LCD文字显示

一、字符的编码方式

1. ASCII

ASCII表包含常用小写字母、大写字母以及标点符号等，总共128个（0~127）。一个字节的7位就可以表示128个数值，因此在ASCII码表中最高位永远是0。

2.ANCll

• ASNI 是 ASCII 的扩展，向下包含 ASCII。

• 对于 ASCII 字符仍以一个字节来表示，对于非 ASCII 字符则使用 2 字节来表示。

• 在不同地区有不同的编码格式，比如在中国大陆地区，ANSI 的默认编码是 GB2312；在港澳台地区默认编码是 BIG5。以数值“0xd0d6”为例，对于 GB2312 编码它表示“中”；对于BIG5 编码它表示“笢”。导致相同的数值表示不同的字符，很不方便。

3.UNICODE

为了解决ANSI不适合跨地区交流的问题，UNICODE对于地球上任意一个字符，都给它唯一的数值。

4. UNICODE的编码方式

文字“中”的 UNICODE 值是 0x4e2d ，在txt 文件中怎么表示 0x4e2d? 直接写入 0x4e2d?不能!它们对应 ASCII 字符“ -N”。

问题的关键在于：怎么断字？在txt文件中，2 字节数据“0x2d 0x4e”是作为一个整体看待，还是拆

成 2 部分看待？

方法一：使用3个字节表示一个字符

例如，'A'就是'0x41 0x00 0x00'；‘中’就是'0x4e 0x2d 0x00'，缺点是浪费太多空间

方法二：UCS-2 Little endian/UTF-16 LE

Little endian表示小字节序，数值中低字节放在前面，比如字符 “A 的数值为0x41，“中”的数值为0x4e2d，那么小字节序里面“A”使用“0x41 0x00”两字节表示；“中”使用“0x2d 0x4e”两字节表示。文件开头的“0xff 0xfe”表示“UTF-16 LE”。

方法三：UCS-2 Big endian/UTF-16 BE

Big endian表示大字节序，数值中高字节放在前面，比如字符 “A 的数值为0x41，“中”的数值为0x4e2d，那么小大字节序里面“A”使用“0x00 0x41”两字节表示；“中”使用“0x4e 0x2d”两字节表示。文件开头的“0xfe 0xff”表示“UTF-16 LE”。

方法四： UTF-8

在上面 2 种方法中，每一个 UNICODE 使用 2 字节来表示，有 3 个缺点：

①表示的字符数量有限

②对于 ASCII 字符有空间浪费

③如果文件中有某个字节丢失，这会使得后面所有字符都因为错位而无法显示。

使用 UTF8 可以解决上述所有问题。 UTF8 是变长的编码方法，有 2 种 UTF8 格式的文件：

带有BOM的UTF-8（带有头部）、UTF-8（不带有头部）

对于 ASCII 字符，在 UTF8 文件中直接用其 ASCII 码来表示，对于非 ASCII 字符，使用变长的编码：每一个字节的高位都自带长度信息。

3 字节的 UTF-8 编码格式如下：1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx。
其中，x 是用于表示 Unicode 编码值的二进制位。

除去高位的“ 1110 ”、“ 10 ”、“ 10 ”后，剩下的二进制数组合起来得到 “01001110001101 ”，它就是 0x4e2d ，即“中”的 UNICODE 值。

二、点阵字符显示

2.1 ASCII 字符的点阵显示

要在 LCD 中显示一个 ASCII 字符，即英文字母这些字符，首先是要找到字符对应的点阵。在 Linux 内核源码中有这个文件： lib\fonts\font_8x16.c ，里面以数组形式保存各个字符的点阵

2.2 数组里的数据表示点阵

逐行逐个读取，遇到0表示熄灭，遇到1表示点亮

要显示某个字符时，根据它的 ASCII 码在 fontdata_8x16 数组中找到它的点阵，然后取出这 16 个字节去描画 16 行像素。比如字符 A 的 ASCII 值是 0x41 ，那么从 fontdata_8x16[0x41*16] 开始取其点阵数据，得到的就是目标字符的像素数据的起始地址

2.3 关键代码

①lcd_put_ascii函数

因为有十六行，所以首先要有一个循环 16 次的大循环，然后每一行里有 8 位，那么在每一个大循环里也需要一个循环 8 次的小循环。小循环里的判断单行的描点情况，如果是 1 ，就填充白色，如果是 0 就填充黑色。

void lcd_put_ascii(int x, int y, unsigned char c)
{// 获取字符 c 对应的位图数据在 fontdata_8x16 数组中的起始地址unsigned char *dots = (unsigned char *)&fontdata_8x16[c*16];int i, b;unsigned char byte;// 遍历字符的每一行（总共 16 行）for (i = 0; i < 16; i++){// 获取字符的第 i 行数据byte = dots[i];// 遍历当前行的每一列（从第 7 列到第 0 列）for (b = 7; b >= 0; b--){// 检查当前列的像素是否为 1if ((byte >> b) & 1){/* 如果像素为 1，显示白色 */lcd_put_pixel(x + 7 - b, y + i, 0xffffff); /* 白色像素 */}else{/* 如果像素为 0，显示黑色 */lcd_put_pixel(x + 7 - b, y + i, 0); /* 黑色像素 */}}}
}

②lcd_put_pixel函数

在指定位置上输出指定的颜色

void lcd_put_pixel(int x, int y, unsigned int color)
{unsigned char *pen_8 = fbmem + y * var.xres * pixel_width + x * pixel_width;unsigned short *pen_16;	unsigned int *pen_32;	unsigned int red, green, blue;	pen_16 = (unsigned short *)pen_8;pen_32 = (unsigned int *)pen_8;switch (var.bits_per_pixel){case 8:{*pen_8 = color;break;}case 16:{/* 565 */red   = (color >> 16) & 0xff;green = (color >> 8) & 0xff;blue  = (color >> 0) & 0xff;color = ((red >> 3) << 11) | ((green >> 2) << 5) | (blue >> 3);*pen_16 = color;break;}case 32:{*pen_32 = color;break;}default:{printf("can't surport %dbpp\n", var.bits_per_pixel);break;}}
}

③main函数

main 函数中首先要打开 LCD 设备，获取 Framebuffer 参数，实现 lcd_put_pixel 函数，然后调用 lcd_put_ascii 即可绘制字符

int main(int argc, char **argv)
{fd_fb = open("/dev/fb0", O_RDWR);if (fd_fb < 0){printf("can't open /dev/fb0\n");return -1;}if (ioctl(fd_fb, FBIOGET_VSCREENINFO, &var)){printf("can't get var\n");return -1;}pixel_width = var.bits_per_pixel / 8;screen_size = var.xres * var.yres * var.bits_per_pixel / 8;fbmem = (unsigned char *)mmap(NULL , screen_size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd_fb, 0);if (fbmem == (unsigned char *)-1){printf("can't mmap\n");return -1;}/* 清屏: 全部设为黑色 */memset(fbmem, 0, screen_size);lcd_put_ascii(var.xres/2, var.yres/2, 'A'); /*在屏幕中间显示8*16的字母A*/munmap(fbmem , screen_size);close(fd_fb);return 0;	
}

2.4完整代码

#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>#define FONTDATAMAX 4096static const unsigned char fontdata_8x16[FONTDATAMAX] = {/* 0 0x00 '^@' */0x00, /* 00000000 */0x00, /* 00000000 */0x00, /* 00000000 */0x00, /* 00000000 */0x00, /* 00000000 */0x00, /* 00000000 */0x00, /* 00000000 */0x00, /* 00000000 */0x00, /* 00000000 */0x00, /* 00000000 */0x00, /* 00000000 */0x00, /* 00000000 */0x00, /* 00000000 */0x00, /* 00000000 */0x00, /* 00000000 */0x00, /* 00000000 *///此处省略剩下的点阵数据
};int fd_fb;
struct fb_var_screeninfo var;	/* Current var */
int screen_size;
unsigned char *fbmem;
unsigned int pixel_width;
/*********************************************************************** 函数名称： lcd_put_pixel* 功能描述： 在LCD指定位置上输出指定颜色（描点）* 输入参数： x坐标，y坐标，颜色* 输出参数： 无* 返 回 值： 会***********************************************************************/ 
void lcd_put_pixel(int x, int y, unsigned int color)
{unsigned char *pen_8 = fbmem + y * var.xres * pixel_width + x * pixel_width;unsigned short *pen_16;	unsigned int *pen_32;	unsigned int red, green, blue;	pen_16 = (unsigned short *)pen_8;pen_32 = (unsigned int *)pen_8;switch (var.bits_per_pixel){case 8:{*pen_8 = color;break;}case 16:{/* 565 */red   = (color >> 16) & 0xff;green = (color >> 8) & 0xff;blue  = (color >> 0) & 0xff;color = ((red >> 3) << 11) | ((green >> 2) << 5) | (blue >> 3);*pen_16 = color;break;}case 32:{*pen_32 = color;break;}default:{printf("can't surport %dbpp\n", var.bits_per_pixel);break;}}
}
/*********************************************************************** 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>>b) & 1){/* show */lcd_put_pixel(x+7-b, y+i, 0xffffff); /* 白 */}else{/* hide */lcd_put_pixel(x+7-b, y+i, 0); /* 黑 */}}}
}int main(int argc, char **argv)
{fd_fb = open("/dev/fb0", O_RDWR);if (fd_fb < 0){printf("can't open /dev/fb0\n");return -1;}if (ioctl(fd_fb, FBIOGET_VSCREENINFO, &var)){printf("can't get var\n");return -1;}pixel_width = var.bits_per_pixel / 8;screen_size = var.xres * var.yres * var.bits_per_pixel / 8;fbmem = (unsigned char *)mmap(NULL , screen_size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd_fb, 0);if (fbmem == (unsigned char *)-1){printf("can't mmap\n");return -1;}/* 清屏: 全部设为黑色 */memset(fbmem, 0, screen_size);lcd_put_ascii(var.xres/2, var.yres/2, 'A'); /*在屏幕中间显示8*16的字母A*/munmap(fbmem , screen_size);close(fd_fb);return 0;	
}