數碼相冊——使用FreeType在LCD上顯示單個字符

硬件平臺：韋東山嵌入式Linxu開發板（S3C2440.v3）
軟件平臺：運行於VMware Workstation 12 Player下UbuntuLTS16.04_x64 系統
參考資料：《嵌入式Linux應用開發手冊》、《嵌入式Linux應用開發手冊第2版》、【FreeType教程】、【FreeType2使用總結】
開發環境：Linux 3.4.2內核、arm-linux-gcc 4.3.2工具鏈

一、代碼文件

代碼在官方示例examplel.c的基礎上修改得到：

/* example1.c                                                      */
/*                                                                 */
/* This small program shows how to print a rotated string with the */
/* FreeType 2 library.                                             */
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <math.h>
#include <wchar.h>
#include <ft2build.h>
#include FT_FREETYPE_H
#include FT_GLYPH_H

#define WIDTH   80
#define HEIGHT  80

/* origin is the upper left corner */
unsigned char image[HEIGHT][WIDTH];

/* Replace this function with something useful. */

void
draw_bitmap( FT_Bitmap*  bitmap,
             FT_Int      x,
             FT_Int      y)
{
	FT_Int  i, j, p, q;
	FT_Int  x_max = x + bitmap->width;
	FT_Int  y_max = y + bitmap->rows;

	for ( i = x, p = 0; i < x_max; i++, p++ )
	{
		for ( j = y, q = 0; j < y_max; j++, q++ )
		{
		  if ( i < 0      || j < 0       ||
		       i >= WIDTH || j >= HEIGHT )
		    	continue;

		  image[j][i] |= bitmap->buffer[q * bitmap->width + p];
		}
	}
}


void
show_image( void )
{
  int  i, j;

	for ( i = 0; i < HEIGHT; i++ )
	{
		printf("%02d", i);
		for ( j = 0; j < WIDTH; j++ )
			putchar( image[i][j] == 0 ? ' '
			                        : image[i][j] < 128 ? '+'
			                                            : '*' );
		putchar( '\n' );
	}
}


int
main( int     argc,
      char**  argv )
{
	FT_Library    library;
	FT_Face       face;

	FT_GlyphSlot  slot;
	FT_Matrix     matrix;                 /* transformation matrix */
	FT_Vector     pen;                    /* untransformed origin  */
	FT_Error      error;

	char*         filename;
	char*         text;

	double        angle;
	int           target_height;
	int           n, num_chars;

	wchar_t *chinese_str = L"韋gif";		//寬字符，每個字用4個字節表示
	unsigned int *p = (wchar_t *)chinese_str;
	int i;
	FT_BBox bbox;
	FT_Glyph  glyph;

	/* 打印"韋gif"的Uniocde值 */
	printf("Uniocde: \n");
	for (i = 0; i < wcslen(chinese_str); i++)
	{
		printf("0x%x ", p[i]);
	}
	printf("\n");

	if ( argc != 2 )
	{
		fprintf ( stderr, "usage: %s font\n", argv[0] );
		exit( 1 );
	}

	filename      = argv[1];                           /* first argument     */
	angle         = ( 0.0 / 360 ) * 3.14159 * 2;      /* use 25 degrees     */
	target_height = HEIGHT;

	error = FT_Init_FreeType( &library );              /* initialize library */
	/* error handling omitted */

	error = FT_New_Face( library, argv[1], 0, &face ); /* create face object */
	/* error handling omitted */
	
	FT_Set_Pixel_Sizes(face, 24, 0);
	/* error handling omitted */

	slot = face->glyph;

	/* set up matrix */
	matrix.xx = (FT_Fixed)( cos( angle ) * 0x10000L );
	matrix.xy = (FT_Fixed)(-sin( angle ) * 0x10000L );
	matrix.yx = (FT_Fixed)( sin( angle ) * 0x10000L );
	matrix.yy = (FT_Fixed)( cos( angle ) * 0x10000L );

	/* the pen position in 26.6 cartesian space coordinates; */
	/* start at (0,40) relative to the upper left corner  */
	pen.x = 0 * 64;
	pen.y = ( target_height - 40 ) * 64;

	for ( n = 0; n < wcslen(chinese_str); n++ )
	{
		/* set transformation */
		FT_Set_Transform( face, &matrix, &pen );

		/* load glyph image into the slot (erase previous one) */
		error = FT_Load_Char( face, chinese_str[n], FT_LOAD_RENDER );
		if (error)
	  		continue;                 /* ignore errors */

		error = FT_Get_Glyph( face->glyph, &glyph );	//從插槽中取出face->glyph，存到glyph中
		if (error)
		{
			printf("FT_Get_Glyph error!\n");
			return -1;
		}

		FT_Glyph_Get_CBox(glyph, FT_GLYPH_BBOX_TRUNCATE, &bbox );	//得到xMin,xMax等字符大小參數信息

		/* now, draw to our target surface (convert position) */
		draw_bitmap( &slot->bitmap,
		             slot->bitmap_left,
		             target_height - slot->bitmap_top );

		printf("Unicode: 0x%x\n", chinese_str[n]);
		printf("origin.x/64 = %d, origin.y/64 = %d\n", pen.x/64, pen.y/64);
		printf("xMin = %d, xMax = %d, yMin = %d, yMax = %d\n", bbox.xMin, bbox.xMax, bbox.yMin, bbox.yMax);
		printf("slot->advance.x/64 = %d, slot->advance.y/64 = %d\n", slot->advance.x/64, slot->advance.y/64);

		/* increment pen position */
		pen.x += slot->advance.x;
		pen.y += slot->advance.y;
	}

	show_image();

	FT_Done_Face    ( face );
	FT_Done_FreeType( library );

	return 0;
}
/* EOF */

二、在開發板根文件系統的控制檯進行驗證

1、前期準備

1.1 在虛擬機中解壓、配置、安裝

解壓命令：tar xjf freetype-2.4.10.tar.bz2

配置：./configure --host=arm-linux，指定編譯工具鏈

安裝：make、make DESTDIR=$PWD/tmp install安裝到當前目錄下的tmp目錄下

1.2 移動頭文件和庫文件到交叉編譯工具鏈對應文件夾中

安裝好的FreeType需要把它的/include和/lib目錄下的所有文件，分別移動到/4.3.2/arm-none-linux-gnueabi/libc/usr/include和/4.3.2/arm-none-linux-gnueabi/libc/armv4t/lib
先進入到/tmp/usr/local目錄下

命令如下：

移動到/lib目錄文件，執行sudo cp * /usr/local/arm/4.3.2/arm-none-linux-gnueabi/libc/armv4t/lib -d -rf
移動/include目錄文件，執行sudo cp * /usr/local/arm/4.3.2/arm-none-linux-gnueabi/libc/usr/include -rf

1.3 移動庫文件的`.so`文件到開發板根文件系統的`/lib`目錄下

先進入到/tmp/usr/local目錄下

命令如下：

移動到/lib目錄文件，執行cp *so* /work/nfs_root/fs_mini_mdev_new/lib -d

2、編譯並運行

執行arm-linux-gcc -finput-charset=GBK -o example1 example1.c -lfreetype -lm命令

-lfreetype：指定頭文件
-lm：指定數學庫
-finput-charset=GBK：指定輸出文件的編碼格式爲國標碼

2.1 編譯出現問題並解決

2.1.1 無法找到頭文件

問題：

可事實上頭文件目錄在/freetype2/freetype/config，而尋找的是/freetype/config目錄下
解決方法：
最簡便的方法：在/include 目錄下執行sudo mv freetype2/freetype .，把/freetype2目錄下的freetype文件夾移動到當前目錄下include

2.1.2 未定義標識符

問題：
解決方法：
執行arm-linux-gcc -o example1 example1.c -lfreetype

2.1.3 數學三角運算符未定義

問題：
解決方法：
執行arm-linux-gcc -o example1 example1.c -lfreetype -lm

2.1.4 指定輸入的字符集

執行arm-linux-gcc -finput-charset=GBK -o example1 example1.c -lfreetype -lm

2.2 在開發板上運行

2.2.1 把`example`可執行文件上傳到開發板上

執行cp examplel /work/nfs_root/fs_mini_mdev_new

2.2.2 在開發板上執行

執行./examplel ./simsun.ttc

結果：在控制檯輸出了以下圖示

三、在LCD顯示單個文字

1、代碼文件

是在【1.3 數碼相冊—英文和漢字的點陣顯示】的Show_font.c和這篇博文的examplel.c基礎上修改，把examplel.c的關鍵部分集成到了Show_font.c中

#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 <ft2build.h>
#include FT_FREETYPE_H
#include FT_GLYPH_H

#define FONTDATAMAX 4096

static const unsigned char fontdata_8x16[FONTDATAMAX] = {
	/* 方便顯示，這裏省略了字庫編碼，可以到內核的font_8x16.c文件中找*/
};

/* 文件操作 */
static int fd_fb;
static unsigned char *fbmem;

/* hzk16字庫操作 */
static int fd_hzk16;
static struct stat hzk_stat;
static unsigned char *hzkmem;

/* lcd參數 */
static int screen_size;
static unsigned int line_width;
static unsigned int pixel_width;
static struct fb_var_screeninfo var;
static struct fb_fix_screeninfo fix;

/* lcd描色   color : 0x00RRGGBB */
void lcd_put_pixel(int x, int y, unsigned int color)
{	
	unsigned char  *pen_8;
	unsigned short *pen_16;
	unsigned int   *pen_32;
	unsigned int 	red, green, blue;

	/* 該座標在內存中對應像素的位置 */
	pen_8  = fbmem+y*line_width+x*pixel_width;
	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:
		/* RGB:565 */
		red   = ((color >> 16) & 0xffff) >> 3;
		green = ((color >> 8)  & 0xffff) >> 2;
		blue  = ((color >> 0)  & 0xffff) >> 3;
		*pen_16 = (red << 11) | (green << 5) | blue;
		break;
	case 32:
		*pen_32 = color;
		break;
	default:
		printf("can not surport &dbpp\n", var.bits_per_pixel);
		break;
	}
}

/* lcd顯示ASCII碼 */
void lcd_put_ascii(int x, int y, unsigned char c)
{
	unsigned char *dots = (unsigned char *)&fontdata_8x16[c*16];
	unsigned char byte;
	int i, b;

	/* 每行進行每位檢查，爲1則亮，否則滅 */
	for (i = 0; i < 16; i++) {
		byte = dots[i];
		for (b = 7; b >= 0; b--) {
			if (byte & (1<<b)) 
				lcd_put_pixel(x+7-b, y+i, 0xffffff);	//亮
			else
				lcd_put_pixel(x+7-b, y+i, 0x000000);	//滅
		}
	}
}

/* lcd顯示中文 */
void lcd_put_chinese(int x, int y, unsigned char *str)
{
	unsigned int area  = str[0] - 0xA1;
	unsigned int where = str[1] - 0xA1;
	unsigned char *dots = hzkmem + (area * 94 + where) * 32;
	
	int i, j, b;
	unsigned char byte;

	/* 由於漢字需要16*16個點陣，即一行需要2個字節的數據
	 * 所以在提取字節時需要：i*2跳到對應行，j跳到對應的字節
	 * 在描點時需要x+7-b跳到該行該字節的每個位，j*8跳到對應的字節
	 */
	for (i = 0; i < 16; i++) {
		for (j = 0; j < 2; j++) {
			byte = dots[i*2  + j];
			for (b = 7; b >= 0; b--) {
				if (byte & 1 << b)
					lcd_put_pixel(x+7-b+j*8, y+i, 0xffffff);	//亮
				else
					lcd_put_pixel(x+7-b+j*8, y+i, 0x000000);	//滅
			}
		}
	}
}

 void draw_bitmap( FT_Bitmap* bitmap, FT_Int x, FT_Int y)
{
	FT_Int  i, j, p, q;
	FT_Int  x_max = x + bitmap->width;
	FT_Int  y_max = y + bitmap->rows;

	//printf("x = %d, y = %d\n", x, y);

 	for (i = x, p = 0; i < x_max; i++, p++) {
		for (j = y, q = 0; j < y_max; j++, q++) {
			if (i < 0 || j < 0|| i >= var.xres || j >= var.yres)
				continue;

			//image[j][i] |= bitmap->buffer[q * bitmap->width + p];
			lcd_put_pixel(i, j, bitmap->buffer[q * bitmap->width + p]);
		}
	}
}

int main(int argc, char **argv)
{	
	unsigned char str[] = "中";	
	wchar_t *chinese_str = L"繁";

	FT_Library	  library;
	FT_Face 	  face;
    FT_Vector     pen;
	FT_GlyphSlot  slot;
	FT_Matrix	  matrix;
	double        angle;
	int 		  error;

	/* 提示信息 */
	if (argc != 2) {
		printf("Usage : %s <font_file> <angle>\n", argv[0]);
		return -1;
	}
	
	/* 打開設備：支持讀寫 */
	fd_fb = open("/dev/fb0", O_RDWR);
	if (fd_fb < 0) {
		printf("can not open /dev/fb0 , err code :%d\n", fd_fb);
		return -1;
	}
	
	/* 獲得可變信息 */
	if (ioctl(fd_fb, FBIOGET_VSCREENINFO, &var)) {
		printf("can not get var\n");
		return -1;
	}

	/* 獲得固定信息 */
	if (ioctl(fd_fb, FBIOGET_FSCREENINFO, &fix)) {
		printf("can not get var\n");
		return -1;
	}

	/* 直接映射到內存的Framebuffer */
	screen_size = var.xres * var.yres * var.bits_per_pixel / 8;	// 屏幕總像素所佔的字節數
	line_width   = var.xres * var.bits_per_pixel / 8;	// 每行像素所佔的字節數
	pixel_width  = var.bits_per_pixel / 8;	// 每個像素所佔字節數
	
	fbmem = (unsigned char *)mmap(NULL, screen_size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd_fb, 0);
	if (fbmem == (unsigned char *)-1) {
		printf("can not mmap\n");
		return -1;
	}

	/* 打開漢字庫 */
	fd_hzk16 = open("HZK16", O_RDONLY);
	if (fd_hzk16 < 0) {
		printf("can not open /dev/fb0 , err code :%d\n", fd_hzk16);
		return -1;
	}
	
	/* 計算字庫文件大小 */
	if (fstat(fd_hzk16, &hzk_stat)) {
		printf("can not get fstat\n");
		return -1;
	}

	/* 漢字庫直接映射到內存 */
	hzkmem = (unsigned char *)mmap(NULL, hzk_stat.st_size, PROT_READ, MAP_SHARED, fd_hzk16, 0);
	if (hzkmem == (unsigned char *)-1) {
		printf("can not mmap for hzk16err code :%d\n", fd_hzk16);
		return -1;
	}

	/* 清屏 */
	memset(fbmem, 0, screen_size);

	/* 屏幕中間顯示字母 */
	lcd_put_ascii(var.xres/2, var.yres/2, 'A');
	
	/* 屏幕中間顯示中文 */
	printf("chinese code : %02x  %02x\n", str[0], str[1]);	//打印編碼
	lcd_put_chinese(var.xres/2 + 8, var.yres/2, str);

	/* 顯示矢量字 */
	/* 初始化庫 */
	error = FT_Init_FreeType(&library);

	/* 裝載字體文件 */
	error = FT_New_Face(library, argv[1], 0, &face);
	slot = face->glyph;

	/* 設置大小：24*24 */
	FT_Set_Pixel_Sizes(face, 24, 0);

	/* 確定座標:
	 * lcd_x = var.xres/2 + 8 + 16
	 * lcd_y = var.yres/2 + 16
	 * 笛卡爾座標系:
	 * x = lcd_x = var.xres/2 + 8 + 16
	 * y = var.yres - lcd_y = var.yres/2 - 16
	 */
	pen.x = (var.xres/2 + 8 + 16) * 64;
	pen.y = (var.yres/2 - 16) * 64;

	/* 設置旋轉角度 */
	angle = (1.0 * strtoul(argv[2], NULL, 0) / 360) * 3.14159 * 2;	  /* use 25 degrees 	*/

	/* 設置矩陣 */
	matrix.xx = (FT_Fixed)( cos( angle ) * 0x10000L);
	matrix.xy = (FT_Fixed)(-sin( angle ) * 0x10000L);
	matrix.yx = (FT_Fixed)( sin( angle ) * 0x10000L);
	matrix.yy = (FT_Fixed)( cos( angle ) * 0x10000L);

    /* 設置轉換方法 */
    FT_Set_Transform(face, &matrix, &pen);

    /* 根據給定的文字信息，加載文字 */
    error = FT_Load_Char(face, chinese_str[0], FT_LOAD_RENDER);
	if (error) {
		printf("FT_Load_Char error\n");
		return -1;
	}

	/* 存儲位圖數據 */
     draw_bitmap(&slot->bitmap, slot->bitmap_left, var.yres - slot->bitmap_top);

	return 0;
}

2、編譯與運行

編譯：
執行arm-linux-gcc -finput-charset=GBK -fexec-charset=GBK -o show_font Show_font.c -lfreetype -lm命令
-finput-charset=GBK：指定輸入文件的編碼格式爲國標碼
-fexec-charset=GBK：指定輸出文件的編碼格式爲國標碼
-lfreetype：指定頭文件
-lm：指定數學庫
運行
把show_font可執行文件傳到開發板的根文件系統中
執行./show_font ./simsun.ttc 0，讓“繁”字旋轉0度顯示

執行./show_font ./simsun.ttc 90，讓“繁”字旋轉90度顯示

執行./show_font ./simsun.ttc 180，讓“繁”字旋轉180度顯示

第三階段應用層——1.5 數碼相冊—使用FreeType在LCD上顯示單個字符

數碼相冊——使用FreeType在LCD上顯示單個字符

目錄

一、代碼文件

二、在開發板根文件系統的控制檯進行驗證

1、前期準備

1.1 在虛擬機中解壓、配置、安裝

1.2 移動頭文件和庫文件到交叉編譯工具鏈對應文件夾中

1.3 移動庫文件的`.so`文件到開發板根文件系統的`/lib`目錄下

2、編譯並運行

2.1 編譯出現問題並解決

2.1.1 無法找到頭文件

2.1.2 未定義標識符

2.1.3 數學三角運算符未定義

2.1.4 指定輸入的字符集

2.2 在開發板上運行

2.2.1 把`example`可執行文件上傳到開發板上

2.2.2 在開發板上執行

三、在LCD顯示單個文字

1、代碼文件

2、編譯與運行

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第三階段應用層——1.7 數碼相冊—電子書（6）—支持遠程打印信息

第三階段應用層——1.7 數碼相冊—電子書（1）—實現

第三階段應用層——1.7 數碼相冊—電子書（4）—select支持多輸入

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linux以太網驅動總結

第三階段應用層——1.5 數碼相冊—使用FreeType在LCD上顯示單個字符

數碼相冊——使用FreeType在LCD上顯示單個字符

目錄

一、代碼文件

二、在開發板根文件系統的控制檯進行驗證

1、前期準備

1.1 在虛擬機中解壓、配置、安裝

1.2 移動頭文件和庫文件到交叉編譯工具鏈對應文件夾中

1.3 移動庫文件的.so文件到開發板根文件系統的/lib目錄下

2、編譯並運行

2.1 編譯出現問題並解決

2.1.1 無法找到頭文件

2.1.2 未定義標識符

2.1.3 數學三角運算符未定義

2.1.4 指定輸入的字符集

2.2 在開發板上運行

2.2.1 把example可執行文件上傳到開發板上

2.2.2 在開發板上執行

三、在LCD顯示單個文字

1、代碼文件

2、編譯與運行

1.3 移動庫文件的`.so`文件到開發板根文件系統的`/lib`目錄下

2.2.1 把`example`可執行文件上傳到開發板上