Arduino平臺(tái)BDF字庫(kù)像素?cái)?shù)據(jù)壓縮算法及顯示程序設(shè)計(jì)研究

2021-11-22 08:13:58彭偉

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 2021年11期

彭偉

（武漢城市職業(yè)學(xué)院，湖北武漢 430064）

0 引言

物聯(lián)網(wǎng)嵌入式系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)微控制器，通常直接提取使用未經(jīng)壓縮的字符像素?cái)?shù)據(jù)用于驅(qū)動(dòng)顯示，導(dǎo)致嵌入式系統(tǒng)資源被大量占用，而U8G2圖形驅(qū)動(dòng)庫(kù)則非常好地解決了這一問題。本文將提取U8G2的像素?cái)?shù)據(jù)并剖析研究行程編碼壓縮算法；在Proteus環(huán)境下設(shè)計(jì)Arduino+OLED電路[1-4]進(jìn)行顯示仿真測(cè)試，為物聯(lián)網(wǎng)嵌入式系統(tǒng)類似設(shè)計(jì)提供重要參考。

1 U8G2驅(qū)動(dòng)與BDF字庫(kù)簡(jiǎn)介

1.1 U8G2顯示驅(qū)動(dòng)

U8G2是單色LCD、OLED及eInk顯示驅(qū)動(dòng)庫(kù)，以頁(yè)面緩沖模式下的顯示程序?yàn)槔?，針?duì)OLED有語句U8G2_SSD1306_128X64_NONAME_1_4W_SW_SPI u8g2（U8G2_R0，/*clock=*/13，/*data=*/11，/*cs=*/10，/*dc=*/9，/*reset=*/8），可構(gòu)造面向 OLED（SSD1306）的 U8G2對(duì)象，同時(shí)完成SPI接口引腳配置。U8G2顯示字符通過enableUTF8Print（）使其能支持Unicode編碼，通過setFont設(shè)置字體，通過drawStr輸出字符串。C程序中的字體像素?cái)?shù)據(jù)須符合u8g2fontformat要求，其最前面一段為編碼個(gè)數(shù)及比特位0和1的行程編碼寬度等，其后是各字符編碼、壓縮編碼長(zhǎng)度及行程編碼字節(jié)等。

1.2 BDF字庫(kù)結(jié)構(gòu)

BDF是Adobe字形位圖格式，使用ASCII編碼，以字體全局信息開始，其后是各字形位圖數(shù)據(jù)。以u(píng)nifont.bdf字庫(kù)文件為例，其開頭部分全局信息如下：

STARTFONT 2.1 /*字體文件版本*/

FONT XXX /*表示字體名*/

SIZE 16 75 75 /*字符大小及在XY方向分辨率

FONTBOUNDINGBOX 16 16 0 -2 /*X方向?qū)挾扰cY方向高度及XY方向偏移*/

STARTPROPERTIES 24 /*24為所列屬性個(gè)數(shù)*/

/*這里是大量公共屬性,具體內(nèi)容此略*/

ENDPROPERTIES /*全局屬性結(jié)束*/

CHARS 57086 /*字庫(kù)文件字符總個(gè)數(shù)*/

以下是各字符具體結(jié)構(gòu)信息,以"1"為例：

STARTCHAR U+0031 /*"1"的編碼*/

BBX 8 16 0 -2 /*字符邊框8*16,偏移0/-2*/

/*限于篇幅,這里略去了其他屬性項(xiàng)*/

BITMAP /*字符位圖點(diǎn)陣編碼起始標(biāo)識(shí)*/

/*以字符"1"的位圖像素為例,每1字節(jié)占一行,表示8像素,為縮減篇幅以下將16字節(jié)列于一行*/

00 00 00 00 08 18 28 08 08 08 08 08 08 3E 00 00

ENDCHAR /*字符結(jié)束標(biāo)志*/

/*限于篇幅,這里略去大量其他字符像素?cái)?shù)據(jù)*/

ENDFONT /*字體文件結(jié)束標(biāo)志*/

2 U8G2字符提取壓縮與顯示程序設(shè)計(jì)

2.1 U8G2對(duì)BDF字庫(kù)的像素?cái)?shù)據(jù)提取

將指定字符集各字符像素?cái)?shù)據(jù)從BDF文件提取到C文件，可使用U8G2提供的bdfconv.exe，它根據(jù)指定映射文件（如myFONT.map）給出的待提取字符集編碼從BDF字庫(kù)文件提取字符像素?cái)?shù)據(jù)并進(jìn)行RLE壓縮[5]；然后以字符串形式存入C文件。假定myFONT.map內(nèi)有：$0031、$0032、$0041、$0042、$554a、$4e2d、$56fd，它們分別是字符“12AB 啊中國(guó)”的Unicode編碼，BDF字庫(kù)文件為unifont.bdf，轉(zhuǎn)換命令行及輸出示例如下：

bdfconv.exe -v ../bdf/unifont.bdf -b 0 -f 1 -M ../build/ myFONT.map-n MyU8g2fonts -o MyU8g2fonts.c

const uint8_t MyU8g2fonts[173] U8G2_FONT_SECTION（"MyU8g2fonts"） =