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          Windows矢量字庫應用在嵌入式機頂盒中的設計

          電子設計 ? 2018-09-20 07:31 ? 次閱讀

          引言

          在當前嵌入式系統設計中,廣泛涉及到字符和圖標的顯示。過去的方法通常是使用硬件自帶字庫或者轉換中文操作系統(例如UCDOS)的點陣字庫,但隨著嵌入式開發技術的發展,人們對用戶界的要求也越來截止高,大小固定、字體有限、使用不便的點陣字庫已經難再滿足要求。于是眾多開發人員將目光投向了Windows操作系統豐富的字庫和圖標資源,以Widnows 2000系統為例,其OpenType矢量字庫有基于Unicode內碼的四萬多個字符,特殊符號以及近百種字體可以選用。但是Windows系統結構復雜,難以直接提取矢量字庫,并且矢量字庫解析算法涉及到Micorosoft和Adobe公司OpenType字體專利,這些問題為Windows字庫的使用帶來了很大的困難。

          在參與的DVB-S數字衛星接收機頂盒用戶界面的設計工作中,也遇到了同樣的問題。按照設計要求,需要用到一套完備的,支持包括俄、德、拉丁、阿拉伯等多種語言和特殊符號的小型字庫,但是難以找到合適的現成字庫,在參考了一些商業字模提取軟件的功能后,提出了一種提取Windows矢量字符以及圖標資源的方法,并用Visual C++6.0程序實現。實際應用表明,用本方法生成的字庫字形美觀,字體多樣,完全可以替代商業字庫,同時還具有使用方便,便于擴展等優點。

          1 機頂盒圖文顯示原理

          機頂盒中文字和位圖的顯示是通過OSD(圖文屏顯技術)模塊完成的。傳統的屏顯示OSD主要應用在VCR、LD和電視機上,采用專用的芯片修改屏幕上指定部位的信號的角度和亮度,實現模擬視頻的同步改變,從而達到顯示的目的。含有OSD的視頻輸出信號在屏幕上從底向上以6個層次顯示:邊界顏色、靜止視頻圖像、活動視頻圖像、OSD背窗口、OSD位圖區域和OSD硬件游標。本文介紹的機頂盒系統是基于ST公司的方案,接收機軟件是ST公司為其數字衛星接收機硬件評估板配套提供的。其主芯片采用Sti5518微控制器,內部集成OSD處理單元。OSD功能模塊框圖如圖1所示。

          Windows矢量字庫應用在嵌入式機頂盒中的設計

          OSD功能模塊位于NTSC/PAL/SECAM編碼之前,包括一張顏色查找表(LUTs)、Alpha混合濾波器和控制邏輯單元,所有子功能先于將信息從重建緩沖區傳到SDRAM或與其它靜態圖像混合前執行。

          當要輸出圖文信息時,將字符圖標的位圖信息送至OSD位圖區域的相應位置。OSD位圖區域由其頭部定義,每個OSD頭主要包括OSD顯示短形區域的起始位置、大小及兩個分別指向頂場和底場圖像數據的指針(這是針對隔行掃描顯示方式;對于逐行掃描,這兩個指針向同一塊內存區域),還有一個指向下一個OSD位圖數據頭的指針。由于采用了這種基于指針的OSD數據管理結構,理論上OSD位圖數據塊的數目不受限制,實際上它要受到內存大小的限制。頭部不僅定義了位圖區域的尺寸、位置以及及顏色信息,而且提供了顏色表更新等功能。字符的顏色設置使用OSD處理單元(LUT)的顏色查找表,也稱做調色板。2位的LUT意味著有4種顏色可以選擇,并且位圖中的每個像素僅占有存儲單元的2位。如果是透明文字,還要把第一個像素的調色板顏色值定為透明色掩碼值,這個過程由Alpha混合處理完成。如果輸出像素不在OSD區域,停止處理視頻接口處理器數據;如果輸出像素在OSD區域,OSD數據或OSD和視頻接口處理數據的混合數據經Alpha混合濾波處理后以16位YC(Cb,Cr)格式傳輸。對于調色板顏色值是透明的情況,則直接傳送視頻數據而略過OSD位圖數據。

          OSD的軟件部分可以分為兩部分:硬件抽象層和圖形函數接口。OSD模塊軟件部分為整個系統軟件部分提供一系列的圖形函數接口,是實現圖文顯示的基礎,也是給用戶提供一個方便直觀的圖形文字交互方式的保障。本文中硬件抽象層為ST公司提供的STAPI函數庫,圖形函數接口在中間件的基礎上自行開發。

          由此可見,在機頂盒系統中字符輸出有三個主要步驟:①系統專用字庫的建立;②字符數據的查找;③調用OSD模塊功能將字符在屏幕上輸出。下面介紹如何通過轉換Windows矢量字符,建立一套功能完善,使用方便的字庫系統。

          2 提取矢量字符

          Winodws矢量字庫存儲漢字的矢量圖形。因為存儲的是筆樣條,對于字符做旋轉、縮放、甚至三維拉伸都不會產生失真,但在字符顯示的時候需要計算樣條曲線而增加了計算量。由于嵌入式系統只是針對專一控制應用的系統,處理器的性能和資源還不如PC機,一般使用的仍然是點陣字庫。本文介紹的DVB-S機頂盒系統同樣沒有直接使用矢量字庫;而是通過提取Windows中矢量字庫的方法將矢量字符轉換成相應的點陣信息。在本開發方案中,字庫文件中所有漢字的字模信息和圖標信息被存儲到兩個大的數組中,并作為一個頭文件包含在漢字顯示模塊中。利用計算出的偏移值得到字模數組中的下標,從而得到漢字存放在數組中的字模點陣信息。使用程序存儲器空間做字庫,這在漢字用量不大的情況下是一種較完美的解決方案。本系統中負責屏顯功能的API函烽是STOSD函數庫,里面已把位圖的寬度定義為32像素的整數倍。這是由于系統的內存操作函數只能對16字節整數倍的塊進行拷貝操作,否則內存只能一個字節一個字節地填充,速度非常慢。例如在16色的調色板情況下,無論是24×24點陣還是32×32點陣,基于字符單元寬度統一為32像素。一個寬為32像素,高為28像素的基本字符點陣信息需要一個大小為28字節的整型數組為記錄。以開發方案為例,大小為500字符的24×24點陣小型字庫將需要24 000字節的ROM空間。

          轉換的關鍵是要獲得矢量字庫的點陣信息。程序中,回避了較困難的直接解板矢量字庫問題,巧妙地從PC顯示緩沖區中獲得位映像數據,再將其轉換成OSD模塊函數支持的點陣格式。位圖法轉換矢量字符的算法如下。

          ①把漢字以位圖的形式顯示在指定的32×28的點陣區域內,然后按行提取像素點,每1行以8個像素點為1個字節(1行4個字節),以二進制補碼的形式分別存放在4個字節里。最低字節存放每一點陣行的前8位。每一行結束后將其轉化為十六進制點陣碼并保存于一個整型數組中。

          ②整個字符轉換結束后放在字庫信息文件里,生成一個字符區域地址映射表,為后面的字符分組查找提供方便。同時生成字符寬度、高度、字體、風格以及代碼頁等相關信息。

          西文“特殊”字符(拉丁字符集里的第128~255字符,碼值大于0x80)的轉換是提取矢量字符過程中需要注意的問題。通過VC 6.0開發環境可以把執行文件編譯成Unicode和ASCII兩片版本。對于Unicode內碼版本的應用程序,Windows 2000對其字符的顯示有著很好的支持,但對于ASCII版本的應用程序則存在一定問題。當在應征程序中輸入字符時,因編輯框只支持單字節,系統會將雙字節的Unicode輸入字符重新解釋,造成的后果是程序無法正確接收這些字符,輸出的特殊字符也一律被顯示為“?”。本文的矢量字庫提取程序為了和Win9x操作系統兼容而被設計為ASCII版本。為了解決上述問題,程序沿用了代碼頁的方法。代碼頁是一個內部表,操作系統將字符、數字和標點等符號映射為字符編號,不同的代碼而支持不同國家所使用的字符集。代碼頁通過編號引用,例如,代碼頁932代表日 本字符集,950代表繁體中文字符集。由代碼頁確定字符集,首先把需要轉換的特殊矢量字符編輯后以RTF富文本格式的文本保存,矢量字符提取程序打開RTF文件并插入文本到視圖中,讀取每個特殊字符的值并轉換成十六進制。然后讀取RTF文件內的代碼頁編號和字體,尺寸和風格等標簽。根據代碼頁確定對應的字符集,根據標簽設置顯示字符屬性。最后按一般字符的輸出方法將特殊字符顯示在視圖中。

          3 程序實現

          3.1 功能設計和界面設計

          主程序為MFC生成的SDI單文檔程序。視圖類由CscrollView派生,顯示的字符和位圖可以自由地放大和縮小,當字符超過窗口大小時視圖自動滾動,以滿足提取不同大小庫點陣的需要,用一個RichEditBox控件來接收輸入字符。添加靜態控件,顯示字符點陣的寬、高等信息。在菜單欄分別添加插入位圖、插入圖標、插入特殊字符、字體設置、字體放大和字體縮小等菜單項。

          程序的界面如圖2所示。圖中程序正在提取阿拉伯矢量字符集,使用該程序時直接在該工具的圖形操作界面下輸入需要提取的字符或者插入位圖和圖標。待調整好全部所需的字符圖標后點擊保存,程序自動轉換矢量字符和圖形并生成存入文件。實現的功能有:①能在視圖顯示RichEditBox控件內輸入英文、漢字等矢量字符,并通過圖形設備上下文CDC讀取視圖的點陣信息;②能讀取所有插入RTF文本內的特殊字體點陣信息;③能讀取插入的位圖和圖標點陣信息;④能將點陣信息保存在font.h文件中,并添加字庫索引表和字符寬、高、字體等信息。

          3.2 主要類和模塊

          CfontView為CscrollView派生類,負責字符和圖標的縮放顯示,CfontModule類封裝了字符串操作函數,CtextSetDlg類負責字符屬性的設定。程序中點陣信息的數據、位圖和圖標的數據和字符串數據分別封裝在類CdotMatrix、CimageElemnt和CwordElement中。在主要的模塊函數里,Create_Text_Dot_Matrix和Create_Bmp_Dot_Matrix函數是本程序的核心函數。功能是在內存中形式位映射數據,完成矢量漢字或矢量圖形向點陣數據的轉換。設向量圖型尺寸寬width像素,高height像素,程序流程如下:

          ①計算該位圖對應的緩沖區尺寸。每行長度為:BytePerLine=(width+1)/8,緩沖區大小為Buffersize=BytePerLine*height。

          ②申請內存緩沖區。如果內存不足以容納整 個圖形,則可以分段處理。

          BufferPtr=(unsigned char*)malloc(BufferSize)。

          ③計算坐標點在所申請內存緩沖區的偏移量和屏蔽位。設原點(0,0)在內存中的偏移量為0,則圖中任意一點P(x,y)相對于原點(0,0)的偏移量為

          offset=y*BytePerLine+x/8,該點對應的字節內屏蔽位為mask=0x80》》(X%8)。

          ④讀取點P(x,y)在內存中對應的顏色值Value,讀取所在的字節。

          byte=(unsigned char)*(Bufferptr+offset),取該點對應的位,

          Value=byte & mask最后得到點陣信息,輸出到屏幕或磁盤文件。

          3.3 主程序流程

          主程序流程圖如圖3所示。首先進入響應用戶消息分支,當從編輯框輸入標準漢字或ASCII字符,程序檢查字符同碼判斷字符有效性,若滿足條件則跳至顯示部分;當用戶從外部磁盤插入圖標或位圖圖片,程序直接讀入文件數據;如果插入的是特殊字符則進入RTF格式文本解析部分,得到特殊字符的代碼頁、字體、大小等信息。然后將字符圖標信息在視圖中顯示,此時可通過圖形界面調整字符外觀。通過獲得內存中圖像信息形成位映射數據,計算點陣數據。最后將字庫點陣和索引表、字體、大小等附加信息按頭文件格式保存到字庫文件中。

          Windows矢量字庫應用在嵌入式機頂盒中的設計

          4 結論

          實際應用中,本方法可以有關鍵人物 地提取Windows環境下矢量字庫的字模,滿足嵌入式機頂盒系統的開發需要。字模提取程序具有多種功能,可以生成各種大小風格的字體、符號和圖形點陣信息,從而使機頂盒能利用Windows中豐富的字體和圖像資源,顯示更為精彩的圖形用戶界面。

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          的頭像 Maxim視頻 發表于 10-09 04:07 ? 90次 觀看
          DS28C36安全認證器的安全引導和安全下載

          Xilinx開發平臺擴展功能及FMC連接器的特性

          該視頻訪談中,Avnet、Xilinx 和 Maxim共同探討了 Xilinx 開發平臺和評估板功能....

          的頭像 Maxim視頻 發表于 10-09 03:22 ? 149次 觀看
          Xilinx開發平臺擴展功能及FMC連接器的特性

          金泰克LPDDR3/LPDDR4兩款產品主要用于移動設備的內存芯片

          此前金泰克正式公布了兩款嵌入式產品,用于移動設備的內存芯片,LPDDR3-1866與LPDDR4-3....

          發表于 10-08 17:41 ? 125次 閱讀
          金泰克LPDDR3/LPDDR4兩款產品主要用于移動設備的內存芯片

          單片機和嵌入式設計的區別

          單片機和嵌入式,其實沒有什么標準的定義來區分他們,對于進行過單片機和嵌入式開發的開發者來說,都有他們....

          發表于 10-06 14:39 ? 69次 閱讀
          單片機和嵌入式設計的區別

          單片機和嵌入式設計的區別

          單片機和嵌入式,其實沒有什么標準的定義來區分他們,對于進行過單片機和嵌入式開發的開發者來說,都有他們....

          發表于 10-06 14:39 ? 73次 閱讀
          單片機和嵌入式設計的區別

          單片機和嵌入式設計的區別

          單片機和嵌入式,其實沒有什么標準的定義來區分他們,對于進行過單片機和嵌入式開發的開發者來說,都有他們....

          發表于 10-06 14:39 ? 256次 閱讀
          單片機和嵌入式設計的區別

          LMC058嵌入式IO高速計數器有什么功能?詳細實例講解

          本文介紹了LMC058嵌入式IO高速計數器的功能,同樣也適用于M258。

          的頭像 施耐德自動化 發表于 10-03 11:54 ? 225次 閱讀
          LMC058嵌入式IO高速計數器有什么功能?詳細實例講解

          linux常用命令縮寫和全拼資料免費下載

          pwd:print work directory 打印當前目錄 顯示出當前工作目錄的絕對路徑 ps....

          的頭像 馬哥Linux運維 發表于 10-03 10:58 ? 388次 閱讀
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          如何處理嵌入式中參數的存儲?

          如果有幾個設置參數需要存儲到Flash中,我們一般會怎么存儲呢?將不同的參數都存儲到不同的頁中,還是....

          的頭像 嵌入式資訊精選 發表于 10-03 10:49 ? 237次 閱讀
          如何處理嵌入式中參數的存儲?

          適用于STM32的五大嵌入式操作系統,你要的應有盡有

          各有優劣,根據需求選擇!

          的頭像 嵌入式資訊精選 發表于 10-01 16:25 ? 628次 閱讀
          適用于STM32的五大嵌入式操作系統,你要的應有盡有

          瑞薩電子67億美元收購IDT,兩大重點意圖

          2018年9月11日, 全球領先的半導體解決方案供應商瑞薩電子株式會社與包括傳感器、互聯和無線電源在....

          的頭像 嵌入式資訊精選 發表于 10-01 16:10 ? 668次 閱讀
          瑞薩電子67億美元收購IDT,兩大重點意圖

          淺析嵌入式參數存儲的新方式

          如果有幾個設置參數需要存儲到Flash中,我們一般會怎么存儲呢?將不同的參數都存儲到不同的頁中,還是....

          的頭像 玩轉單片機 發表于 09-30 17:37 ? 489次 閱讀
          淺析嵌入式參數存儲的新方式

          隨著RRAM成為主流,大容量嵌入式內存支持的高智能化系統解決方案面世

          物聯網(IoT)的出現和人類生活對智能設備永不滿足的需求正驅動著傳統智慧在微控制器和嵌入式內存市場的....

          發表于 09-30 16:48 ? 134次 閱讀
          隨著RRAM成為主流,大容量嵌入式內存支持的高智能化系統解決方案面世

          英飛凌推出第二代適用于各式LIN伺服電機控制應用的嵌入式功率器件

          英飛凌科技股份公司(FSE代碼:IFX / OTCQX代碼:IFNNY)近日推出第二代嵌入式功率器....

          發表于 09-30 16:33 ? 889次 閱讀
          英飛凌推出第二代適用于各式LIN伺服電機控制應用的嵌入式功率器件

          基于ARM的嵌入式Linux系統開發技術詳解(完整版)電子教材免費下載

          以嵌入式Linux 系統開發流程為主線,剖析了嵌入式Linux 系統構建的各個環節。從嵌入式系統基礎....

          發表于 09-29 08:00 ? 96次 閱讀
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          如何使用JAVA實現HELLO WORLD入門和一些常見的錯誤分析

           JAVA 語言的編譯程序是javac.exe,是負責解釋執行編譯后的字節碼。編譯是使用javac ....

          發表于 09-28 16:36 ? 41次 閱讀
          如何使用JAVA實現HELLO WORLD入門和一些常見的錯誤分析

          嵌入式未來會因為物聯網的發展而發揮更大的價值

          隨著國家信息化的推進,電子技術也得到了更廣泛的發揮,嵌入式作為一種傳統的電子技術,未來會因為物聯網的....

          發表于 09-28 16:24 ? 195次 閱讀
          嵌入式未來會因為物聯網的發展而發揮更大的價值

          嵌入式FPGA IP問世,為物聯網的應用推進帶來了新的助推力量

          物聯網的發展應用,是以無數量連網的智能設備為硬件基礎,而這些設備所產生的數據要成為有用的信息,則需要....

          發表于 09-28 15:50 ? 215次 閱讀
          嵌入式FPGA IP問世,為物聯網的應用推進帶來了新的助推力量

          STM32 F1xx HAL驅動程序詳細描述資料免費下載

          STMCUBETM是一個意微電子原計劃,通過減少開發的努力、時間和成本來緩解開發者的生活。STM32....

          發表于 09-28 15:30 ? 46次 閱讀
          STM32 F1xx HAL驅動程序詳細描述資料免費下載

          基于51單片機嵌入式系統仿真設計

          傳統的嵌入式系統中,設計周期、硬件和軟件的開發是分開進行的,并在硬件完成后才將系統集成在一起,很多情....

          發表于 09-28 15:28 ? 146次 閱讀
          基于51單片機嵌入式系統仿真設計

          FFMpeg在windows上的演示詳細資料免費下載

          本文檔的主要內容詳細介紹的是FFMpeg在windows上的演示詳細資料免費下載。

          發表于 09-28 08:00 ? 25次 閱讀
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          教你在電腦可以正常使用的情況下重裝系統

          重裝好系統后最好把系統盤根目錄文件夾“Windows.old”里面的文件全部刪了(這個文件夾重裝系統....

          的頭像 C語言編程設計 發表于 09-27 18:21 ? 445次 閱讀
          教你在電腦可以正常使用的情況下重裝系統

          嵌入式ARM開發平臺FS6818M4實驗箱中文使用手冊免費下載

          寫在前邊,據調查很多用戶拿到實驗箱后無從下手,那么我們需要一本引領用戶了解實驗箱,使用實驗箱的基本手....

          發表于 09-27 17:34 ? 47次 閱讀
          嵌入式ARM開發平臺FS6818M4實驗箱中文使用手冊免費下載

          嵌入式Linux是什么?基礎知識,系統環境搭建和綜合應用詳細講解

          本書從嵌入式Linux 的基礎知識、系統環境搭建到綜合應用,共分三個層次深入淺出地為讀者撥開縈繞于嵌....

          發表于 09-27 14:49 ? 52次 閱讀
          嵌入式Linux是什么?基礎知識,系統環境搭建和綜合應用詳細講解

          uCOS教程之嵌入式實時操作系統uCOS-II如何安裝和使用中文版免費下載

          在這一章里將提供三個范例來說明如何使用 μC/OS-II。筆者之所以在本書一開始就寫這一章是為了讓讀....

          發表于 09-27 14:49 ? 53次 閱讀
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          Dev-Cpp 5.11TDM-GCC 4.9.2 Setup C語言開發工具軟件免費下載

          本文檔的主要內容詳細介紹的是Dev-Cpp 5.11TDM-GCC 4.9.2 Setup C語言開....

          發表于 09-27 14:49 ? 42次 閱讀
          Dev-Cpp 5.11TDM-GCC 4.9.2 Setup C語言開發工具軟件免費下載

          數據庫應用程序開發技術資料概述免費下載

          設計和實現一般用戶經過簡單的培訓就能理解和操作的界面,通過界面用戶完成對數據庫數據的訪問要完成上述工....

          發表于 09-26 15:15 ? 34次 閱讀
          數據庫應用程序開發技術資料概述免費下載

          淺析嵌入式C語言的高級用法

          我們需要知道——變量,其實是內存地址的一個抽像名字罷了。在靜態編譯的程序中,所有的變量名都會在編譯時....

          的頭像 嵌入式資訊精選 發表于 09-25 15:44 ? 329次 閱讀
          淺析嵌入式C語言的高級用法
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