生成我们需要的字库（.DZK文件），具体设置如图47.1.2.5所示：

图47.1.2.5 生成GBK1616字库的设置方法
注意：电脑端的字体大小与我们生成点阵大小的关系为：
fsize = dsize * 6 / 8
其中，fsize是电脑端字体的大小，dsize是点阵大小（12、16、24等）。所以1616点阵大小对应的是12号字体。
生成完之后，我们把文件名和后缀改成：GBK16.FON。同样的方法，生成1212的点阵库（GBK12.FON）和2424的点阵库（GBK24.FON），总共制作3个字库。
构建字库完成，那我们怎么把字库跟编码连接起来呢？以GBK16.FON为例子，它是根据GBK的编码规则从0X8140开始，逐一建立。因为16*16的点阵大小为32字节，所以在FON文件中第一个32字节的数据就是“ 丂”的字模数据，它的编码是0x8140，而第二个32字节的数据就是“丄”的字模数据，它的编码就是0x8141。在前面讲解GBK的时候，也提到了GBK具有126区，每个区具有190个汉字，那么我们就可以通过计算地址偏移，最终在这个字库里面定位汉字了：
当GBKL<0X7F时：Hp=((GBKH-0x81)*190+GBKL-0X40)*csize；
当GBKL>0X80 时：Hp=((GBKH-0x81)*190+GBKL-0X41)*csize；
其中 GBKH、GBKL 分别代表 GBK 的第一个字节和第二个字节(也就是高位和低位)，Hp 为对应汉字点阵数据在字库里面的起始地址(假设是从0开始存放)，csize代表一个汉字点阵所占的字节数。
这样我们只要得到了汉字的GBK码，就可以得到该汉字点阵在点阵库里面的位置，从而获取其点阵数据，显示这个汉字了。
47.1.3 汉字显示原理
汉字在液晶上的显示原理与前面OLED实验中显示字符的是一样的。汉字在液晶上的显示其实就是一些点的显示与不显示，这就相当于我们的笔一样，有笔经过的地方就画出来，没经过的地方就不画。所以要显示汉字，我们首先要知道汉字的点阵数据，这些数据可以由专门的软件来生成，在前面字库生成已经有讲到如何生成字模与字库了。
在我们前面制作的三个GBK字库的基础上，将它们放在SD卡里，然后通过SD卡，将字库文件复制到外部FLASH芯片NORFLASH里，这样，NORFLASH就相当于一个汉字字库芯片了。
单片机要显示汉字的步骤：汉字内码（GBK/GB2312）→查找点阵库→解析→显示。所以只要我们有了整个汉字库的点阵，就可以把字符图形在单片机上显示出来了。
47.2 硬件设计

  1. 例程功能
    本实验开机的时候先检测norflash中是否已经存在字库，如果存在，则按次序显示汉字(四种字体都显示)。如果没有，则检测SD卡和文件系统，并查找SYSTEM文件夹下的FONT文件夹，在该文件夹内查找UNIGBK.BIN、GBK12.FON、GBK16.FON、GBK24.FON和GBK32.FON（这几个文件的由来，见STM32H750开发指南）。在检测到这些文件之后，就开始更新字库，更新完毕才开始显示汉字。通过按按键KEY0，可以强制更新字库。
    LED0闪烁，提示程序运行。
  2. 硬件资源
    1）RGB灯
    RED ：LED0 - PB4
    2）正点原子2.8/3.5/4.3/7/10寸TFTLCD模块(仅限MCU屏，16位8080并口驱动)
    3）串口1 (PA9/PA10连接在板载USB转串口芯片CH340上面)
    4）SD卡，通过SDMMC1(SDMMC_D0D4(PC8PC11)，SDMMC_SCK(PC12)，
    SDMMC_CMD(PD2))连接
    5）norflash(QSPI FLASH芯片，连接在QSPI上)
    6）独立按键
    KEY0 - PA1
    47.3 程序设计
    47.3.1 程序流程图

图 47.3.1.1汉字显示实验程序流程图
47.3.2 程序解析

  1. TEXT代码
    这里我们只讲解核心代码，详细的源码请大家参考光盘本实验对应源码。TEXT驱动源码包括四个文件：text.c、text.h、fonts.c和fonts.h。
    汉字显示实验代码主要分为两部分：一部分就是对字库的更新，另一部分就是对汉字的显示。字库的更新代码放在font.c和font.h文件中，汉字的显示代码就放在text.c和text.h中。
    下面我们介绍一下有关字库操作的代码，首先我们先看一下fonts.h文件中字库信息结构体定义，其代码如下：
/* 字库信息结构体定义* 用来保存字库基本信息，地址，大小等*/
__packed typedef struct
{uint8_t  fontok;               /* 字库存在标志，0XAA，字库正常；其他，字库不存在 */uint32_t ugbkaddr;           /* unigbk的地址 */uint32_t ugbksize;           /* unigbk的大小 */uint32_t f12addr;            /* gbk12地址 */uint32_t gbk12size;            /* gbk12的大小 */uint32_t f16addr;             /* gbk16地址 */uint32_t gbk16size;            /* gbk16的大小 */uint32_t f24addr;             /* gbk24地址 */
uint32_t gbk24size;         /* gbk24的大小 */  uint32_t f32addr;               /* gbk32地址 */uint32_t gbk32size;            /* gbk32的大小 */
} _font_info;

这个结构体用于记录字库的首地址以及字库大小等信息，总共占用41个字节，第一个字节用来标识字库是否OK，其他的用来记录地址和文件大小。因为我们将NORFLASH的前800KB（占200个扇区）字节用作代码区，紧接着就是2004KB（占501个扇区）的内存空间用作SPB数据区，然后就是UNIGBK码表和字库数据区，存储位置是从NORFLASH芯片的第701个扇区开始，到第2239个扇区，总共6156KB字节，最后，NORFLASH芯片仅剩下7424KB的空间地址，用作文件系统区。
下面介绍font.c文件几个重要的函数。
字库初始化函数也是利用其存储顺序，进行检查字库，其定义如下：

/*** @brief       初始化字体* @param       无* @retval      0, 字库完好; 其他, 字库丢失;*/
uint8_t fonts_init(void)
{uint8_t t = 0;while (t < 10)  /* 连续读取10次,都是错误,说明确实是有问题,得更新字库了 */{t++;
/* 读出ftinfo结构体数据 */norflash_read((uint8_t *)&ftinfo, FONTINFOADDR, sizeof(ftinfo)); if (ftinfo.fontok == 0XAA){break;}delay_ms(20);}if (ftinfo.fontok != 0XAA){return 1;}return 0;
}

该函数就是从NORFLASH芯片中，701*4096地址开始往后的41个字节的数据读取出来，进而判断字库结构体ftinfo的字库标记fontok是否为AA，确定字库是否完好。
有人会有疑问，ftinfo.fontok在哪里赋值AA呢？肯定是字库更新完毕后，给该标记赋值的，那下面就来看一下是不是这样子，字库更新函数定义如下：

/*** @brief       更新字体文件*   @note      所有字库一起更新(UNIGBK,GBK12,GBK16,GBK24,GBK32)* @param       x, y    : 提示信息的显示地址* @param       size    : 提示信息字体大小* @param       src     : 字库来源磁盘*   @arg                 "0:", SD卡;*   @Arg                 "1:", FLASH盘*   @arg                 "2:", U盘* @param       color   : 字体颜色* @retval      0, 成功; 其他, 错误代码;*/
uint8_t fonts_update_font(uint16_t x, uint16_t y, uint8_t size,
uint8_t *src, uint16_t color)
{uint8_t *pname;uint32_t *buf;uint8_t res = 0;uint16_t i, j;FIL *fftemp;uint8_t rval = 0;res = 0XFF;ftinfo.fontok = 0XFF;pname = mymalloc(SRAMIN, 100);  /* 申请100字节内存 */buf = mymalloc(SRAMIN, 4096);   /* 申请4K字节内存 */fftemp = (FIL *)mymalloc(SRAMIN, sizeof(FIL));  /* 分配内存 */if (buf == NULL || pname == NULL || fftemp == NULL){myfree(SRAMIN, fftemp);myfree(SRAMIN, pname);myfree(SRAMIN, buf);return 5;   /* 内存申请失败 */}for (i = 0; i < 5; i++) /* 先查找文件UNIGBK,GBK12,GBK16,GBK24,GBK32是否正常 */{strcpy((char *)pname, (char *)src);             /* copy src内容到pname */strcat((char *)pname, (char *)FONT_GBK_PATH[i]);     /* 追加具体文件路径 */res = f_open(fftemp, (const TCHAR *)pname, FA_READ);/* 尝试打开 */if (res){rval |= 1 << 7; /* 标记打开文件失败 */break;            /* 出错了,直接退出 */}}myfree(SRAMIN, fftemp);      /* 释放内存 */if (rval == 0)              /* 字库文件都存在. */
{/* 提示正在擦除扇区 */lcd_show_string(x, y, 240, 320, size, "Erasing sectors... ", color);    for (i = 0; i < FONTSECSIZE; i++)         /* 先擦除字库区域,提高写入速度 */{fonts_progress_show(x + 20 * size / 2, y, size, FONTSECSIZE, i,
color);         /* 进度显示 */norflash_ex_read((uint8_t *)buf, ((FONTINFOADDR / 4096) + i) * 4096,
4096);          /* 读出整个扇区的内容 */for (j = 0; j < 1024; j++)             /* 校验数据 */{if (buf[j] != 0XFFFFFFFF)break;     /* 需要擦除 */}if (j != 1024){/* 需要擦除的扇区 */norflash_ex_erase_sector((FONTINFOADDR / 4096) + i); }}for (i = 0; i < 5; i++) /* 依次更新UNIGBK,GBK12,GBK16,GBK24,GBK32 */{lcd_show_string(x, y, 240, 320, size, FONT_UPDATE_REMIND_TBL[i],
color);strcpy((char *)pname, (char *)src);     /* copy src内容到pname */strcat((char *)pname, (char *)FONT_GBK_PATH[i]);/* 追加具体文件路径 */res = fonts_update_fontx(x + 20 * size / 2, y, size, pname, i,
color);    /* 更新字库 */if (res){myfree(SRAMIN, buf);myfree(SRAMIN, pname);return 1 + i;}}/* 全部更新好了 */ftinfo.fontok = 0XAA;
/* 保存字库信息 */norflash_ex_write((uint8_t *)&ftinfo, FONTINFOADDR, sizeof(ftinfo)); }myfree(SRAMIN, pname);  /* 释放内存 */myfree(SRAMIN, buf);return rval;              /* 无错误. */
}

函数的实现：动态申请内存→尝试打开文件(UNIGBK、GBK12、GBK16、GBK24和GBK32)，确定文件是否存在→擦除字库→依次更新UNIGBK、GBK12、GBK16、GBK24和GBK32→写入ftinfo结构体信息。
在字库更新函数中能直接看到的是ftinfo.fontok成员被赋值，而其他成员在单个字库更新函数中被赋值，接下来分析一下更新某个字库函数，其代码如下：

/*** @brief       更新某一个字库* @param       x, y    : 提示信息的显示地址* @param       size    : 提示信息字体大小* @param       fpath   : 字体路径* @param       fx      : 更新的内容*   @arg                 0, ungbk;*   @Arg                 1, gbk12;*   @arg                 2, gbk16;*   @arg                 3, gbk24;*   @arg                 4, gbk32;* @param       color   : 字体颜色* @retval      0, 成功; 其他, 错误代码;*/
static uint8_t fonts_update_fontx(uint16_t x, uint16_t y, uint8_t size,
uint8_t *fpath, uint8_t fx, uint16_t color)
{uint32_t flashaddr = 0;FIL *fftemp;uint8_t *tempbuf;uint8_t res;uint16_t bread;uint32_t offx = 0;uint8_t rval = 0;fftemp = (FIL *)mymalloc(SRAMIN, sizeof(FIL));  /* 分配内存 */if (fftemp == NULL)rval = 1;tempbuf = mymalloc(SRAMIN, 4096);                 /* 分配4096个字节空间 */if (tempbuf == NULL)rval = 1;res = f_open(fftemp, (const TCHAR *)fpath, FA_READ);if (res)rval = 2;   /* 打开文件失败 */if (rval == 0){switch (fx){case 0: /* 更新 UNIGBK.BIN */
/* 信息头之后，紧跟UNIGBK转换码表 */ftinfo.ugbkaddr = FONTINFOADDR + sizeof(ftinfo);    ftinfo.ugbksize = fftemp->obj.objsize;    /* UNIGBK大小 */flashaddr = ftinfo.ugbkaddr;break;case 1: /* 更新 GBK12.BIN */
/* UNIGBK之后，紧跟GBK12字库 */ftinfo.f12addr = ftinfo.ugbkaddr + ftinfo.ugbksize; ftinfo.gbk12size = fftemp->obj.objsize;    /* GBK12字库大小 */flashaddr = ftinfo.f12addr;                 /* GBK12的起始地址 */break;case 2: /* 更新 GBK16.BIN */
/* GBK12之后，紧跟GBK16字库 */ftinfo.f16addr = ftinfo.f12addr + ftinfo.gbk12size; ftinfo.gbk16size = fftemp->obj.objsize;  /* GBK16字库大小 */flashaddr = ftinfo.f16addr;                /* GBK16的起始地址 */break;case 3: /* 更新 GBK24.BIN */
/* GBK16之后，紧跟GBK24字库 */ftinfo.f24addr = ftinfo.f16addr + ftinfo.gbk16size; ftinfo.gbk24size = fftemp->obj.objsize; /* GBK24字库大小 */flashaddr = ftinfo.f24addr;               /* GBK24的起始地址 */break;case 4: /* 更新 GBK32.BIN */
/* GBK24之后，紧跟GBK32字库 */ftinfo.f32addr = ftinfo.f24addr + ftinfo.gbk24size;ftinfo.gbk32size = fftemp->obj.objsize; /* GBK32字库大小 */flashaddr = ftinfo.f32addr;               /* GBK32的起始地址 */break;}while (res == FR_OK)   /* 死循环执行 */{res = f_read(fftemp, tempbuf, 4096, (UINT *)&bread);    /* 读取数据 */if (res != FR_OK)break;     /* 执行错误 *//* 从0开始写入bread个数据 */norflash_ex_write(tempbuf, offx + flashaddr, bread); offx += bread;
/* 进度显示 */fonts_progress_show(x, y, size, fftemp->obj.objsize, offx, color); if (bread != 4096)break;    /* 读完了. */}f_close(fftemp);}myfree(SRAMIN, fftemp);     /* 释放内存 */myfree(SRAMIN, tempbuf);    /* 释放内存 */return res;
}

单个字库更新函数，主要是对把字库从SD卡中读取出数据，写入NORFLASH。同时把字库大小和起始地址保存在ftinfo结构体里，在前面的整个字库更新函数中使用函数：
norflash_write((uint8_t *)&ftinfo,FONTINFOADDR,sizeof(ftinfo)); /保存字库信息/
结构体的所有成员一并写入到那41个字节。有了这个字库信息结构体，就能很容易进行定位。结合前面的说到的根据地址偏移寻找汉字的点阵数据，我们就可以开始真正把汉字搬上屏幕中去了。
首先我们肯定需要获得汉字的GBK码，这里MDK已经帮我们实现了。这里用一个例子说明：

在这里可以看出MDK识别汉字的方式是GBK码，换句话来说就是MDK自动会把汉字看成是两个字节表示的东西。知道了要表示的汉字和其GBK码，那么就可以去找对应的点阵数据。在text.c文件中，我们就定义了一个获取汉字点阵数据的函数，其定义如下：

/*** @brief       获取汉字点阵数据* @param       code  : 当前汉字编码(GBK码)* @param       mat   : 当前汉字点阵数据存放地址* @param       size  : 字体大小*   @note      size大小的字体,其点阵数据大小为: (size / 8 + ((size % 8) ? 1 : 0))
* (size)  字节* @retval      无*/
static void text_get_hz_mat(unsigned char *code, unsigned char *mat,
uint8_t size)
{unsigned char qh, ql;unsigned char i;
unsigned long foffset;
/* 得到字体一个字符对应点阵集所占的字节数 */uint8_t csize = (size / 8 + ((size % 8) ? 1 : 0)) * (size); qh = *code;ql = *(++code);if (qh < 0x81 || ql < 0x40 || ql == 0xff || qh == 0xff)   /* 非 常用汉字 */{for (i = 0; i < csize; i++){*mat++ = 0x00;  /* 填充满格 */}return;     /* 结束访问 */}if (ql < 0x7f){ql -= 0x40; /* 注意! */}else{ql -= 0x41;}qh -= 0x81;foffset = ((unsigned long)190 * qh + ql) * csize;   /* 得到字库中的字节偏移量 */switch (size){case 12:norflash_ex_read(mat, foffset + ftinfo.f12addr, csize);break;case 16:norflash_ex_read(mat, foffset + ftinfo.f16addr, csize);break;case 24:norflash_ex_read(mat, foffset + ftinfo.f24addr, csize);break;case 32:norflash_ex_read(mat, foffset + ftinfo.f32addr, csize);break;}
}

函数实现的依据就是前面47.1.2小节讲到的两条公式：
当GBKL<0X7F时：Hp=((GBKH-0x81)*190+GBKL-0X40)*csize；
当GBKL>0X80时：Hp=((GBKH-0x81)*190+GBKL-0X41)*csize；
目标汉字的GBK码满足上面两条公式其一，就会得出与一个GBK对应的汉字点阵数据的偏移。在这个基础上，通过判断汉字的大小，就可以从对应的字库提取目标汉字点阵数据。
在获取到点阵数据后，接下来就可以进行汉字显示，下面看一下汉字显示函数，其定义如下：

/*** @brief       显示一个指定大小的汉字* @param       x,y   : 汉字的坐标* @param       font  : 汉字GBK码* @param       size  : 字体大小* @param       mode  : 显示模式*   @note              0, 正常显示(不需要显示的点,用LCD背景色填充,即g_back_color)*   @note              1, 叠加显示(仅显示需要显示的点, 不需要显示的点, 不做处理)* @param       color : 字体颜色* @retval      无*/
void text_show_font(uint16_t x, uint16_t y, uint8_t *font, uint8_t size,     uint8_t mode, uint16_t color)
{uint8_t temp, t, t1;uint16_t y0 = y;
uint8_t *dzk;
/* 得到字体一个字符对应点阵集所占的字节数 */uint8_t csize = (size / 8 + ((size % 8) ? 1 : 0)) * (size); if (size != 12 && size != 16 && size != 24 && size != 32){return;     /* 不支持的size */}dzk = mymalloc(SRAMIN, size);          /* 申请内存 */if (dzk == 0) return;                   /* 内存不够了 */text_get_hz_mat(font, dzk, size);    /* 得到相应大小的点阵数据 */for (t = 0; t < csize; t++){temp = dzk[t];                      /* 得到点阵数据 */for (t1 = 0; t1 < 8; t1++){if (temp & 0x80){lcd_draw_point(x, y, color);          /* 画需要显示的点 */}else if (mode == 0)     /* 如果非叠加模式, 不需要显示的点,用背景色填充 */{lcd_draw_point(x, y, g_back_color);  /* 填充背景色 */}temp <<= 1;y++;if ((y - y0) == size){y = y0;x++;break;}}}myfree(SRAMIN, dzk);    /* 释放内存 */
}

汉字显示函数通过调用获取汉字点阵数据函数text_get_hz_mat就获取到点阵数据，使用lcd画点函数把点阵数据中“1”的点都画出来，最终会LCD显示你所要表示的汉字。
其他函数就不多讲解，大家可以自行消化。
2. main.c代码
main.c代码如下：

int main(void)
{uint32_t fontcnt;uint8_t i, j;uint8_t fontx[2];   /* GBK码 */uint8_t key, t;sys_cache_enable();                    /* 打开L1-Cache */HAL_Init();                              /* 初始化HAL库 */sys_stm32_clock_init(240, 2, 2, 4);    /* 设置时钟, 480Mhz */delay_init(480);                          /* 延时初始化 */usart_init(115200);                      /* 串口初始化为115200 */usmart_dev.init(240);                     /* 初始化USMART */mpu_memory_protection();                 /* 保护相关存储区域 */led_init();                               /* 初始化LED */lcd_init();                             /* 初始化LCD */key_init();                                 /* 初始化按键 */my_mem_init(SRAMIN);                     /* 初始化内部内存池(AXI) */my_mem_init(SRAM12);                     /* 初始化SRAM12内存池(SRAM1+SRAM2) */my_mem_init(SRAM4);                     /* 初始化SRAM4内存池(SRAM4) */my_mem_init(SRAMDTCM);                  /* 初始化DTCM内存池(DTCM) */my_mem_init(SRAMITCM);                /* 初始化ITCM内存池(ITCM) */exfuns_init();                            /* 为fatfs相关变量申请内存 */f_mount(fs[0], "0:", 1);              /* 挂载SD卡 */f_mount(fs[1], "1:", 1);               /* 挂载FLASH */while (fonts_init())                   /* 检查字库 */{UPD:lcd_clear(WHITE);                   /* 清屏 */lcd_show_string(30, 30, 200, 16, 16, "STM32", RED);while (sd_init())                  /* 检测SD卡 */{lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, "SD Card Failed!", RED);delay_ms(200);lcd_fill(30, 50, 200 + 30, 50 + 16, WHITE);delay_ms(200);}lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, "SD Card OK", RED);lcd_show_string(30, 70, 200, 16, 16, "Font Updating...", RED);key = fonts_update_font(20, 90, 16, (uint8_t *)"0:", RED);  /* 更新字库 */while (key)   /* 更新失败 */{lcd_show_string(30, 90, 200, 16, 16, "Font Update Failed!", RED);delay_ms(200);lcd_fill(20, 90, 200 + 20, 90 + 16, WHITE);delay_ms(200);}lcd_show_string(30, 90, 200, 16, 16, "Font Update Success!   ", RED);delay_ms(1500);lcd_clear(WHITE);/* 清屏 */}text_show_string(30, 30, 200, 16, "正点原子STM32开发板", 16, 0, RED);text_show_string(30, 50, 200, 16, "GBK字库测试程序", 16, 0, RED);text_show_string(30, 70, 200, 16, " ATOM@ALIENTEK", 16, 0, RED);text_show_string(30, 90, 200, 16, "按KEY0,更新字库", 16, 0, RED);text_show_string(30, 130, 200, 16, "内码高字节:", 16, 0, BLUE);text_show_string(30, 150, 200, 16, "内码低字节:", 16, 0, BLUE);text_show_string(30, 170, 200, 16, "汉字计数器:", 16, 0, BLUE);text_show_string(30, 200, 200, 32, "对应汉字为:", 32, 0, BLUE);text_show_string(30, 232, 200, 24, "对应汉字为:", 24, 0, BLUE);text_show_string(30, 256, 200, 16, "对应汉字(16*16)为:", 16, 0, BLUE);text_show_string(30, 272, 200, 12, "对应汉字(12*12)为:", 12, 0, BLUE);while (1){fontcnt = 0;for (i = 0x81; i < 0xff; i++)       /* GBK内码高字节范围为0X81~0XFE */{fontx[0] = i;lcd_show_num(118, 130, i, 3, 16, BLUE);  /* 显示内码高字节 */
/* GBK内码低字节范围为 0X40~0X7E, 0X80~0XFE) */for (j = 0x40; j < 0xfe; j++){if (j == 0x7f)continue;fontcnt++;lcd_show_num(118, 150, j, 3, 16, BLUE);         /* 显示内码低字节 */lcd_show_num(118, 170, fontcnt, 5, 16, BLUE);  /* 汉字计数显示 */fontx[1] = j;text_show_font(30 + 176, 200, fontx, 32, 0, BLUE);text_show_font(30 + 132, 232, fontx, 24, 0, BLUE);text_show_font(30 + 144, 256, fontx, 16, 0, BLUE);text_show_font(30 + 108, 272, fontx, 12, 0, BLUE);t = 200;while (t--)   /* 延时,同时扫描按键 */{delay_ms(1);key = key_scan(0);if (key == KEY0_PRES){goto UPD;   /* 跳转到UPD位置(强制更新字库) */}}LED0_TOGGLE();}}}
}

main函数实现了我们在硬件设计例程功能所表述的一致，至此整个软件设计就完成了。
47.4 下载验证
本例程支持1212、1616、2424和3232四种字体的显示，将程序下载到开发板后，可以看到LED0不停的闪烁，提示程序已经在运行了。LCD开始显示四种大小的汉字及内码如图47.4.1所示：

图47.4.1 汉字显示实验显示效果
一开始就显示汉字，是因为板子在出厂的时候都是测试过的，里面刷了综合测试程序，已经把字库写入到NORFLASH里面，所以并不会提示更新字库。如果你想要更新字库，就需要先找一张SD卡，把A盘资料\5，SD卡根目录文件 文件夹下面的SYSTEM文件夹拷贝到SD卡根目录下，插入开发板，并按复位，之后，在显示汉字的时候，按下KEY0，就可以开始更新字库。字库更新界面如图47.4.2所示：

图47.4.2汉字字库更新界面
此外我们还可以使用USMART来测试该实验。通过USMART调用text_show_string或者text_show_string_middle来实现任意位置显示任何字符串，有兴趣的朋友可以尝试一下。

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