点阵字体显示系列之一：ASCII码字库的显示

起因：

早在阅读tslib源代码时就注意到里面有font_8x8.c和font_8x16.c两个文件(后来才得知，它们来自Linux内核，具体目录是./drivers/video/console)，它们包含了在屏幕上显示所需的所有字符(当然，是可打印字符)，由此也看了一下tslib显示字符的代码。对将来在触摸屏上显示汉字有所帮助，——这是后话，暂且按下不提。

上面所说的字符当然是ASCII码了，这种编码学过计算机的人可能会很熟悉，就不多讲了。本文所述者，就是通过ASCII码字库文件(网上有下载)和上面提到的其中之一的文件在终端上显示ASCII字符。这也为研究汉字显示打下基础(此为假话，写文章及做作所需也，实际上本文作者是先研究汉字显示再研究ASCII码显示的，勿模仿，切切)。

本文中使用的字库是8x16，每个字符占用内存空间为16字节(后面不再提及)，文中显示字符所做工作有下面几步(显示汉字也差不多，当然，这又是后话 )：

1、打开字库文件(似乎是废话)；

2、计算出要打印的字符在字库文件中的偏移量(亦即网上所说的“寻址”)；

3、将这个偏移地址的数据(16字节)读取缓冲区中；

4、显示这个缓冲区，为1者打印，为0者留空。(由于是在终端上显示，因此，可以使用如“#”、“*”等字符代替。)

先说说如何找到某个字符在字库文件中的偏移量。字库里的字符排序是符合ASCII码顺序的，而每个字符占16字节，因此，将要打印的字符与16相乘，便得到这个字符在字库中的位置了，这个位置之后的16个字节的数据，就是这个字符了。比如大写字母“A”，十六进制是0x41(“A”还是十进制的65、八进制的101，其实都是一回事)，它与0x10(十进制的16)相乘，得到0x410(计算机中使用十六进制十分方便，对于某些试题要求计算出某地址的十进制，我表示不理解，既不直观，又不方便，还容易出错)。使用十六进制编辑器(用UE相信会更方便些)查看这个偏移量，会发现有如下数据：

$ hexdump -C ../HZK/ASC16 | grep 410
00000410 00 00 10 38 6c c6 c6 fe c6 c6 c6 c6 00 00 00 00 |...8l...........|

所谓的字库，里面就是一些二进制数据。我们看看上面得到“A”的16个字节数据显示效果是怎样的。将上面的十六进制数据按二进制输出，一个字节一行，共占16行，如下：

00000000
00000000
00010000
00111000
01101100
11000110
11000110
11111110
11000110
11000110
11000110
11000110
00000000
00000000
00000000
00000000

不直观，将出现0的地方留空，则变成如下形状(受网页影响，为美观起见进行调整，虽非实际中二进制所示，但形状是一致的)：

      1
    111
11 11
11      11
11      11
1111111
11      11
11      11
11      11
11      11

上面的便是传说中的“A”了。

下面就用代码读取字库信息，并显示出来。完整代码如下：

/***************************************************
源代码文件编码：ANSI
测试环境编码：zh_CN.UTF-8、zh_CN.gd2312
* ************************************************/

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/stat.h>
#include<sys/types.h>
#include<fcntl.h>
#include<stdlib.h>
#include<errno.h>
#include<string.h>

#ifdef DEBUG
#define debug(fmt, ...) printf(fmt, #__VA_ARGS__)
#else
#define debug(fmt, ...)
#endif

void display_font_ascii(char *asc)
{
        int i, j;
        debug("=================/n");
        for(i=0;i<16;i++)
        {
                for(j=0;j<8;j++)
                {
                        /* 逐位相与，为1者打印“*”，否则打印空格 */
                        if(asc[i] & (0x80>>j))
                                printf("*");
                        else
                                printf(" ");
                }
                printf("/n");
        }
        debug("=================/n");
}

int main()
{
        int i;
        unsigned char *p;
        unsigned char asciicode[] = "Ab";
        unsigned long offset;
        FILE *asc;
        char ascii[16];

if((asc=fopen("ASC16","rb"))==NULL)
        {
                perror("Can't Open ASC16");
                exit(0);
        }

/* ASCII字库文件 */
        for (i = 0; i < sizeof(asciicode)-1; i++)
        {
                debug("%c %x/n", asciicode[i], asciicode[i]); /* 打印数值 */
                offset = asciicode[i]*16;
                debug("offset: %x/n", offset); /* 打印偏移量 */
                fseek(asc,offset,SEEK_SET);
                fread(ascii,16,1,asc);              /* 读取16字节 */
                display_font_ascii(ascii);        /* 显示 */
        }
        fclose(asc);

return 0;
}

由于是示意性代码，不必纠结于代码优化、代码风格等等问题。效果(同样进行了调整)如下：

$ ./a.out


      *
    ***
** **
**      **
**      **
*******
**      **
**      **
**      **
**      **






***
**
**
****
** **
**    **
**    **
**    **
**    **
*****

还有另一种方法，不读取字库，而是将所有的字符存放于某个数组中，比如像font_8x16.c文件中的fontdata_8x16数组。这里假设数组为ascii_code，那么，上面的代码只需修改一小部分，如下：

for (i = 0; i < sizeof(asciicode)-1; i++)
{
  debug("%c %x/n", asciicode[i], asciicode[i]);
  offset = asciicode[i]* 16; // 寻址
  p = ascii_code+offset;    // 查找字符在ascii_code数组中的偏移量
  debug("offset: %x/n", offset);
  display_font_ascii(p);
}

效果是一样的，所不同的是，前一种方法需要读取字库文件，后一种方法直接在内存中读取，完整的ASCII码占用空间为4KB。不过，ASCII中可打印的字符共96个(经过认真数那些可打印的字符，发现实际上是95个(即32号到126号)，这里将127号算上了，具体的请搜索一下ASCII)，占用空间为96*16，即1536字节。由于前面0x20(即32)个字符在显示中没有用到，因此是可以去掉的，这样一来，寻址方式又稍有不同，如下：

for (i = 0; i < sizeof(asciicode)-1; i++)
{
  debug("%c %x/n", asciicode[i], asciicode[i]);
  offset = (asciicode[i] - 0x20 )* 16; // 寻址
  p = ascii_code+offset;    // 查找字符在ascii_code数组中的偏移量
  debug("offset: %x/n", offset);
  display_font_ascii(p);
}

由于文中涉及知识、代码、字库文件都可以在网络上找到，因此文中就不提供下载了。

资料：

1、ASCII码字库，有多种形式，如8*16、8*12，名称为ASC12、ASC16，搜索一下就能找到。

2、“字库数组”，可以在Linux内核源代码的./drivers/video/console目录下找到很多相关代码文件，如font_8x8.c、font_8x16.c、font_sun8x16.c等等。像font_8x16.c文件，代码中说是由cpi2fnt这个东西产生的，但搜索一下，没什么介绍，英文的又不想去看，对这个东西也就不了解了。

3、可以搜索一下字库生成工具，用这些工具可以生成需要的字库。

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