VxWorks漢字顯示解決方案
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關鍵詞：VxWorks操作系統 WindML組件 漢字點陣 國標編碼
VxWorks作為嵌入式實時操作系統，在國內應用已非常廣泛，但VxWorks原廠商沒有直接提供完備的漢字顯示解決方案。本文這個熱點論題，通過對VxWorks顯示組件的分析，具體給出一種漢字顯示的方案。
VxWorks的漢字顯示首先需要一種圖形解決方案，只有工作在圖形模式下才可能顯示漢字。VxWorks有三種顯示方案可供選擇。
（1）WindML+Zinc
WindML是Wind River Mutli-media Library的簡稱，其中包含UGL（Universal Graphics Library）。該組件直接控制顯示硬件，主要提供顯示模式設置、標準輸入輸出控制、點線面作圖等函數，編程接口很類似于Torbo C、Borland C里的圖形庫。Zinc基于WindML，提供了類Widnows風格的接口，有各種控件被封裝于內，編程接口很類似于Windows編程。
（2）WindML+Jworks
Jworks提供Java的支持，在VxWorks上啟動Java虛擬機來解釋Java語言；圖形開發編程接口是Java語言，Java虛擬機的圖形實現基于WindML。
（3）Web Server+WindML+Jworks+Browser
Web Werver使顯示編程接口成為編寫網頁，可以通過遠程的Browser來訪問而使設備具有遠程顯示接口，也可以在本機做Browser使設備具有本機顯示接口。該Browser的實現需要WindML或Jworks的支持。
上述方案內，純Web Server的方案不需要本地漢字顯示，只要在網頁上放國標碼或Unicode碼等，由遠程的Browser去實現顯示；其它方案基本上都需要WindML的支持，這是因為VxWorks系統里所有底層的顯示操作都是通過WindML實現的。
2 漢字顯示方案
實現本地漢字顯示的方案一定會涉及到WindML，只是不同的方案對WindML的依賴程度有所不同，一般有如下幾種。
①利用WindML對雙字節編碼的支持，實現對漢字的點陣存儲、點陣獲取、點陣顯示的全過程，并使用WindML的雙字節顯示函數實現漢遼碼到漢字顯示。這種方法使用了系統機制，最根本的解決方法，并使WindML的其它上層組件很方便地實現漢字顯示。
②自己開發點陣存儲、點陣獲取、點陣顯示，改造WindML的雙字節和單字節顯示函數，使其能判斷漢字碼，一旦判斷出漢字碼，則使用自己開發的點陣獲取、點陣顯示等把漢字顯示出來。該方法對點陣的操作更加靈活，適合非標準的點陣算法，或者當開發者已有成熟的點陣操作方法時，把該方法綁接到WindML上。
③完全自己開發一套點陣存儲、點陣獲取、點陣顯示、漢字顯示函數，使用者使用特定的漢字顯示函數把漢字顯示出來。該方法具有最大的靈活性，甚至不理睬WindML的任何機制，直接在上層組件里實現，但這種方法使程序的中英文混合顯示變得復雜，程序可移植性也比較差。
本文將就第一種顯示方案和第一種漢字顯示方案詳細論述WindML的雙字節編碼機制，并利用該機制構建WindML漢字顯示框架，并論述Zinc如何使用該框架。這些機制和思路其實是任何方案都需要考慮的，對繞開WindML的方案也具指導和借鑒意義。
3 WindML的點陣參數
①每個字模都有一個占據的空間，該空間對于點陣字庫里的每個字是一樣大的，所有字符點陣的大小都不應該超過該空間，如果超過，顯示時超出部分將被截掉。相關參數有：
maxAdvance――最大寬度（橫向）大小，以點為單位。
MaxAscent,maxDescent――maxAscent+maxDescend是最大長度（即縱向）大小，兩數的交界決定了一個baseline，maxAscent是baseline以上的長度，maxDescent是baseline以下的部分。Baseline對于定位具體字符點陣的打點起始位置非常重要，另外如果有一行來自同一個字符集的字符串，則這些字符的baseline是在一條線上的。maxAscent+maxDescent有時被稱為字符表高度height，注意要與下面所述的字符高度區別開來。
②每個字符點陣也有一個范圍大小，其大小與每個字符有關。該大小一般不會填滿整個字?？臻g。相關參數有：
width――寬度。
height――高度。
ascent――點陣打點開始位置在baseline之上的偏移，如果是負數，則點陣在baseline之下開始打點。
Ascent和height決定了點陣從字模的多少行開始打點，要打多少行。而列的打點起始位置，固定是0，即字模的最左邊，所以只有width描述打點的寬度。
③字符橫向和縱向都要有額外空間，以防止字符粘接重疊。相關參數有：
leading――行間距。
④對字符的一些變換選項，字符讀取的標志等。相關參數有：
pixelSixe――平均行、列大小。
weight――行、列加粗屬性。
italic――斜體屬性。
spacing――字符行間距屬性。
charSet――字符集標志。
faceName――字符集名稱。
familyName――字符集的家族名稱。
scalable――字符放大縮小比例。
WindML顯示字符時，以maxAscent+maxDescend作為字符高度（不加leading），以width作為字符寬度（不以maxAdvance，不判斷spacing）；根據字符ascent和字符height取出字符點陣數據，進行weight、italic、scalable等運算（很多運算需要用戶開發），然后輸出到屏幕。
4 WindML的點陣存儲結構和操作方法
WindML雙字節編碼顯示的參數和實現思路集中體現在點陣存儲文件的結構上，該文件的框架如下（這些文件在WIND_BASE/target/src/ugl/fonts/bmf目錄下）：
UGL_LOCAL const unsigned char UGL_FAR_DATA
page0Data[]=
{…
/*0x0023('#')*/
0,/*page*/
0x23,/*index*/
0,/*size(MSB)*/
20,/*size(LSB)*/
8,/*width*/
16,/*high*/
14,/*ascent*/
0x00,0x00,0x00,0x00,0x44,0x44,0x44,0xfe,0x44,0x44,0x44,0xfe,0x44,0x44,0x44,0x00,/*數據*/
/*0x0024和其它字符*/
…
/*結束*/
0，0，0，0
}/*西文擴展為雙字節編碼的點陣表*/
/*上表解析：
page+index就是該字符的ASCII編碼，過擴成了雙字節；
size(MSB)+size(LSB)是該字節的點陣信息長度，注意實際描述體的長度是2（2字節page,index）+該長度+1（從0開始編大小，所以從1數據要加1），而ascent之后的真正點陣數據的大小是該大小減4；
width+height是該點陣資料的寬度和高度；
ascent是點陣處在baseline以上的偏移位置，baseline的位置要看整個字符表描述結構的定義；
data是按行掃描得到的點陣資料，是列遞增把行顯示效果排成一個連續空間后，按字節來描述每位的打點狀態；如果行寬是8位的整數倍，不會把位補0去湊8位整數倍 。
字符點陣描述數據依次往下排列，直到以4個0標志結束。
*/
UGL_LOCAL const unsigned char UGL_FAR_DATA
Page1Data[]=
{ 0x81,/*page*/
0x40,/*index*/
0,/*size*/
36,/*size*/
16,/*width*/
16,/*hight*/
14,/*ascent*/
0x00,0x08,0xff,0xfc,0x04,0x00,0x04,0x00,0x08,0x00,0x08,0x10,0x1f,0xf8,0x00,0x10,
0x00,0x10,0x00,0x10,0x00,0x10,0x00,0x10,0x00,0x10,0x02,0x20,0x01,0x40,0x00,0x80,
/*其它字符*/
…
/*結束*/
0，0，0，0
}*/國標碼對應的點陣表*/
/*上表解析：
數據含義與西文表類似，注意字碼是雙字節國標碼*/
UGL_LOCAL const unsigned char *const pageArray[]
{ page0Data,
page1Data,
UGL_NULL
};/*總的點陣資料表*/
/*上表解析：
把分類的點陣資料表匯集成一張表，總表以UGL_NULL結束，注意各個分表是以0，0，0，0結束。
可以把漢字表按GB2312編碼的page分類，構建多個漢字分表，然后把分表指針填入該表。當然，也可以做成一個漢字大表，把指針放在該表，甚至也可以把中西文點陣做成的中西文混合大表，然后把該表指針放在該數組里。
*/
const UGL_BMF_FONT_DESC uglBMFFont_Song_16=
{
/*UGL_FONT_DESC結束*/
{
{16,16}, /*點陣大小*/
{UGL_FONT_BOLD_OFF,UGL_FONT_BOLD_OFF},
/*寬度*/
UGL_FONT_UPRIGHT， /*斜體*/
UGL_FONT_PROPORTIONAL，/*行間距屬性*/
UGL_FONT_UNICODE， /*字符集*/
“Song 16x16Dot”, /*字體名稱*/
“Song” /*字體系列名稱*/
}/*點陣名稱等點陣屬性表*/
/*UGL_BMF_FONT_DESC結構*/
/*點陣表的屬性和位置*/
2， /*行間距*/
14， /*最大上偏移位置*/
2， /*最大下偏移位置*/
14， /*最大寬度*/
pageArray /*字形頁*/
};/*點陣描述結構*/
/*上表解析：
首先是定義屬性表，然后是定義字模和間距，并定義總的點陣描述表指針。
*/
最后定義的const UGL_BMF_FONT_DESC uglBMFFont_Song_16包含了該點陣的所有信息。只要能定位該結構，則任何能在該點陣表內匹配出字碼的字都可以顯示出來。WindML選擇不同的點陣就是選擇不同的該結構去做點陣尋址，其實現的大體過程如下：
①WIND_BASE/target/src/ugl/config/uglBmfCfge文件描述了整個系統能使用的字符集，如：
extern const UGL_BMF_FONT_DESC uglBMFFont_Courier_12；
extern const uglBMFFont_Song_16;/*就是上面的例子*/
const UGL_BMF_FONT_DESC * uglBMFFontData[]=
{
uglBMFFont_Courier_12,
uglBMFFont_Song_16,
NULL
};
②通過如uglDriverFind (UGL_FONT_ENGINE_TYPE,0,(UGL_UINT32*)fontDrvId);的調用定位點陣驅動，即控制對點陣表訪問、打點等操作的函數；
通過如uglFontFindString(fontDrvId,“familyName=Song;pixelSize=16”systemFontDef);的調用定位點陣描述結構；
通過如fontSystem=uglFontCreate(fontDrvId,systemFontDef));的調用綁接點陣和點陣驅動，并標識為fontSystem;
如此重復創建多個字符集的點陣標識。
③通過如：uglFontSet(gc,fontSystem);的調用設置當前字符集；
通過如uglTextDrawW(gc,iX,iY,iLength,caString);的調用在iX，iY的位置顯示caString里的字碼。
可見，只要開發者根據上述的存儲結構開發出對應的字符點陣，然后把點陣描述結構加入到uglBMFFontData，便可以用系統的函數使用這些點陣了。在Dos/Windosw、Linux系統下一些應用程序，可以把操作系統的點陣導出為C文件或數組，把這些導出的文件加以調整，就可以得到VxWorks系統支持的格式。
5 Zinc對漢字的支持
只要WindML的漢字支持做成功，則可以按如下方法使Zinc支持漢字：
WIND_BASE/target/src/zinc/generic/i_ugldsp.cpp文件是WindML與Zic的接口文件，在ZafScreenDisplay：：ZafScreenDisplay函數里使用上述的函數定義了Zinc要使用的字符集。把這些字符集改成漢字字符集，并且把Zinc配置成支持UNICODE的方式重新編譯，則Zinc就自然支持漢字顯示了。
6 注意事項和總結
在使用過程中，還要注意幾個問題。
①Tornado對漢字的編譯，如果把漢字定義為如short ca[]={'董'，0x00}（把單個漢字定義在單引號），則編譯生成的目標碼是正序的國標碼；如果定義為“董”（雙引號定義出的漢字字符串），則編譯生成的目標碼是反序的國標碼。這樣，就必須約定一種定義以根據該約定產生的國標碼來構建字符點陣表（以根據該約定產生的國標碼來構建字符點陣表（需要改變表里面的字碼順序）。
②如果使用雙引導定義漢字字符中，要注意該串數據是以一個字節0結束，使用uglTextDrawW要求是以字為單位，所以，需要在該字節串結尾補一個0（"000"即可）。
③有些字庫表的字碼是UNICODE的編碼，尤其是使用一些操作系統的點陣導出程序生成的字庫表。UNICODE編碼與國際碼有一一對應關系，可以把這樣的字庫表轉換過來或者在程序里適當位置把要顯示的內容轉化為UNICODE再顯示。
本文就嵌入式操作系統上作用漢字這一熱門論題，論述了VxWorks上的圖形實現方案、漢字開發方案，圖形組件WindML對多字節碼的支持特性，并在論述特性的同時，列舉了宋體16點陣的框架，幫助漢字開發者理解點陣實現的細節。在論述WindML漢字操作函數之后，提出了在Zinc層實現漢字顯示的方法和編程時注意事項。這套方案已經成功地實現，并在上海大眾的導航產品、南京電力的電力控制產品等項目上獲得成功的應用。文章的作者都在VxWorks操作系統上做了多年的開發和支持，感興趣或需要幫助的朋友可通過donleo@china.com.cn與我們聯系。
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