便攜設(shè)備中的漢字庫設(shè)計
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1 便攜式設(shè)備的常用設(shè)計方法
一般的便攜式設(shè)備采用如圖1所示的電路框圖設(shè)計（根據(jù)需要可增可減）。在該系統(tǒng)中，用圖形點陣液晶模塊作為顯示，24C256用作漢字庫的存儲，X1203用于日歷時鐘，鍵盤／觸摸屏作為輸入設(shè)備，RS232用于通訊，ISD系列語音芯片可以記錄語音及播放語音。這里只討論使用點陣液晶顯示漢字的情況以及漢字庫的設(shè)計方法。一般漢字庫有以下幾種方案實現(xiàn)。
?。?）使用程序空間做小字庫。這在漢字用量不大的情況下，是一種完美的解決方法。但若要用AT89C2051、AVR系列、PIC系列、430F11X系列等作為主控芯片，其主要程序空間就只有2K字節(jié)左右，這種方案是不可行的。以500個漢字為例，16×16點陣的字庫將需要500×32＝16 000字節(jié)的ROM空間，如果使用12×12點陣的漢字，也需要500×24＝12 000字節(jié)的ROM空間。所以，漢字庫的大小在500字已經(jīng)不能接受，設(shè)計小型的掌上設(shè)備，要使用引腳數(shù)較少的MCU時（如前所述），ROM空間已經(jīng)感到相當(dāng)緊張，再占用其空間做漢字庫更不能想像。
（2）使用大容量的ROM芯片專門做漢字庫。用這種方式可以使用全部的國標(biāo)漢字，是一種較常用的方法。一般采用27C040芯片，但占用系統(tǒng)I／O數(shù)較多，占印刷板面積大，單是27C040就需要19根地址線，8根數(shù)據(jù)線，還有一些控制信號，還可能需要一片地址鎖存芯片。這種方法在便攜式設(shè)備的設(shè)計時一般不采用。
（3）使用自帶漢字庫的液晶模塊。這較為方便，但成本較為高昂，一般為固定規(guī)格的漢字，常用的是16×16點陣，使用不靈活。
?。?）使用I2C器件實現(xiàn)漢字庫的設(shè)計。下面將詳細(xì)討論這種方法。
2 設(shè)計綜述
用串行I2C方式的EEPROM實現(xiàn)漢字庫設(shè)計，這種方式下系統(tǒng)的構(gòu)成成本低廉，體積小巧，方便靈活。在圖1的設(shè)計中，使用128×64點陣規(guī)模的常用液晶模塊，可以顯示12×12點陣的漢字5排，每排10個漢字。使用了一片24C512做漢字庫，它有64K字節(jié)的存儲空間，可以存放64K／24＝2 730個漢字的12×12點陣字模。如果采用壓縮的方法，每個12×12點陣的漢字占用18個字節(jié)，則可存放64K／18＝3 640個漢字。如果使用兩片則可以容納7 280個漢字，而使用多片時同樣占用兩根口線，且不額外占用資源，同時還可以連接其他的I2C器件，如日歷芯片、I2C方式的A／D、D／A等，如果24Cxxx還有空余空間，則可以作為記錄器，記錄數(shù)據(jù)。在實際應(yīng)用時，我們使用尺寸小的液晶模塊（50 mm×40 mm×3 mm），這樣，整個電路除鍵盤外全蓋在液晶模塊的下面，如果使用液晶上的觸摸屏作為鍵盤，則所有電路的大小可以與液晶屏的尺寸一樣，整個系統(tǒng)相當(dāng)小巧，非常適合掌上設(shè)備或其他便攜式設(shè)備應(yīng)用。
如果使用其他方式實現(xiàn)漢字庫，則體積將會較大：使用程序空間做字庫，則只能實現(xiàn)很少的漢字字模，而ROM尺寸小的芯片還不能實現(xiàn)；若用27C040等則體積肯定大；使用帶字庫的模塊則厚度較大。
24C512芯片與MCU接口只占用兩根I／O口線：SDA，SCL。因此，隨便使用89C51的I／O連接即可，見圖1（注意：需要10kΩ的上拉電阻），多片時只是在每一片的地址端加以區(qū)別，而不需要額外的I／O口線。
3 設(shè)計方法
3．1 漢字字模數(shù)據(jù)
下面以“使用此漢字庫”為例說明字模點陣的形成情況。液晶屏的“使用此漢字庫”是按如圖2所示的方式一點一點地顯示的。圖中的每一點對應(yīng)液晶屏上的每一點。我們只須將所有的點陣數(shù)據(jù)寫入液晶模塊的緩沖區(qū)就可以了。
常用的12864液晶模塊使用HD61202作液晶控制器，所以，該模塊是豎著取模的（由HD61202所決定），而且最高位在下面（請參見HD61201的詳細(xì)資料）。所以“漢”的字模數(shù)據(jù)為：
這里，以“漢”為例，第一個數(shù)據(jù)088H是最左邊的上面第一豎排有點的位置所對應(yīng)的數(shù)據(jù)，而且下面為高位。第二個數(shù)據(jù)091H為左邊的上面第二豎排有點的位置所對應(yīng)的數(shù)據(jù)，依次類推，得到“漢”上半部分的前12個點陣數(shù)據(jù)，同樣可以得到“漢”下半部分的后12個點陣數(shù)據(jù)?？梢钥闯?，在下半部分的字模，實質(zhì)上只有一半數(shù)據(jù)有用，另一半全是0，故，可以采用壓縮的辦法，縮減字模數(shù)據(jù)，即下半部分的點陣數(shù)據(jù)完全可以兩個數(shù)據(jù)縮減成一個數(shù)據(jù)。比如“漢”壓縮后的字模數(shù)據(jù)為，上半部分不變，前12個數(shù)據(jù)與原來相同，下半部分兩兩組合為一個字節(jié)，后半部分只有6個字節(jié)，這樣，一個漢字就只需要18個字節(jié)，這樣可以大大節(jié)省存儲器的使用：
088H，091H，064H，018H，002H，01EH，062H，082H，062H，01FH，002H，000H，00FH，008H 084H，021H，024H，088H
如果液晶模塊所使用的控制器是6963或1330／1335等，則必須橫著取字模，相應(yīng)的“漢”的字模數(shù)據(jù)為（每字節(jié)右邊為高位）：
DB 000H，002H，0F2H，007H，024H，002H，029H，002HDB 02AH，002H，044H，001H，044H，001H，083H，000HDB 082H，000H，042H，001H，022H，002H，01AH，00CH
壓縮算法與61202的不一樣，為左邊不變，右邊壓縮，數(shù)據(jù)組織上為奇數(shù)（對應(yīng)點陣的右半邊）壓縮，偶數(shù)不變。
3．2 漢字字模數(shù)據(jù)存放在24Cxxx中
在一般情況下為自定義漢字庫，也有使用全漢字庫的情況。在全字庫的情況下，可以把現(xiàn)有的漢字庫直接存放在兩片24C512中（采用壓縮方法，每個漢字18字節(jié)）。這兩片的地址分別是：0－0FFFFH，10000H－1FFFFH。
漢字首地址＝（（區(qū)碼－1）×94＋位碼－1）×18。
大多數(shù)情況下使用漢字不會很多，一般用的是自定義漢字庫。用一片24C256芯片（見Atmel公司24C256技術(shù)手冊）可以存放用戶常用漢字1 820（32K／18）個，或1 365（32K／24）個，剩余空間可以用作數(shù)據(jù)記錄，對一般用戶來說足夠了。但放在程序ROM里，將占用32K程序區(qū)，對使用小ROM容量（比如89C2051，PIC系列，430F11x等）芯片的場合是不可能的，而用一片24Cxxx芯片就完全解決了，只占用兩根I／O口線！這么多數(shù)據(jù)怎么存放在24C256中呢？很簡單，使用編程器。大多數(shù)的編程器都支持24Cxxx的編程。先使用字模提取軟件得到你所需要的漢字的字模數(shù)據(jù)，一般情況在購買液晶時會附送的。一般情況會用匯編的DB偽指令來定義，或使用C語言的數(shù)組來定義：unsigned char code hzdot〔24＊xxxx〕＝｛0x12，0x32，．．．．．．｝。得到這些數(shù)據(jù)后，用相應(yīng)的單片機編譯軟件得到編程器能用的．hex或．bin文件，再使用編程器燒寫。在用字模軟件取漢字模的時候，必須將漢字按照一定的順序進(jìn)行排列，使用此漢字庫的時候再按照這個順序就可以將漢字依次顯示出來。
3．3 字模數(shù)據(jù)在24Cxxx中的存放情況舉例
用戶自定義的漢字庫已經(jīng)存放在24Cxxx中了，下面是字庫中的開始部分，漢字“使用此漢字庫……”的字模，取模方式為縱向、下為高位，其中地址列為在24C256中的片內(nèi)地址。
從表1與圖2可以看出，漢字字模在24C256中的存放規(guī)則：第一個漢字的字模數(shù)據(jù)放在24C256中從0000H開始的24個單元，即0000－0017H。第二個放在24C256中從0018H開始的24個單元，即0018H－002FH……，依次類推。每個漢字在字庫中的第一個字模數(shù)據(jù)在24C256中的地址為：X×24＋0，（X為用戶漢字庫中的第幾個漢字）第二個字模數(shù)據(jù)在24C256中的地址為：X×24＋1，第三個字模數(shù)據(jù)在24C256中的地址為：X×24＋2，……，依次類推，用戶漢字庫中的第X個漢字的第I個字模數(shù)據(jù)為：
X×24＋I(xiàn)。
由此，我們在液晶屏上顯示漢字的時候依次寫出X×24＋I(xiàn)（I為00－23）就可以了。24Cxxx為I2C總線方式的EEPROM存儲器，用作漢字庫時，我們只需要掌握從中讀出數(shù)據(jù)的方法，寫入數(shù)據(jù)的工作就讓編程器去完成。下面介紹如何讀取漢字庫中的漢字信息。
4 24Cxxx漢字庫的使用
所需要的漢字庫已經(jīng)存放在24Cxxx存儲器中了，只需要將它們?nèi)〕鰜盹@示在液晶屏上。下面舉例說明：在系統(tǒng)中需要1 300個漢字，使用24C256作為漢字庫，可以存放32 768／24＝1 365個12×12點陣的漢字，能滿足要求。在使用中每一個漢字有一個唯一的編碼，序號從0000到1299。要寫某一個漢字在液晶屏上只需要給出它的編碼即可。
4．1 24C256的讀寫
24C256的讀寫遵循I2C總線的規(guī)約，需進(jìn)行總線啟動、數(shù)據(jù)讀寫、應(yīng)答信號查詢、總線停止等操作，這些子程序假設(shè)都已經(jīng)有了，在程序中聲明如下：
4．2 將器件中的數(shù)據(jù)讀取出來在液晶屏上顯示
下面，我們在液晶屏的的第2行的開始顯示“使用此漢字庫”。先讀取連續(xù)的24個漢字點陣數(shù)據(jù)，程序如下：
這六個漢字在漢字庫中的編碼依次為：
0000 0001 002 0003 0004 0005，
則每一個漢字點陣數(shù)據(jù)的第一個位置分別為：
0000×24，0001×24，0002×240003×24，0004×24，0005×24
以每一個漢字的第一個數(shù)據(jù)位置為起始地址依次讀取24個數(shù)據(jù)到顯示緩存，再調(diào)用顯示程序（寫顯示緩存的數(shù)據(jù)到液晶模塊中）……。相應(yīng)的程序如下：
參考文獻(xiàn)
1 胡漢才．單片機原理及其接口技術(shù)．北京：清華大學(xué)出版社，1998
2 徐愛鈞．單片機高級語言C51應(yīng)用程序設(shè)計．北京：電子工業(yè)出版社，1998
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