【STemWin教程】第22章 TrueType矢量字体

席萌0209

特别说明：完整STemWin的1-60期教程和配套实例下载地址：链接

第22章 TrueType矢量字体

    本期教程跟大家讲解矢量字体的相关知识，矢量字体最大的好处就是可以任意放大或者缩小字体，而且字体的显示效果不失真。矢量字体的缺点就是不适合用在小型嵌入式系统中，极其消耗内存。
    22. 1  XBF格式字体生成方法
    22. 2 移植到开发板显示
    22. 3 总结

22.1 矢量字体介绍
    下面的内容来自百度百科和wiki百科（两个内容居然一模一样），讲的非常好，特此转载过来。
    目前主流的矢量字体格式有3种：Type1，TrueType和OpenType，这三种格式都是与平台无关的。
    Type1全称PostScript Type1，是1985年由Adobe公司提出的一套矢量字体标准，由于这个标准是基于PostScript Description Language(PDL)，而PDL又是高端打印机首选的打印描述语言，所以Type1迅速流行起来。但是Type1是非开放字体，Adobe对使用Type1的公司征收高额的使用费。
    TrueType是1991年由Apple公司与Microsoft公司联合提出另一套矢量字标准。
    Type1使用三次贝塞尔曲线来描述字形，TrueType则使用二次贝塞尔曲线来描述字形。所以Type1的字体比TrueType字体更加精确美观。一个误解是，Type1字体比TrueType字体占用空间多。这是因为同样描述一个圆形，二次贝塞尔曲线只需要8个关键点和7段二次曲线；而三次贝塞尔曲线则需要12个关键点和11段三次曲线。然而实际情况是一般来说 Type1比TrueType要小10%左右。这是因为对于稍微复杂的字形，为了保持平滑，TrueType必须使用更多的关键点。由于现代大部分打印机都是使用PDL作为打印描述语言，所以Type1字体打印的时候不会产生形变，速度快；而TrueType则需要翻译成PDL，由于曲线方程的变化，还会产生一定的形变，不如Type1美观。
    这么说来，Type1应该比TrueType更具有优势，为什么如今的计算机上TrueType反而比Type1使用更广泛呢？这是因为第一：Type1由于字体方程的复杂，所以在屏幕上渲染的时候，花费的时间多，解决方案是大部分Type1字体嵌入了点阵字体，这样渲染快，但是边缘不光滑，比较难看。很多ps文档和ps转换的pdf文档都是这样，在计算机上浏览的时候字体很难看，但是打印出来很美观。TrueType则渲染比较快，可以平滑的显示在屏幕上，看上去很美观。
    第二个原因是Type1的高额使用费，使得Type1没有被所有的操作系统所支持。Windows家族只有OS/2和windows 2000及之后的版本从操作系统级别开始支持Type1。由于这个问题，Adobe只好在其所有的产品中嵌入Adobe Type Manager(ATM)作为渲染引擎。
    OpenType则是Type1与TrueType之争的最终产物。1995年，Adobe公司和Microsoft公司开始联手开发一种兼容Type1和TrueType，并且真正支持Unicode的字体，后来在发布的时候，正式命名为OpenType。OpenType可以嵌入Type1和TrueType，这样就兼有了二者的特点，无论是在屏幕上察看还是打印，质量都非常优秀。可以说OpenType是一个三赢的结局，无论是Adobe、Microsoft还是最终用户，都从OpenType中得到了好处。Windows家族从Windows 2000开始，正式支持OpenType。打开系统的字体目录（一般是C:\Windows\Fonts\或C:\Winnt\Fonts），可以看到：一个红色A的图标的是点阵字体，两个重叠的T的图标是TrueType字体，一个O的图标就是OpenType字体。
    矢量字体扩展名ttf。点阵字体的扩展名是fon.
   下面是XP系统中字体的部分截图：

22.2 STemWin对矢量字体的支持
    TrueType为字体开发人员提供对在各种字体高度下字体显示方式的高度控制。与位图字体（基于每个字符的位图）不同，TrueType字体基于矢量图形。矢量表示的优势在于无损的可扩展性。这意味着，每个字符在绘制前需要光栅化为位图。为避免每次绘制字符时都进行光栅化，通常用字体引擎缓存位图数据。这要求CPU速度快、RAM足够。发货时不含emWin TTF包。该项内容可在www.segger.com/link/emwin_freetype.zip下免费获得。
     emWin对TTF支持的实施基于来自David Turner、Robert Wilhelm和Werner Lembergr的FreeType字体库，该库可在www.freetype.org下免费获得。emWin对该库的使用符合GUI\TrueType\FTL. txt下的FreeType许可。emWin对该库进行了少许改编，添加了带有GUI函数的 “粘贴”层。
     TrueType矢量字体的硬件要求如下：

CPU	TTF支持仅适用于32位CPU。我们对32位CPU的定义为：sizeof(int)= 4。
ROM	TTF引擎的ROM要求大约为250 K。确切大小取决于CPU、编译器以及编译器的优化水平。
RAM	该库的RAM要求主要取决于使用的字体。TTF引擎的基本RAM要求大约为50 K。在使用GUI_TTF_CreateFont()创建GUI字体时，字体引擎会加载生成字符所需的TTF文件中定义的所有字体表。不同字体之间的表大小有所差异。创建字体额外要求的RAM量可能介于几个KB到1 MB以上之间。一般字体需要80-300 kb。取决于使用的字体文件需要多少RAM。至少，TTF引擎需要位图缓存。默认情况下，引擎使用200 K的缓存。足够大多数应用使用。TTF引擎通过非emWin函数malloc()和free()分配内存。使用TTF引擎之前，必须确保 能够运行这些函数。

从SEGGER官网下载的矢量库主要有以下文件：

TrueType相关的文件还是很多的，这里只贴了部分源码。

22.3 模拟器上面运行矢量字体
在emWin模拟器中，官方专门做了一个例子用于运行矢量字体，程序DEMO位置如下：


这个DEMO程序的代码如下：

1. #ifndef SKIP_TEST
3. #include <windows.h>
4. #include <stdio.h>
5. #include "GUI.h"
7. /*********************************************************************
8. *
9. *       Static data
10. *
11. **********************************************************************
12. */
13. static unsigned     _aHeight  [] = {16, 20, 32, 48};   // Array of heights used to show text
14. static GUI_TTF_CS   _aCS      [GUI_COUNTOF(_aHeight)]; // Each GUI font needs its own GUI_TTF_CS structure
15. static GUI_FONT     _aFont    [GUI_COUNTOF(_aHeight)]; // Array of GUI fonts
16. static char         _acFamily [200];
17. static char         _acStyle  [200];
19. /*********************************************************************
20. *
21. *       Static code
22. *
23. **********************************************************************
24. */
25. /*********************************************************************
26. *
27. *       _ShowText
28. */
29. static void _ShowText(void) {（1）
30.   int i;
32.   GUI_Clear();
33.   i = 0;
34.   GUI_TTF_GetFamilyName(&_aFont[i], _acFamily, sizeof(_acFamily));（2）
35.   GUI_TTF_GetStyleName(&_aFont[i],  _acStyle,  sizeof(_acStyle));
36.   GUI_SetFont(&GUI_Font20_1);
37.   GUI_DispString(_acFamily);
38.   GUI_DispString(", ");
39.   GUI_DispString(_acStyle);
40.   GUI_DispNextLine();
41.   GUI_DrawHLine(GUI_GetDispPosY(), 0, 0xfff);
42.   GUI_SetFont(&_aFont[i]);
43.   GUI_DispString("abcdefghijklmnopqrstuvwxyz\n");
44.   GUI_DispString("ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ\n");
45.   GUI_DispString("123456789.:,;(:*!?')\n");
46.   GUI_DrawHLine(GUI_GetDispPosY(), 0, 0xfff);
47.   for (i = 0; i < GUI_COUNTOF(_aHeight); i++) {
48.     GUI_SetFont(&_aFont[i]);
49.     GUI_DispString("The quick brown fox jumps over the lazy dog. 1234567890\n");
50.   }
51.   GUI_Delay(1000);
52. }
54. /*********************************************************************
55. *
56. *       _CreateFonts
57. */
58. static int _CreateFonts(const U8 * pData, U32 NumBytes) {（3）
59.   int i;
60.   GUI_TTF_DATA TTF_Data;        // Only one GUI_TTF_DATA structure is used per font face
62.   TTF_Data.pData    = pData;    // Set pointer to file data
63.   TTF_Data.NumBytes = NumBytes; // Set size of file
64.   for (i = 0; i < GUI_COUNTOF(_aHeight); i++) {
65.     //
66.     // Initialize GUI_TTF_CS members
67.     //
68.     _aCS[i].PixelHeight = _aHeight[i];
69.     _aCS[i].pTTF        = &TTF_Data;
70.     //
71.     // Create GUI font
72.     //
73.     if (GUI_TTF_CreateFont(&_aFont[i], &_aCS[i])) {（4）
74.       return 1;
75.     }
76.   }
77.   return 0;
78. }
80. /*********************************************************************
81. *
82. *       _cbFontDemo
83. *
84. * Function description
85. *   The function uses the given pointer to a true type font for creating
86. *   a couple of GUI fonts and showing the outline of the TTF font.
87. *
88. * Parameters:
89. *   pData    - Location of font file
90. *   NumBytes - Size of font file
91. */
92. static void _cbFontDemo(const U8 * pData, U32 NumBytes) {（5）
93.   _CreateFonts(pData, NumBytes); // Create fonts
94.   _ShowText();                   // Show some text
95.   GUI_TTF_DestroyCache();        // Clear the TTF cache
96. }
98. /*********************************************************************
99. *
100. *       _IterateOverAllFiles
101. *
102. * Function description
103. *   The function iterates over all files of the given folder and the
104. *   given mask, reads the contents of the file and calls the function
105. *   pfDoSomething() with location and size of file data.
106. *   Can be used under Win32 environment only.
107. */
108. static void _IterateOverAllFiles(const char * sFolder, const char * sMask, void (* pfDoSomething)(const U8 * pData, U32 NumBytes)) {（6）
109.   GUI_RECT Rect = {0, 10, 1000, 1000};
110.   char              acMask[_MAX_PATH];
111.   char              acFile[_MAX_PATH];
112.   WIN32_FIND_DATA   Context;
113.   HANDLE            hFind;
114.   HANDLE            hFile;
115.   U8              * pData;
116.   DWORD             NumBytes;
117.   DWORD             NumBytesRead;
119.   sprintf(acMask, "%s\\%s", sFolder, sMask);
120.   hFind = FindFirstFile(acMask, &Context);
121.   if (hFind != INVALID_HANDLE_VALUE) {
122.     do {
123.       sprintf(acFile, "%s\\%s", sFolder, Context.cFileName);
124.       hFile = CreateFile(acFile, GENERIC_READ, FILE_SHARE_READ, 0, OPEN_EXISTING, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, 0);
125.       if (hFile != INVALID_HANDLE_VALUE) {
126.         NumBytes = GetFileSize(hFile, NULL);
127.         pData = (U8 *)malloc(NumBytes);
128.         ReadFile(hFile, pData, NumBytes, &NumBytesRead, NULL);
129.         pfDoSomething(pData, NumBytes);
130.         free(pData);
131.       }
132.       CloseHandle(hFile);
133.     } while (FindNextFile(hFind, &Context));
134.   }
135. }
137. /*********************************************************************
138. *
139. *       Public code
140. *
141. **********************************************************************
142. */
143. /*********************************************************************
144. *
145. *       MainTask
146. */
147. void MainTask(void) {
148.   char acPath[200];
150.   GUI_Init();
151.   //
152.   // Set colors and text mode
153.   //
154.   GUI_SetBkColor(GUI_WHITE);
155.   GUI_SetColor(GUI_BLACK);
156.   GUI_SetTextMode(GUI_TM_TRANS);
157.   //
158.   // Get windows system directory and extend it with '\Font'（7）
159.   //
160.   GetWindowsDirectory(acPath, sizeof(acPath));
161.   strcat(acPath, "\\Fonts");
162.   //
163.   // Iterate over files and call _cbFontDemo for each file
164.   //
165.   while (1) {
166.     _IterateOverAllFiles(acPath, "*.ttf", _cbFontDemo);
167.   }
168. }
170. #endif

复制代码

1. 这个函数用于文本显示。
2. 函数：GUI_TTF_GetFamilyName 将返回字体文件中定义的字体系列名称
    函数：GUI_TTF_GetStyleName  此函数将返回字体文件中定义的样式名称 （粗体、常规等）
3. 用于字体的创建，注意字体的创建方法
4. 用于实现字体创建的函数，函数中两个成员介绍如下：
    GUI_TTF_CS

数据类型	元素	描述
GUI_TTF_DATA *	pTTF	指向包含要使用的字体文件位置和大小的GUI_TTF_DATA结构
PixelHeight	PixelHeight	新字体的像素高度。表示字形 “g”和 “f”之间周围矩形的高度。请注意，这并非两行文本之间的距离。换句话说，GUI_GetFontSizeY()返回的值与此值并不完全相同。
FaceIndex	FaceIndex	有些字体文件可能包含多种字体风格。对于多种风格，此索引指定使用基于零的风格索引来创建字体。通常为0。

    GUI_TTF_DATA

数据类型	元素	描述
const void *	pData	指向可寻址存储器区域中的TTF字体文件。
NumBytes	NumBytes	文件的大小 （字节）。

5. 字体演示主要运行的程序。注意函数GUI_TTF_DestroyCache 用于释放TTF缓存系统分配的所有内存并解除该缓存。
6. 通过这个程序实现电脑系统中矢量字体的轮番显示。
7. 获取电脑系统中字体存储的路径。
实际显示效果如下（这里只贴了一个截图）

22.4 移植到开发板上显示
22.4.1 第一步：从官网下载矢量库
    下载地址：www.segger.com/link/emwin_freetype.zip

22.4.2 第二步：添加到emWin工程中（MDK）

    添加上后需要再添加相应的工程路径：


22.4.3 第三步：修改Heap的大小
    由于要使用非emWin自带的molloc和free函数，下面是修改的位置和大小:

    这个地方一定得大点，要不字体无法显示。

22.4.4 第四步：主程序

1. /*
2. *********************************************************************************************************
3. *    函 数 名: MainTask
4. *    功能说明: GUI主函数
5. *    形    参：无
6. *    返 回 值: 无
7. *********************************************************************************************************
8. */
9. void MainTask(void)
10. {
11. OS_ERR          err;
12. char *_acBuffer;
13. GUI_TTF_CS Cs0, Cs1, Cs2, Cs3;
14. GUI_TTF_DATA Data;
15. GUI_FONT Font0, Font1, Font2, Font3;
16. GUI_HMEM hMem;
18. GUI_Init();
19.     GUI_SetBkColor(GUI_BLACK);
20.     GUI_SetColor(GUI_RED);
22. /* 申请一块内存空间 并且将其清零 */                                                             （1）
23.     hMem = GUI_ALLOC_AllocZero(1024*1500);
24. /* 将申请到内存的句柄转换成指针类型 */
25. _acBuffer = GUI_ALLOC_h2p(hMem);
26. /* 打开文件 */
27. OSSchedLock(&err);
28. result = f_open(&file, "seg.ttf", FA_OPEN_EXISTING | FA_READ | FA_OPEN_ALWAYS); （2）
29. result = f_read(&file, _acBuffer, file.fsize, &bw);
30. OSSchedUnlock(&err);
32. /* Set parameters for accessing the font file */
33. Data.pData = _acBuffer; /* Address */
34. Data.NumBytes = file.fsize; /* Size */
36. /* Set creation parameters of first font */
37. Cs0.pTTF = &Data; /* Use address of GUI_TTF_DATA */
38. Cs0.PixelHeight = 24; /* Pixel height */（3）
39. Cs0.FaceIndex = 0; /* Initialize to 0 */
40. /* Set creation parameters of second font */
41. Cs1.pTTF = &Data; /* Use address of GUI_TTF_DATA */
42. Cs1.PixelHeight = 48; /* Pixel height */
43. Cs1.FaceIndex = 0; /* Initialize to 0 */
44. /* Set creation parameters of first font */
45. Cs2.pTTF = &Data; /* Use address of GUI_TTF_DATA */
46. Cs2.PixelHeight = 96; /* Pixel height */
47. Cs2.FaceIndex = 0; /* Initialize to 0 */
48. /* Set creation parameters of second font */
49. Cs3.pTTF = &Data; /* Use address of GUI_TTF_DATA */
50. Cs3.PixelHeight = 144; /* Pixel height */
51. Cs3.FaceIndex = 0; /* Initialize to 0 */
52. /* Create 4 fonts */
53. GUI_TTF_CreateFont(&Font0, &Cs0);（4）
54. GUI_TTF_CreateFont(&Font1, &Cs1);
55. GUI_TTF_CreateFont(&Font2, &Cs2);
56. GUI_TTF_CreateFont(&Font3, &Cs3);
57. /* Draw something using the fonts */
58. GUI_SetFont(&Font0);
59. GUI_DispStringAt("ABC1234", 0, 0);
60. GUI_SetFont(&Font1);
61. GUI_DispStringAt("ABC1234", 0, 24);
62. GUI_SetFont(&Font2);
63. GUI_DispStringAt("ABC1234", 0, 24+48);
64. GUI_SetFont(&Font3);
65. GUI_DispStringAt("ABC1234", 0, 24+48+96);
66. GUI_DispStringAt("ARMFLY", 0, 24+48+96+144);
67. while(1)
68. {
69. GUI_Delay(100);
70. }
72. }

复制代码

1. 申请动态内存用于加载字库。
2. 将矢量字体从SD卡中加载到外接SRAM中。
3. 设置矢量字体点阵大小。
4. 创建四种大小的矢量字体。

22.4.5 第五步：矢量字体放到SD卡中
    由于汉字的矢量字体比较大，使用2MB的SRAM空间不够，这里使用从网上下载的米字体做为显示。

    放到SD卡后，在屏上的实际显示效果如下：

    特别注意，如果使用的是800*480分辨率的屏可以完成显示出来，如果是小于这个分辨率的屏只能显示出一部分，大家可以按照上面的设计方法做一个适合自己屏大小的显示。

22.5 总结
    矢量字体就跟大家讲这么多，更多的知识可以研究下源码的实现。关于字体的显示截至到本期教程就算结束了。

pengzisheng

能转发个米字体矢量字体给我吗/

eric2013

pengzisheng:
能转发个米字体矢量字体给我吗/   

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