C語言嵌入式系統(tǒng)編程修煉之四:屏幕操作

作者:宋寶華   更新日期:2005-07-22

漢字處理

　　現(xiàn)在要解決的問題是，嵌入式系統(tǒng)中經(jīng)常要使用的并非是完整的漢字庫，往往只是需要提供數(shù)量有限的漢字供必要的 顯示功能。例如，一個(gè)微波爐的LCD上沒有必要提供顯示"電子郵件"的功能；一個(gè)提供漢字顯示功能的空調(diào)的LCD上不需要顯示一條"短消息"，諸如此類。 但是一部手機(jī)、小靈通則通常需要包括較完整的漢字庫。

　　如果包括的漢字庫較完整，那么，由內(nèi)碼計(jì) 算出漢字字模在庫中的偏移是十分簡(jiǎn)單的：漢字庫是按照區(qū)位的順序排列的，前一個(gè)字節(jié)為該漢字的區(qū)號(hào)，后一個(gè)字節(jié)為該字的位號(hào)。每一個(gè)區(qū)記錄94個(gè)漢字，位 號(hào)則為該字在該區(qū)中的位置。因此，漢字在漢字庫中的具體位置計(jì)算公式為：94*(區(qū)號(hào)-1)+位號(hào)-1。減1是因?yàn)閿?shù)組是以0為開始而區(qū)號(hào)位號(hào)是以1為開 始的。只需乘上一個(gè)漢字字模占用的字節(jié)數(shù)即可，即：(94*(區(qū)號(hào)-1)+位號(hào)-1)*一個(gè)漢字字模占用字節(jié)數(shù)，以16*16點(diǎn)陣字庫為例，計(jì)算公式則為：(94*(區(qū)號(hào)-1)+(位號(hào)-1))*32。漢字庫中從該位置起的32字節(jié)信息記錄了該字的字模信息。

　　對(duì)于包含較完整漢字庫的系統(tǒng)而言，我們可以以上述規(guī)則計(jì)算字模的位置。但是如果僅僅是提供少量漢字呢？譬如幾十至幾百個(gè)？最好的做法是：

　　定義宏：

# define EX_FONT_CHAR(value) # define EX_FONT_UNICODE_VAL(value) (value), # define EX_FONT_ANSI_VAL(value) (value),

　　定義結(jié)構(gòu)體：

typedef struct _wide_unicode_font16x16 { 　WORD value; /* 內(nèi)碼 */ 　BYTE data[32]; /* 字模點(diǎn)陣 */ }Unicode; #define CHINESE_CHAR_NUM … /* 漢字?jǐn)?shù)量 */

　　字模的存儲(chǔ)用數(shù)組：

Unicode chinese[CHINESE_CHAR_NUM] = { { EX_FONT_CHAR("業(yè)") EX_FONT_UNICODE_VAL(0x4e1a) {0x04, 0x40, 0x04, 0x40, 0x04, 0x40, 0x04, 0x44, 0x44, 0x46, 0x24, 0x4c, 0x24, 0x48, 0x14, 0x50, 0x1c, 0x50, 0x14, 0x60, 0x04, 0x40, 0x04, 0x40, 0x04, 0x44, 0xff, 0xfe, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00} }, { EX_FONT_CHAR("中") EX_FONT_UNICODE_VAL(0x4e2d) {0x01, 0x00, 0x01, 0x00, 0x21, 0x08, 0x3f, 0xfc, 0x21, 0x08, 0x21, 0x08, 0x21, 0x08, 0x21, 0x08, 0x21, 0x08, 0x3f, 0xf8, 0x21, 0x08, 0x01, 0x00, 0x01, 0x00, 0x01, 0x00, 0x01, 0x00, 0x01, 0x00} }, { EX_FONT_CHAR("云") EX_FONT_UNICODE_VAL(0x4e91) {0x00, 0x00, 0x00, 0x30, 0x3f, 0xf8, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x0c, 0xff, 0xfe, 0x03, 0x00, 0x07, 0x00, 0x06, 0x40, 0x0c, 0x20, 0x18, 0x10, 0x31, 0xf8, 0x7f, 0x0c, 0x20, 0x08, 0x00, 0x00} }, { EX_FONT_CHAR("件") EX_FONT_UNICODE_VAL(0x4ef6) {0x10, 0x40, 0x1a, 0x40, 0x13, 0x40, 0x32, 0x40, 0x23, 0xfc, 0x64, 0x40, 0xa4, 0x40, 0x28, 0x40, 0x2f, 0xfe, 0x20, 0x40, 0x20, 0x40, 0x20, 0x40, 0x20, 0x40, 0x20, 0x40, 0x20, 0x40, 0x20, 0x40} } }

　　要顯示特定漢字的時(shí)候，只需要從數(shù)組中查找內(nèi)碼與要求漢字內(nèi)碼相同的即可獲得字模。如果前面的漢字在數(shù)組中以內(nèi)碼大小順序排列，那么可以以二分查找法更高效的查找到漢字的字模。

　　這是一種很有效的組織小漢字庫的方法，它可以保證程序有很好的結(jié)構(gòu)。

　　系統(tǒng)時(shí)間顯示

　 　從NVRAM中可以讀取系統(tǒng)的時(shí)間，系統(tǒng)一般借助NVRAM產(chǎn)生的秒中斷每秒讀取一次當(dāng)前時(shí)間并在LCD上顯示。關(guān)于時(shí)間的顯示，有一個(gè)效率問題。因?yàn)? 時(shí)間有其特殊性，那就是60秒才有一次分鐘的變化，60分鐘才有一次小時(shí)變化，如果我們每次都將讀取的時(shí)間在屏幕上完全重新刷新一次，則浪費(fèi)了大量的系統(tǒng) 時(shí)間。

　　一個(gè)較好的辦法是我們?cè)跁r(shí)間顯示函數(shù)中以靜態(tài)變量分別存儲(chǔ)小時(shí)、分鐘、秒，只有在其內(nèi)容發(fā)生變化的時(shí)候才更新其顯示。

extern void DisplayTime(…) { 　static BYTE byHour,byMinute,bySecond; 　BYTE byNewHour, byNewMinute, byNewSecond; 　byNewHour = GetSysHour(); 　byNewMinute = GetSysMinute(); 　byNewSecond = GetSysSecond(); 　 　if(byNewHour!= byHour) 　{ 　　… /* 顯示小時(shí) */ 　　byHour = byNewHour; 　} 　if(byNewMinute!= byMinute) 　{ 　　… /* 顯示分鐘 */ 　　byMinute = byNewMinute; 　} 　if(byNewSecond!= bySecond) 　{ 　　… /* 顯示秒鐘 */ 　　bySecond = byNewSecond; 　} }

　　這個(gè)例子也可以順便作為C語言中static關(guān)鍵字強(qiáng)大威力的證明。當(dāng)然，在C++語言里，static具有了更加強(qiáng)大的威力，它使得某些數(shù)據(jù)和函數(shù)脫離"對(duì)象"而成為"類"的一部分，正是它的這一特點(diǎn)，成就了軟件的無數(shù)優(yōu)秀設(shè)計(jì)。
動(dòng)畫顯示

　　動(dòng)畫是無所謂有，無所謂無的，靜止的畫面走的路多了，也就成了動(dòng)畫。隨著時(shí)間的變更，在屏幕上顯示不同的靜止畫面，即是動(dòng)畫之本質(zhì)。所以，在一個(gè)嵌入式系統(tǒng)的LCD上欲顯示動(dòng)畫，必須借助定時(shí)器。沒有硬件或軟件定時(shí)器的世界是無法想像的：

　　（1） 沒有定時(shí)器，一個(gè)操作系統(tǒng)將無法進(jìn)行時(shí)間片的輪轉(zhuǎn)，于是無法進(jìn)行多任務(wù)的調(diào)度，于是便不再成其為一個(gè)多任務(wù)操作系統(tǒng)；

　　（2） 沒有定時(shí)器，一個(gè)多媒體播放軟件將無法運(yùn)作，因?yàn)樗恢篮螘r(shí)應(yīng)該切換到下一幀畫面；

　　（3） 沒有定時(shí)器，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議將無法運(yùn)轉(zhuǎn)，因?yàn)槠錈o法獲知何時(shí)包傳輸超時(shí)并重傳之，無法在特定的時(shí)間完成特定的任務(wù)。

　　因此，沒有定時(shí)器將意味著沒有操作系統(tǒng)、沒有網(wǎng)絡(luò)、沒有多媒體，這將是怎樣的黑暗？所以，合理并靈活地使用各種定時(shí)器，是對(duì)一個(gè)軟件人的最基本需求！

　　在80186為主芯片的嵌入式系統(tǒng)中，我們需要借助硬件定時(shí)器的中斷來作為軟件定時(shí)器，在中斷發(fā)生后變更畫面的顯示內(nèi)容。在時(shí)間顯示"xx:xx"中讓冒號(hào)交替有無，每次秒中斷發(fā)生后，需調(diào)用ShowDot：

void ShowDot() { 　static BOOL bShowDot = TRUE; /* 再一次領(lǐng)略static關(guān)鍵字的威力 */ 　if(bShowDot) 　{ 　　showChar(’:’,xPos,yPos); 　} 　else 　{ 　　showChar(’ ’,xPos,yPos); 　} 　bShowDot = ! bShowDot; }

　　菜單操作

　　無數(shù)人為之絞盡腦汁的問題終于出現(xiàn)了，在這一節(jié)里，我們將看到，在C語言中哪怕用到一丁點(diǎn)的面向?qū)ο笏枷耄浖Y(jié)構(gòu)將會(huì)有何等的改觀！

　　筆者曾經(jīng)是個(gè)笨蛋，被菜單搞暈了，給出這樣的一個(gè)系統(tǒng)：

圖1 菜單范例

　　要求以鍵盤上的"← →"鍵切換菜單焦點(diǎn)，當(dāng)用戶在焦點(diǎn)處于某菜單時(shí)，若敲擊鍵盤上的OK、CANCEL鍵則調(diào)用該焦點(diǎn)菜單對(duì)應(yīng)之處理函數(shù)。我曾經(jīng)傻傻地這樣做著：

/* 按下OK鍵 */ void onOkKey() { 　/* 判斷在什么焦點(diǎn)菜單上按下Ok鍵，調(diào)用相應(yīng)處理函數(shù) */ 　Switch(currentFocus) 　{ 　　case MENU1: 　　　menu1OnOk(); 　　　break; 　　case MENU2: 　　　menu2OnOk(); 　　　break; 　　… 　} } /* 按下Cancel鍵 */ void onCancelKey() { 　/* 判斷在什么焦點(diǎn)菜單上按下Cancel鍵，調(diào)用相應(yīng)處理函數(shù) */ 　Switch(currentFocus) 　{ 　　case MENU1: 　　　menu1OnCancel(); 　　　break; 　　case MENU2: 　　　menu2OnCancel(); 　　　break; 　　… 　} }

　　終于有一天，我這樣做了：

/* 將菜單的屬性和操作"封裝"在一起 */ typedef struct tagSysMenu { 　char *text; /* 菜單的文本 */ 　BYTE xPos; /* 菜單在LCD上的x坐標(biāo) */ 　BYTE yPos; /* 菜單在LCD上的y坐標(biāo) */ 　void (*onOkFun)(); /* 在該菜單上按下ok鍵的處理函數(shù)指針 */ 　void (*onCancelFun)(); /* 在該菜單上按下cancel鍵的處理函數(shù)指針 */ }SysMenu, *LPSysMenu;

　　當(dāng)我定義菜單時(shí)，只需要這樣：

static SysMenu menu[MENU_NUM] = { 　{ 　　"menu1", 0, 48, menu1OnOk, menu1OnCancel 　} 　, 　{ 　　" menu2", 7, 48, menu2OnOk, menu2OnCancel 　} 　, 　{ 　　" menu3", 7, 48, menu3OnOk, menu3OnCancel 　} 　, 　{ 　　" menu4", 7, 48, menu4OnOk, menu4OnCancel 　} 　… };

　　OK鍵和CANCEL鍵的處理變成：

/* 按下OK鍵 */ void onOkKey() { 　menu[currentFocusMenu].onOkFun(); } /* 按下Cancel鍵 */ void onCancelKey() { 　menu[currentFocusMenu].onCancelFun(); }

　　程序被大大簡(jiǎn)化了，也開始具有很好的可擴(kuò)展性！我們僅僅利用了面向?qū)ο笾械姆庋b思想，就讓程序結(jié)構(gòu)清晰，其結(jié)果是幾乎可以在無需修改程序的情況下在系統(tǒng)中添加更多的菜單，而系統(tǒng)的按鍵處理函數(shù)保持不變。

　　面向?qū)ο螅嫔窳耍?br>模擬MessageBox函數(shù)

　　MessageBox函數(shù)，這個(gè)Windows編程中的超級(jí)猛料，不知道是多少入門者第 一次用到的函數(shù)。還記得我們第一次在Windows中利用MessageBox輸出 "Hello,World!"對(duì)話框時(shí)新奇的感覺嗎？無法統(tǒng)計(jì)，這個(gè)世界上究竟有多少程序員學(xué)習(xí)Windows編程是從MessageBox ("Hello,World!",…)開始的。在我本科的學(xué)校，廣泛流傳著一個(gè)詞匯，叫做"’Hello,World’級(jí)程序員"，意指入門級(jí)程序員，但 似乎"’Hello,World’級(jí)"這個(gè)說法更搞笑而形象。

圖2 經(jīng)典的Hello,World!

　　圖2給出了兩種永恒經(jīng)典的Hello,World對(duì)話框，一種只具有"確定"，一種則包含"確定"、"取消"。是的，MessageBox的確有，而且也應(yīng)該有兩類！這完全是由特定的應(yīng)用需求決定的。

　　嵌入式系統(tǒng)中沒有給我們提供MessageBox，但是鑒于其功能強(qiáng)大，我們需要模擬之，一個(gè)模擬的MessageBox函數(shù)為：

/****************************************** /* 函數(shù)名稱: MessageBox /* 功能說明: 彈出式對(duì)話框,顯示提醒用戶的信息 /* 參數(shù)說明: lpStr --- 提醒用戶的字符串輸出信息 /* TYPE --- 輸出格式(ID_OK = 0, ID_OKCANCEL = 1) /* 返回值: 返回對(duì)話框接收的鍵值,只有兩種 KEY_OK, KEY_CANCEL /****************************************** typedef enum TYPE { ID_OK,ID_OKCANCEL }MSG_TYPE; extern BYTE MessageBox(LPBYTE lpStr, BYTE TYPE) { 　BYTE keyValue = -1; 　ClearScreen(); /* 清除屏幕 */ 　DisplayString(xPos,yPos,lpStr,TRUE); /* 顯示字符串 */ 　/* 根據(jù)對(duì)話框類型決定是否顯示確定、取消 */ 　switch (TYPE) 　{ 　　case ID_OK: 　　　DisplayString(13,yPos+High+1, " 確定 ", 0); 　　　break; 　　case ID_OKCANCEL: 　　　DisplayString(8, yPos+High+1, " 確定 ", 0); 　　　DisplayString(17,yPos+High+1, " 取消 ", 0); 　　　break; 　　default: 　　　break; 　} 　DrawRect(0, 0, 239, yPos+High+16+4); /* 繪制外框 */ 　/* MessageBox是模式對(duì)話框，阻塞運(yùn)行，等待按鍵 */ 　while( (keyValue != KEY_OK) || (keyValue != KEY_CANCEL) ) 　{ 　　keyValue = getSysKey(); 　} 　/* 返回按鍵類型 */ 　if(keyValue== KEY_OK) 　{ 　　return ID_OK; 　} 　else 　{ 　　return ID_CANCEL; 　} }

　　上述函數(shù)與我們平素在VC++等中使用的MessageBox是何等的神似啊？實(shí)現(xiàn)這個(gè)函數(shù)，你會(huì)看到它在嵌入式系統(tǒng)中的妙用是無窮的。

　　總結(jié)

　　本篇是本系列文章中技巧性最深的一篇，它提供了嵌入式系統(tǒng)屏幕顯示方面一些很巧妙的處理方法，靈活使用它們，我們將不再被LCD上凌亂不堪的顯示內(nèi)容所困擾。

　　屏幕乃嵌入式系統(tǒng)生存之重要輔助，面目可憎之顯示將另用戶逃之夭夭。屏幕編程若處理不好，將是軟件中最不系統(tǒng)、最混亂的部分，筆者曾深受其害。