Linux基础项目开发1:量产工具——文字系统（四)

前言：

前面我们已经把显示系统，输入系统的框架搭建好了，那么有了输入和显示，显示的内容应该是什么呢？这节就要让我们一起对显示的内容，文字系统进行搭建。

目录

一、数据结构抽象

1.描述一个文字的位图：

2.描述一个字库操作：

3.font_manager.h

二、实现Freetype代码

freetype.c

 三、文字管理

font_manager.c

四、单元测试 

1.font_test.c 

2.disp_manager.c

3.disp_manager.h 

4. common.h

5.unittest下的Makefile

6.font下的Makefile

7.顶层的Makefile 

五、上板测试

 

一、数据结构抽象

 描述字符的方式：1.位置、大小   2.点阵

        点阵可以从固定大小的点阵字体文件中获得，也可以从Freetype的矢量字体文件中获得，所以我们需要抽象出一个结构体用来描述这些字符，一个结构体描述一个文字的位图，一个结构体描述一个字库操作。

1.描述一个文字的位图：

2.描述一个字库操作：

        使用点阵绘制文字时：每个文字的大小一样，前后文件互不影响 ,使用Freetype绘制文字时：大小可能不同，前面文字会影响后面文字

 

对于单个Freetype字符，格式如下 

         我们要抽象出一个结构体FontBitMap，能描述一个“字符”：位置、大小、位图,我们还要抽象出一个结构体FontOpr，能描述字体的操作，比如Freetype的操作、固定点阵字体的操作

3.font_manager.h

#ifndef _FONT_MANAGER_H
#define _FONT_MANAGER_H#include <common.h>typedef struct FontBitMap {int iLeftUpX;int iLeftUpY;int iWidth;int iRows;int iCurOriginX;int iCurOriginY;int iNextOriginX;int iNextOriginY;unsigned char *pucBuffer;
}FontBitMap, *PFontBitMap;typedef struct FontOpr {char *name;int (*FontInit)(char *aFineName);int (*SetFontSize)(int iFontSize);int (*GetFontBitMap)(unsigned int dwCode, PFontBitMap ptFontBitMap);struct FontOpr *ptNext;
}FontOpr, *PFontOpr;void RegisterFont(PFontOpr ptFontOpr);void FontsRegister(void);int SelectAndInitFont(char *aFontOprName, char *aFontFileName);
int SetFontSize(int iFontSize);
int GetFontBitMap(unsigned int dwCode, PFontBitMap ptFontBitMap);#endif

第28行：链表

第30行：注册单个字符库 ，从链表里挑出想要的字库

第32行：在g_ptFonts链表里面挑出来你想要的字体文件

第33行：将找到的字体设置字体大小

第34行：将找到的字体设置位图

为了方便后续使用区域，我们进行如下操作，将区域定义到一个结构体上Region tRegion;

typedef struct FontBitMap {Region tRegion;int iCurOriginX;int iCurOriginY;int iNextOriginX;int iNextOriginY;unsigned char *pucBuffer;
}FontBitMap, *PFontBitMap;

这个 tRegion在disp manager.h中有声明

typedef struct Region {int iLeftUpX;int iLeftUpY;int iWidth;int iHeigh;
}Region, *PRegion;

二、实现Freetype代码

freetype.c

#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 <sys/ioctl.h>
#include <font_manager.h>#include <ft2build.h>
#include FT_FREETYPE_H
#include FT_GLYPH_Hstatic FT_Face g_tFace;
static int g_iDefaultFontSize = 12;static int FreeTypeFontInit(char *aFineName)
{FT_Library    library;int error;error = FT_Init_FreeType( &library );                 /* initialize library */    if (error){printf("FT_Init_FreeType err\n");return -1;}error = FT_New_Face(library, aFineName, 0, &g_tFace ); /* create face object */if (error){printf("FT_New_Face err\n");return -1;}FT_Set_Pixel_Sizes(g_tFace, g_iDefaultFontSize, 0);return 0;
}static int FreeTypeSetFontSize(int iFontSize)
{FT_Set_Pixel_Sizes(g_tFace, iFontSize, 0);return 0;
}static int FreeTypeGetFontBitMap(unsigned int dwCode, PFontBitMap ptFontBitMap)
{int error;FT_Vector pen;FT_Glyph  glyph;pen.x = ptFontBitMap->iCurOriginX * 64; /* 单位: 1/64像素 */pen.y = ptFontBitMap->iCurOriginY * 64; /* 单位: 1/64像素 *//* 转换：transformation */FT_Set_Transform(g_tFace, 0, &pen);/* 加载位图: load glyph image into the slot (erase previous one) */error = FT_Load_Char(g_tFace, dwCode, FT_LOAD_RENDER);if (error){printf("FT_Load_Char error\n");return -1;}ptFontBitMap->pucBuffer = slot->bitmap.buffer;ptFontBitMap->tRegion.iLeftUpX = slot->bitmap_left;ptFontBitMap->tRegion.iLeftUpY = ptFontBitMap->iCurOriginY*2 - slot->bitmap_top;ptFontBitMap->tRegion.iWidth   = slot->bitmap.width;ptFontBitMap->tRegion.iHeigh   = slot->bitmap.rows;ptFontBitMap->iNextOriginX = ptFontBitMap->iCurOriginX + slot->advance.x / 64;ptFontBitMap->iNextOriginY = ptFontBitMap->iCurOriginY;return 0;
}static FontOpr g_tFreetypeOpr = {.name          = "freetype",.FontInit      = FreeTypeFontInit,.SetFontSize   = FreeTypeSetFontSize,.GetFontBitMap = FreeTypeGetFontBitMap,
};void FreetypeRegister(void)
{RegisterFont(&g_tFreetypeOpr);
}
static FontOpr g_tFreetypeOpr

第86~91行：实现FontOpr这个结构体里面的函数

        第87行：之后可以通过freetype这个名字找到FontOpr这个结构体

        第88行：初始化函数

        第89行：自定义设置字符大小

        第90行：得到位图并且设置坐标值

第19行：对应字体文件 

第20行：对应字体大小

static int FreeTypeFontInit(char *aFineName)

第22~44行：进行初始化 

        第27行：初始化freetype库

        第34行：加载字体文件

        第41行：设置默认的字体大小

static int FreeTypeSetFontSize(int iFontSize)

第 46~50行：自定义设置字符大小

给一个字符的编码值如何得到它的位图呢？ 

static int FreeTypeGetFontBitMap(unsigned int dwCode, PFontBitMap ptFontBitMap)

第52~83行：得到位图并且设置坐标值

        第55行：pen用来反推原点

        第57行：记录点阵

        第59、60行：根据位图原点的X和Y坐标反推原点

        第63行：转换

        第66行：加载位图

        第73行：存放点阵

        第75~80行：描述一个文字的位图

void FreetypeRegister(void)

第93~96行： 进行注册，上层font_manager.c提供

 三、文字管理

        我们可能要用到的字体有多种，那么怎么选择用哪个字符呢，所以我们要编写一个程序管理多种字符。

font_manager.c


#include <font_manager.h>
#include <string.h>static PFontOpr g_ptFonts = NULL;
static PFontOpr g_ptDefaulFontOpr = NULL;void RegisterFont(PFontOpr ptFontOpr)
{ptFontOpr->ptNext = g_ptFonts;g_ptFonts = ptFontOpr;
}void FontsRegister(void)
{extern void FreetypeRegister(void);FreetypeRegister();
}int SelectAndInitFont(char *aFontOprName, char *aFontFileName)
{PFontOpr ptTmp = g_ptFonts;while (ptTmp){if (strcmp(ptTmp->name, aFontOprName) == 0)break;ptTmp = ptTmp->ptNext;}if (!ptTmp)return -1;g_ptDefaulFontOpr = ptTmp;return ptTmp->FontInit(aFontFileName);
}int SetFontSize(int iFontSize)
{return g_ptDefaulFontOpr->SetFontSize(iFontSize);
}int GetFontBitMap(unsigned int dwCode, PFontBitMap ptFontBitMap)
{return g_ptDefaulFontOpr->GetFontBitMap(dwCode, ptFontBitMap);
}

实现这四个函数

第6行： 注册的单个字库链表头放到g_ptFonts中

第7行：将22~37行找到的字库名字保存在g_ptDefaulFontOpr中

void RegisterFont(PFontOpr ptFontOpr)

第10~14行：实现与freetype.c链接的链表

void FontsRegister(void)

第16~20行：实现多个字体的注册

        第18行：调用底层代码提供一个注册函数，注册单个字库，从链表里挑出想要的字库

假设你有多个字库，你要选择某一个，要提供一个SelectAndInitFont字体文件

int SelectAndInitFont(char *aFontOprName, char *aFontFileName)

 第22~37行：首先在g_ptFonts链表里面挑出来你想要的字体文件

        aFontOprName表示字库操作的名字，aFontFileName表示字体文件的名字

        第24行：在链表里面挑出来

        第27行：表示已经找到了

        第29行：没有找到，继续在链表里的下一个位置找

        第32行：表示不存在

        第35行：如果存在则调用初始化函数

int SetFontSize(int iFontSize)

第39~42行：将找到的字体设置字体大小

int GetFontBitMap(unsigned int dwCode, PFontBitMap ptFontBitMap)

 第44~47行：将找到的字体设置位图

四、单元测试 

1.font_test.c 

#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 <sys/ioctl.h>
#include <stdlib.h>
#include <font_manager.h>
#include <disp_manager.h>#define FONTDATAMAX 4096static const unsigned char fontdata_8x16[FONTDATAMAX] = {//此处点阵省略.........};/*********************************************************************** 函数名称： lcd_put_ascii* 功能描述： 在LCD指定位置上显示一个8*16的字符* 输入参数： x坐标，y坐标，ascii码* 输出参数： 无* 返 回 值： 无***********************************************************************/ 
void lcd_put_ascii(int x, int y, unsigned char c)
{unsigned char *dots = (unsigned char *)&fontdata_8x16[c*16];int i, b;unsigned char byte;for (i = 0; i < 16; i++){byte = dots[i];for (b = 7; b >= 0; b--){if (byte & (1<<b)){/* show */PutPixel(x+7-b, y+i, 0xffffff); /* 白 */}else{/* hide */PutPixel(x+7-b, y+i, 0); /* 黑 */}}}
}int main(int argc, char **argv)
{PDispBuff ptBuffer;int error;FontBitMap tFontBitMap;char *str= "Hello Linux";int i = 0;int lcd_x;int lcd_y;int font_size;if (argc != 5){printf("Usage: %s <font_file> <lcd_x> <lcd_y> <font_size>\n", argv[0]);return -1;}lcd_x = strtol(argv[2], NULL, 0);lcd_y = strtol(argv[3], NULL, 0);font_size  = strtol(argv[4], NULL, 0);DisplayInit();SelectDefaultDisplay("fb");InitDefaultDisplay();ptBuffer = GetDisplayBuffer();FontsRegister();error = SelectAndInitFont("freetype", argv[1]);if (error){printf("SelectAndInitFont err\n");return -1;}SetFontSize(font_size);while (str[i]){/* get bitmap */tFontBitMap.iCurOriginX = lcd_x;tFontBitMap.iCurOriginY = lcd_y;error = GetFontBitMap(str[i], &tFontBitMap);if (error){printf("SelectAndInitFont err\n");return -1;}/* draw on buffer */		DrawFontBitMap(&tFontBitMap,0xff0000);//0xff0000为红色/* flush to lcd/web */		FlushDisplayRegion(&tFontBitMap.tRegion, ptBuffer);lcd_x = tFontBitMap.iNextOriginX;lcd_y = tFontBitMap.iNextOriginY;	i++;}return 0;	
}

第60行：保存字符位图

第61行：想要显示的字符串

第68~72行：打印出具体用法    

                     <font_file>                字体文件

                     <lcd_x> <lcd_y>      显示的位置  

                     <font_size>              字体的大小

第74、75行：将字符串转化成整数传入到lcd_x和lcd_y

第77行：将字符串转化成整数传入到 font_size

第86行：获得显示的设备

第88行：FontsRegister()注册单个字符库 ，从链表里挑出想要的字库

第90行：SelectAndInitFont("freetype", argv[1])去选择freetype字库操作，传入argv[1]字体文件

第97行：SetFontSize设置字体大小

第102、103行：绘制图像的原点 

第104行：GetFontBitMap得到字符位图

第112行：把位图绘制出来，绘制到默认设备中

第115行：绘制的内容刷到LCD或者web上

第118、119行：绘制完后取下一个位图的坐标

2.disp_manager.c

在disp_manager.c中实现位图绘制

void DrawFontBitMap(PFontBitMap ptFontBitMap, unsigned int dwColor)

void DrawFontBitMap(PFontBitMap ptFontBitMap, unsigned int dwColor)
{int i, j, p, q;int x = ptFontBitMap->tRegion.iLeftUpX;int y = ptFontBitMap->tRegion.iLeftUpY;int x_max = x + ptFontBitMap->tRegion.iWidth;int y_max = y + ptFontBitMap->tRegion.iHeigh;int width = ptFontBitMap->tRegion.iWidth;unsigned char *buffer = ptFontBitMap->pucBuffer;//printf("x = %d, y = %d\n", x, y);for ( j = y, q = 0; j < y_max; j++, q++ ){for ( i = x, p = 0; i < x_max; i++, p++ ){if ( i < 0      || j < 0       ||i >= g_tDispBuff.iXres || j >= g_tDispBuff.iYres )continue;//image[j][i] |= bitmap->buffer[q * bitmap->width + p];if (buffer[q * width + p])PutPixel(i, j, dwColor);}}}

3.disp_manager.h 

声明函数DrawFontBitMap

void DrawFontBitMap(PFontBitMap ptFontBitMap, unsigned int dwColor);

头文件包含#include <font_manager.h>

#ifndef _DISP_MANAGER_H
#define _DISP_MANAGER_H#include <common.h>
#include <font_manager.h>typedef struct DispBuff {int iXres;int iYres;int iBpp;char *buff;
}DispBuff, *PDispBuff;typedef struct DispOpr {char *name;int (*DeviceInit)(void);int (*DeviceExit)(void);int (*GetBuffer)(PDispBuff ptDispBuff);int (*FlushRegion)(PRegion ptRegion, PDispBuff ptDispBuff);struct DispOpr *ptNext;
}DispOpr, *PDispOpr;void RegisterDisplay(PDispOpr ptDispOpr);void DisplayInit(void);
int SelectDefaultDisplay(char *name);
int InitDefaultDisplay(void);
int PutPixel(int x, int y, unsigned int dwColor);
int FlushDisplayRegion(PRegion ptRegion, PDispBuff ptDispBuff);
PDispBuff GetDisplayBuffer(void);
void DrawFontBitMap(PFontBitMap ptFontBitMap, unsigned int dwColor);#endif

4. common.h

        因为显示系统和文字系统都需要用到这个区域结构体，所以我们直接把它拿出来定义成一个公共的头文件

#ifndef _COMMON_H
#define _COMMON_H#ifndef NULL
#define NULL (void *)0
#endiftypedef struct Region {int iLeftUpX;int iLeftUpY;int iWidth;int iHeigh;
}Region, *PRegion;#endif

5.unittest下的Makefile

EXTRA_CFLAGS  := 
CFLAGS_file.o := #obj-y += disp_test.o
#obj-y += input_test.o
obj-y += font_test.o

6.font下的Makefile

EXTRA_CFLAGS  := 
CFLAGS_file.o := obj-y += font_manager.o
obj-y += freetype.o

7.顶层的Makefile 


CROSS_COMPILE ?= 
AS		= $(CROSS_COMPILE)as
LD		= $(CROSS_COMPILE)ld
CC		= $(CROSS_COMPILE)gcc
CPP		= $(CC) -E
AR		= $(CROSS_COMPILE)ar
NM		= $(CROSS_COMPILE)nmSTRIP		= $(CROSS_COMPILE)strip
OBJCOPY		= $(CROSS_COMPILE)objcopy
OBJDUMP		= $(CROSS_COMPILE)objdumpexport AS LD CC CPP AR NM
export STRIP OBJCOPY OBJDUMPCFLAGS := -Wall -O2 -g
CFLAGS += -I $(shell pwd)/includeLDFLAGS := -lts -lpthread -lfreetypeexport CFLAGS LDFLAGSTOPDIR := $(shell pwd)
export TOPDIRTARGET := testobj-y += display/
obj-y += input/
obj-y += font/
obj-y += unittest/all : start_recursive_build $(TARGET)@echo $(TARGET) has been built!start_recursive_build:make -C ./ -f $(TOPDIR)/Makefile.build$(TARGET) : built-in.o$(CC) -o $(TARGET) built-in.o $(LDFLAGS)clean:rm -f $(shell find -name "*.o")rm -f $(TARGET)distclean:rm -f $(shell find -name "*.o")rm -f $(shell find -name "*.d")rm -f $(TARGET)

 第20行：链接库

LDFLAGS := -lts -lpthread -lfreetype

 第30~33行：打开这四个文件夹进行make

obj-y += display/
obj-y += input/
obj-y += font/
obj-y += unittest/

五、上板测试

book@100ask:17_font_unittest_ok$ make
book@100ask:17_font_unittest_ok$ cp -r 17_font_unittest_ok/ ~/nfs_rootfs/

[root@100ask:~]#  mount -t nfs -o nolock,vers=3 192.168.5.11:/home/book/nfs_rootfs /mnt
[root@100ask:~]# cd /mnt/
[root@100ask:/mnt/17_font_unittest_ok]# ./test ./simsun.ttc 100 400 100

注意：编译时候要将字库文件一起上传上去

运行效果：

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