在esp32(esp8266) 提供软字库显示中文的解决方案-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了在esp32(esp8266) 提供软字库显示中文的解决方案。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

本方案已经开源到了 https://github.com/StarCompute/tftziku ，详细内容请访问Github.

本方案在esp32 下经过测试在tft屏幕上可以正常输出文字，也就是说经过了验证。

说明

缘起

系统结构

软字库的创建

软字库包含的内容：

软字库的格式

字模的格式

软字库在单片机中的使用

在终端输出

通过单片机在tft屏幕显示

说明

本项目是为了在各种单片机使用中创建更方便易用的字库，配合使用了 ``TFT_eSPI`` 进行显示使用，实际上可以用于其他任何点阵屏。

缘起

我们都知道，要在单片机上使用汉字输出，都必须汉字点阵化，然后再集成到单片机中进行输出；然而这里有个弊病，就是你输出的汉字每次都必须使用类似于 PCtoLCD2018 这样的软件来处理，极其不方便；而如果单片机要同上位机进行文字通信的时候，上位机的文字其实不受限的，这个时候采取预处理文字的方式就不行了，虽然我自己采用过像素化进行通信，但是始终觉得非常不便。事实上，文字的调整是个高频的事情，如果每次使用 PCtoLCD2018 来处理实在太繁琐了，因此就产生了一个基本问题：重复修改字体数据，这也同时提出了一个需求：使用软字库。如果时光倒退无数年，会有专门卖 硬件字库 的，以及PC上类似于 UCDOS 这样软字库的东西。单片机上各种中文的显示，大家常见的是U8G2这种东西，但是它的汉字非常不全面，基本用不起来。在使用 Tft_eSPI 的字库工具包 processing 过程中，网上有些教程误导我们先用 processing 创建vlw文件，再去转换成.h文件，最后编译进项目里面去。这是一种完全的误导： - vlw 文件是可以被 tft_espi 项目直接使用的； - 无论是vlw还是.h格式的文件，如果是个别中文的处理毫无意义，而如果是完全的字符(类似于GB2312),这个vlw和.h文件都是非常巨大的，在我的esp32上是无法上传到flash空间中。

基于经验的积累和对于 tft_espi 的部分学习，尝试用自己的方式来创建包含 gb2312 字符集的字库，经过测试后发觉：自己创建的16号字体 GB2312 字符集整体只有507k,这个比vlw文件少了一半的空间占用。

并且， tft_espi 装载自己的vlw字库需要2秒，然后显示对应文字需要0.1x秒左右，而使用我自己创建字库利用tft_espi驱动显示同样的文字只需要0.28秒左右，整体性能提升已经达到了一个相对很高的程度。

从空间占用和显示速度上都b表现出了更优，为了方便大家更方便的进行单片机，所以把这个项目进行开源。

系统结构

软字库的创建

软字库包含的内容：

软字体用 python 进行创建，在本项目中是 getunicode.py ，它是把绝大部分能够显示出来的GB2312字符集包含进来了，然后包括进来了常见的大小写英文字母和字符(从chr(33)=chr(128)),由于 GB18030 的字库太大，所以是不可能使用 GB18030 ,使用了 GB2312 ,我们平常使用的文字基本都在这个字库中，例如“饕餮”这两个字都在GB2312中。

软字库的格式

软字体以x.font方式进行命名，采用纯文本进行存储。
x.font文件被分成了4个部分：
前6位16进制表示总共存储了多少字符；
7-8位用10进制表示存储的是多少号字体，
9-xxxx*5位存储的是字符的unicode编码，为了节省存储空间，一个汉字采取的是u+4位unicode编码；例如"u3001u3002u30fbu02c9u02c7" 是“、。・ˉˇ”对应的存储；每个GB2312字符转化为5个字符进行存储。
xxxx*5+1至xxxx*8存储的是每个字符对应的取字模数据的16进制编码

举例来说，假设我们的字库只有一个 “ 好 “ 字，用16号字体存储，那么它的整体内容如下：

00000116u597d100010fc10041008fc102420242025fe24204820282010202820442084a00040

如果用12好字体存储，那么存储内容如下：:

00000112u597d200027c02040f880490049004fe091005100210051008b00

对比16号和12号字体：:

000001  16  u597d   100010fc10041008fc102420242025fe24204820282010202820442084a00040
000001  12  u597d   200027c02040f880490049004fe091005100210051008b00

000001 表示总共有1个字符 16和12表示存储的字号 u597d 是"好”字的unicode编码再后面分别对应着

100010fc10041008fc102420242025fe24204820282010202820442084a00040

对应

{0x10,0x00,0x10,0xFC,0x10,0x04,0x10,0x08,0xFC,0x10,0x24,0x20,0x24,0x20,0x25,0xFE},
{0x24,0x20,0x48,0x20,0x28,0x20,0x10,0x20,0x28,0x20,0x44,0x20,0x84,0xA0,0x00,0x40},/*"好",0*/

而

200027c02040f880490049004fe091005100210051008b00

对应

{0x20,0x00,0x27,0xC0,0x20,0x40,0xF8,0x80,0x49,0x00,0x49,0x00,0x4F,0xE0,0x91,0x00},
{0x51,0x00,0x21,0x00,0x51,0x00,0x8B,0x00},/*"好",0*/

为了压缩存储内容，把0x10,0x00, 这种直接转化成了1000,这样的化，存储的内容就只有标志16进制格式的五分之二。

如果，这个字库存储的字符是 “你真好看啊!” ,它的整体内容如下：:

00000612u4f60u771fu597du770bu554au00211400140027e024206940a10025402520252029202100230004007fc004003f8020803f8020803f802080ffe011002080200027c02040f880490049004fe091005100210051008b0003c07c0004007fc00800ffe020407fc0a0403fc020403fc00000eee0aa40abc0ad40ad40ab40abc0ea40ac40084008c0000000002000200020002000200000000000200000000000

经过整理后如下：:

000006  12  u4f60   u771f   u597d   u770b   u554a   u0021   1400140027e024206940a10025402520252029202100230004007fc004003f8020803f8020803f802080ffe011002080200027c02040f880490049004fe091005100210051008b0003c07c0004007fc00800ffe020407fc0a0403fc020403fc00000eee0aa40abc0ad40ad40ab40abc0ea40ac40084008c0000000002000200020002000200000000000200000000000

掌握了这种格式的存储，就知道了如何获取到对应的内容，值得特别说明的是，为了方便计算，字模的16进制数据采取的是8位一个存储，12号字体其实可以认为是12*12个像素,但是存储的时候为了某种方便采取了16*12这种方式；所以一定程度来讲，这个字库还有压缩和提升性能的潜力可以挖掘；

在创建字库的时候，如果字符集里面有英文字母，将对英文字母补00进行操作，例如上面的"!" 它的unicode编码系统生产的是"u21",把它补0转换后就是"u0021". 字库中，字符的存储使用 ``u `` 一方面表示这是unicode 编码，另外一方面这个u也骑着分割符的重要作用，它能保证，这段编码被检索的时候不会重复，因为unicode编码不会一样，而如果没有使用 ``u `` ,只是存储编码数字的话肯定会出现某个编码互相组合出现重复这种情况。

字模的格式

经过学习发现 TFT_eSPI 使用的vlw格式字库文件，其实是一种组合式的图片文件，而TFT_eSPI对于每个字符的显示其实就是动态取模。本字库是提前对于字符取模，它采取把对应的字符画到图片上，然后获取每个位置的像素，每8个模编码为16进制。取模顺序是从左到右，从上到下

软字库在单片机中的使用

字体文件在单片机中的使用，其实是一个逆向过程：

上传生成的字库到单片机中
输入要显示的汉字
读取x.font文件，读取前6位，获得总共有多少个字符；
再读取2位，确定字体对应的字号；
读取unicode字符集，判断是否同输入汉字的unicode匹配
利用匹配到的顺序，计算出字模的位置，依照字号获取对应长度的数据
把字模的16进制编码重新编码为二进制
利用TFT_eSPI 的 drawpix 方法把汉字输出到屏幕上（这里会有个方法计算能够显示多少汉字)
字库调用完成

.. 注意:: 英文字符的特殊性暂未处理。

    由于英文基本都是半角符号，中文是全角符号，理论上英文的输出只有中文的一半，但是本字库暂时未处理英文的半角输出问题，全部是全角输出，后续再进行整理。

在终端输出

   String strBinDisplay = getPixBinStrFromString("这是一个软字体的显示你看看再多如何显示出来啊！你说你项羽突然的自我伍佰向天再借五百年");

    // 下面代码在终端输出文字点阵。
    Serial.println(strBinDisplay.length());
    for (int i = 0; i < strBinDisplay.length(); i++)
    {
        if (i % 16 == 0)
        Serial.print("\r\n");
        if (strBinDisplay[i] == '0')
        Serial.print(' ');
        if (strBinDisplay[i] == '1')
        Serial.print(strBinDisplay[i]);
    }

终端显示如下：::

1 111111

1 1

111111 1

1 1 1

1 1 11111111

1 1 1

1 1

1 1 1

1 1 1 1

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1111111 11111

1 1 1

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1 1 1

111 1 1

11111 1 1

1 1 1 1

1 1 1

通过单片机在tft屏幕显示


    // 下面代码在TFT屏幕输出文字
    int pX = 16;
    int pY = 0;
    int fontsize=16; //字号
    int amountDisplay=10; //每行显示多少汉字
    int singleStrPixsAmount=fontsize*fontsize;
    for (int i = 0; i < strBinDisplay.length(); i++)
    {
        // 这里必须有特别的说明，每个字符的像素点总数是singleStrPixsAmount=fontsize*fontsize,如果是16号字体就是256个；
        // 每行显示10个字，那么他们到一点阶段就必须换行，x坐标归0，y坐标必须加上字体对应的像素
        // 对于pX,每显示fontsize个像素后就必须字体归到起始点，注意每显示n字符后，这个起始点就必须加上fontsize*n这个起始值
        // 同时对于换行也必须处理。

        pX=int(i%fontsize)+int(i/(singleStrPixsAmount))*fontsize-int(i/(singleStrPixsAmount*amountDisplay))*fontsize*amountDisplay;

        // 对于pY,每fontsize个像素后+1，每singleStrPixsAmount个像素后归0，同时每换一行，pY要加上fontsize个像素；
        pY =int((i-int(i/singleStrPixsAmount)*singleStrPixsAmount)/fontsize)+int(i/(singleStrPixsAmount*amountDisplay))*fontsize;

        if (strBinDisplay[i] == '1')
        {
        tft.drawPixel(pX, pY, TFT_GREEN);
        }
    }

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