《I.MX6U嵌入式Linux C应用编程指南》第二十四章 在LCD上显示字符
本帖最后由 正点原子 于 2021-8-26 15:57 编辑1）实验平台：正点原子i.MX6ULL Linux阿尔法开发板
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第二十四章 在LCD上显示字符
前面几个章节向大家介绍了如何在LCD屏上显示图像，本章我们就来学习下，如何在LCD屏上显示字符，譬如数字、字母以及中文字符等，相信很多读者都已经迫不及待的想要了解了。OK，废话不多说直接开干！
本章将会讨论如下主题。
使用原始的方式：自己取模显示字符
使用freetype访问字体文件；
freetype简介；
freetype移植；
freetype的使用介绍。
1.1原始方式：取模显示字符
LCD显示屏是由width * height个像素点构成的，显示字符，一个非常容易想到的方法便是对字符取模，然后在LCD屏上打点显示字符；如果大家以前学习过单片机，想必接触过一些显示屏，譬如oled、或者其它一些点阵式的显示屏，其实这些显示屏显示字符的原理都是一样的，如下所示：
图 24.1.1 字符点阵图
我们可以通过一些字符取模软件获取到字符的子模；所谓子模，其实就是一个二维数组，用于表示字符点阵中，哪些小方块应该要填充颜色、哪些小方块不填充颜色。譬如上图“正”字符点阵，这是一个宽度为64（64个小方块）、高度为86（86个小方块）的字符点阵，我们会使用一个二维数组来表示这个字符点阵：
unsigned char arr;
也就是一个86行8列的unsigned char类型数组，数组存储的其实就是字符的位图数据，字符点阵中的每一个小方块对应一个bit位，因为一行一共有64个小方块、也就对应8个字节（8 * 8 = 64）；将填充颜色的方块使用1表示、不填充颜色的方块使用0来表示，所以一个小方块刚好可以使用一个bit位来描述。
以上给大家简单地介绍了字符点阵的问题，相信绝大部分读者都知道这些基础的东西，其实本不太想讲这些内容，但是考虑到可能有些读者确实就真的没接触这些，所以还是简单地提一下。
我们编写一个简单的程序去测试下，网上有很多的这种字符取模的小软件，大家可以找一下，我们用这个取模软件，获取几个字符的子模，然后在我们的LCD屏上去显示这些字符。
编写应用程序
本例程源码对应的路径为：开发板光盘->11、Linux C应用编程例程源码->24_freetype->show_char.c。
示例代码 24.1.1 以取模打点方式在LCD上显示字符
/***************************************************************
Copyright © ALIENTEK Co., Ltd. 1998-2021. All rights reserved.
文件名 : show_character.c
作者 : 邓涛
版本 : V1.0
描述 : 使用取模软件获取字符的子模，在LCD上显示字符
其他 : 无
论坛 : <a href="www.openedv.com" target="_blank">www.openedv.com</a>
日志 : 初版 V1.0 2021/7/09 邓涛创建
***************************************************************/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <sys/mman.h>
#include <linux/fb.h>
#define FB_DEV "/dev/fb0" //LCD设备节点
static int width; //LCD宽度
static int height; //LCD高度
static unsigned short *screen_base = NULL;//LCD显存基地址
static unsigned char ch_char1 = {
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0xF0,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x07},
{0xF0,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x07},
{0xF0,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x07},
{0xF0,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x07},
{0xF0,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x07},
{0xF0,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x07},
{0xF0,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x07},
{0xF0,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x07},
{0xF0,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x07},
{0x00,0x00,0x00,0xC0,0x7F,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0xC0,0x7F,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0xC0,0x7F,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0xC0,0x7F,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0xC0,0x7F,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0xC0,0x7F,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0xC0,0x7F,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0xFC,0x07,0xC0,0x7F,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0xFC,0x07,0xC0,0x7F,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0xFC,0x07,0xC0,0x7F,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0xFC,0x07,0xC0,0x7F,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0xFC,0x07,0xC0,0x7F,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0xFC,0x07,0xC0,0x7F,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0xFC,0x07,0xC0,0xFF,0xFF,0xFF,0x01},
{0x00,0xFC,0x07,0xC0,0xFF,0xFF,0xFF,0x01},
{0x00,0xFC,0x07,0xC0,0xFF,0xFF,0xFF,0x01},
{0x00,0xFC,0x07,0xC0,0xFF,0xFF,0xFF,0x01},
{0x00,0xFC,0x07,0xC0,0xFF,0xFF,0xFF,0x01},
{0x00,0xFC,0x07,0xC0,0xFF,0xFF,0xFF,0x01},
{0x00,0xFC,0x07,0xC0,0xFF,0xFF,0xFF,0x01},
{0x00,0xFC,0x07,0xC0,0xFF,0xFF,0xFF,0x01},
{0x00,0xFC,0x07,0xC0,0xFF,0xFF,0xFF,0x01},
{0x00,0xFC,0x07,0xC0,0x7F,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0xFC,0x07,0xC0,0x7F,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0xFC,0x07,0xC0,0x7F,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0xFC,0x07,0xC0,0x7F,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0xFC,0x07,0xC0,0x7F,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0xFC,0x07,0xC0,0x7F,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0xFC,0x07,0xC0,0x7F,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0xFC,0x07,0xC0,0x7F,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0xFC,0x07,0xC0,0x7F,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0xFC,0x07,0xC0,0x7F,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0xFC,0x07,0xC0,0x7F,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0xFC,0x07,0xC0,0x7F,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0xFC,0x07,0xC0,0x7F,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0xFC,0x07,0xC0,0x7F,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0xFC,0x07,0xC0,0x7F,0x00,0x00,0x00},
{0xFE,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x1F},
{0xFE,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x1F},
{0xFE,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x1F},
{0xFE,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x1F},
{0xFE,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x1F},
{0xFE,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x1F},
{0xFE,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x1F},
{0xFE,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x1F},
{0xFE,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x1F},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},/*"正",0*/
};
static unsigned char ch_char2 = {
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0xFC,0x07,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0xFC,0x07,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0xFC,0x07,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0xFC,0x07,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0xFC,0x07,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0xFC,0xFF,0xFF,0xFF,0x0F},
{0x00,0x00,0x00,0xFC,0xFF,0xFF,0xFF,0x0F},
{0x00,0x00,0x00,0xFC,0xFF,0xFF,0xFF,0x0F},
{0x00,0x00,0x00,0xFC,0xFF,0xFF,0xFF,0x0F},
{0x00,0x00,0x00,0xFC,0xFF,0xFF,0xFF,0x0F},
{0x00,0x00,0x00,0xFC,0xFF,0xFF,0xFF,0x0F},
{0x00,0x00,0x00,0xFC,0xFF,0xFF,0xFF,0x0F},
{0x00,0x00,0x00,0xFC,0xFF,0xFF,0xFF,0x0F},
{0x00,0x00,0x00,0xFC,0x07,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0xFC,0x07,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0xFC,0x07,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0xFC,0x07,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0xFC,0x07,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x7F,0x00},
{0x00,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x7F,0x00},
{0x00,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x7F,0x00},
{0x00,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x7F,0x00},
{0x00,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x7F,0x00},
{0x00,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x7F,0x00},
{0x00,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x7F,0x00},
{0x00,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x7F,0x00},
{0x00,0xFF,0x01,0x00,0x00,0xC0,0x7F,0x00},
{0x00,0xFF,0x01,0x00,0x00,0xC0,0x7F,0x00},
{0x00,0xFF,0x01,0x00,0x00,0xC0,0x7F,0x00},
{0x00,0xFF,0x01,0x00,0x00,0xC0,0x7F,0x00},
{0x00,0xFF,0x01,0x00,0x00,0xC0,0x7F,0x00},
{0x00,0xFF,0x01,0x00,0x00,0xC0,0x7F,0x00},
{0x00,0xFF,0x01,0x00,0x00,0xC0,0x7F,0x00},
{0x00,0xFF,0x01,0x00,0x00,0xC0,0x7F,0x00},
{0x00,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x7F,0x00},
{0x00,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x7F,0x00},
{0x00,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x7F,0x00},
{0x00,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x7F,0x00},
{0x00,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x7F,0x00},
{0x00,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x7F,0x00},
{0x00,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x7F,0x00},
{0x00,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x7F,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x20,0x00},
{0x00,0x01,0x00,0x00,0xC0,0x00,0x7C,0x00},
{0x00,0x0F,0x00,0x03,0xF8,0x00,0x7F,0x00},
{0x80,0x3F,0xF0,0x03,0xFF,0x81,0xFF,0x00},
{0x80,0xFF,0xFC,0x03,0xFE,0x81,0xFF,0x00},
{0xC0,0x7F,0xFC,0x07,0xFE,0x03,0xFF,0x01},
{0xC0,0x7F,0xF8,0x07,0xFC,0x03,0xFF,0x01},
{0xE0,0x3F,0xF8,0x0F,0xFC,0x07,0xFE,0x01},
{0xE0,0x3F,0xF0,0x0F,0xFC,0x07,0xFE,0x03},
{0xF0,0x1F,0xF0,0x0F,0xF8,0x07,0xFE,0x03},
{0xF0,0x1F,0xF0,0x1F,0xF8,0x0F,0xFC,0x07},
{0xF8,0x0F,0xE0,0x1F,0xF8,0x0F,0xFC,0x07},
{0xF8,0x0F,0xE0,0x1F,0xF0,0x0F,0xF8,0x0F},
{0xFC,0x07,0xE0,0x3F,0xF0,0x1F,0xF8,0x0F},
{0xFC,0x07,0xE0,0x3F,0xF0,0x1F,0xF0,0x1F},
{0xFC,0x03,0xC0,0x0F,0xE0,0x03,0xF0,0x07},
{0xF0,0x03,0xC0,0x00,0x60,0x00,0xE0,0x01},
{0xE0,0x01,0x00,0x00,0x00,0x00,0x20,0x00},
{0x80,0x01,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},/*"点",1*/
};
static unsigned char ch_char3 = {
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x80,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x1F},
{0x80,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x1F},
{0x80,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x1F},
{0x80,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x1F},
{0x80,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x1F},
{0x80,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x1F},
{0x80,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x1F},
{0x80,0x7F,0x00,0x80,0xFF,0x00,0x00,0x00},
{0x80,0x7F,0x00,0xC0,0x7F,0x00,0x00,0x00},
{0x80,0x7F,0x00,0xC0,0x7F,0x00,0x00,0x00},
{0x80,0x7F,0x00,0xC0,0x3F,0x00,0x00,0x00},
{0x80,0x7F,0x00,0xE0,0x3F,0x00,0x00,0x00},
{0x80,0x7F,0xF8,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x01},
{0x80,0x7F,0xF8,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x01},
{0x80,0x7F,0xF8,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x01},
{0x80,0x7F,0xF8,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x01},
{0x80,0x7F,0xF8,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x01},
{0x80,0x7F,0xF8,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x01},
{0x80,0x7F,0xF8,0x07,0x00,0x00,0xFE,0x01},
{0x80,0x7F,0xF8,0x07,0x00,0x00,0xFE,0x01},
{0x80,0x7F,0xF8,0x07,0x00,0x00,0xFE,0x01},
{0x80,0x7F,0xF8,0x07,0x00,0x00,0xFE,0x01},
{0x80,0x7F,0xF8,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x01},
{0x80,0x7F,0xF8,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x01},
{0x80,0x7F,0xF8,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x01},
{0x80,0x7F,0xF8,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x01},
{0x80,0x7F,0xF8,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x01},
{0x80,0x7F,0xF8,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x01},
{0x80,0x7F,0xF8,0x07,0x00,0x00,0xFE,0x01},
{0x80,0x7F,0xF8,0x07,0x00,0x00,0xFE,0x01},
{0x80,0x7F,0xF8,0x07,0x00,0x00,0xFE,0x01},
{0x80,0x7F,0xF8,0x07,0x00,0x00,0xFE,0x01},
{0xC0,0x7F,0xF8,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x01},
{0xC0,0x7F,0xF8,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x01},
{0xC0,0x7F,0xF8,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x01},
{0xC0,0x7F,0xF8,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x01},
{0xC0,0x7F,0xF8,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x01},
{0xC0,0x7F,0xF8,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x01},
{0xC0,0x3F,0x00,0x00,0xFC,0x07,0x06,0x00},
{0xC0,0x3F,0x80,0x00,0xFC,0x07,0x07,0x00},
{0xC0,0x3F,0x80,0x03,0xFC,0x87,0x0F,0x00},
{0xE0,0x3F,0xC0,0x07,0xFC,0xE7,0x1F,0x00},
{0xE0,0x3F,0xE0,0x1F,0xFC,0xF7,0x3F,0x00},
{0xE0,0x3F,0xF0,0x3F,0xFC,0xE7,0x7F,0x00},
{0xE0,0x1F,0xF0,0x3F,0xFC,0xE7,0xFF,0x00},
{0xF0,0x1F,0xF8,0x1F,0xFC,0xC7,0xFF,0x00},
{0xF0,0x1F,0xFC,0x0F,0xFC,0x87,0xFF,0x01},
{0xF0,0x1F,0xFE,0x0F,0xFC,0x07,0xFF,0x03},
{0xF0,0x1F,0xFF,0x07,0xFC,0x07,0xFF,0x07},
{0xF8,0x8F,0xFF,0x03,0xFC,0x07,0xFE,0x0F},
{0xF8,0x8F,0xFF,0x01,0xFE,0x07,0xFC,0x0F},
{0xFC,0xCF,0xFF,0xFF,0xFF,0x07,0xF8,0x1F},
{0xFC,0xE7,0xFF,0xFE,0xFF,0x07,0xF8,0x0F},
{0xFE,0xC7,0x7F,0xFE,0xFF,0x03,0xF0,0x07},
{0xFE,0x83,0x3F,0xFC,0xFF,0x03,0xE0,0x03},
{0xF8,0x03,0x1F,0xFC,0xFF,0x03,0xE0,0x00},
{0xF0,0x03,0x0E,0xFC,0xFF,0x01,0x40,0x00},
{0xE0,0x01,0x04,0xFC,0xFF,0x00,0x00,0x00},
{0xC0,0x00,0x00,0xFC,0x3F,0x00,0x00,0x00},
{0x80,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},/*"原",2*/
};
static unsigned char ch_char4 = {
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0xC0,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x00},
{0xC0,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x00},
{0xC0,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x00},
{0xC0,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x00},
{0xC0,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x00},
{0xC0,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x00},
{0xC0,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x00},
{0xC0,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFE,0xFF,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFF,0x3F,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0xC0,0xFF,0x1F,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0xF0,0xFF,0x07,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0xF8,0xFF,0x03,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0xFE,0xFF,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x80,0xFF,0x7F,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0xC0,0xFF,0x1F,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0xF0,0xFF,0x07,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0xF8,0xFF,0x03,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0xF8,0xFF,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0xF8,0x7F,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0xF8,0x1F,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0xF8,0x1F,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0xF8,0x1F,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0xF8,0x1F,0x00,0x00,0x00},
{0xFE,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x1F},
{0xFE,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x1F},
{0xFE,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x1F},
{0xFE,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x1F},
{0xFE,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x1F},
{0xFE,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x1F},
{0xFE,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x1F},
{0xFE,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0x1F},
{0x00,0x00,0x00,0xF8,0x1F,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0xF8,0x1F,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0xF8,0x1F,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0xF8,0x1F,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0xF8,0x1F,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0xF8,0x1F,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0xF8,0x1F,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0xF8,0x1F,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0xF8,0x1F,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0xF8,0x1F,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0xF8,0x1F,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0xF8,0x1F,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0xF8,0x1F,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0xF8,0x0F,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0xFC,0x0F,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x10,0x00,0xFE,0x0F,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0xF0,0xFF,0xFF,0x0F,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0xF0,0xFF,0xFF,0x0F,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0xE0,0xFF,0xFF,0x0F,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0xE0,0xFF,0xFF,0x07,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0xE0,0xFF,0xFF,0x07,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0xE0,0xFF,0xFF,0x03,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0xC0,0xFF,0xFF,0x01,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0xC0,0xFF,0xFF,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0xC0,0xFF,0x3F,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},/*"子",3*/
};
#define argb8888_to_rgb565(color) ({ \
unsigned int temp = (color); \
((temp & 0xF80000UL) >> 8) | \
((temp & 0xFC00UL) >> 5) | \
((temp & 0xF8UL) >> 3); \
})
/********************************************************************
* 函数名称： lcd_draw_character
* 功能描述： 在LCD屏指定位置处(x, y)画字符, 参数color指定字符的颜色
指针ch指向字符对应的子模数组、参数w、h分别表示字符的宽度和高度
* 输入参数： color
* 返 回 值： 无
********************************************************************/
static void lcd_draw_character(unsigned int x, unsigned int y,
const unsigned char *ch, unsigned int w,
unsigned int h, unsigned int color)
{
unsigned short rgb565_color = argb8888_to_rgb565(color);//得到RGB565颜色值
unsigned long temp;
unsigned int end_x, end_y;
int j;
int columns;
/**
计算出二维数组有多少列
参数w表示的是字符的宽度，1个宽度表示的是1个bit位
并不是一个字节，这里要注意，如果宽度不是byte单位的整数倍
通常会补零
**/
columns = w / 8; //1byte=8bit
if (0 != w % 8) columns++;
/* 对参数进行限定 */
if (w < 1 || h < 1) return;
if (x >= width || y >= height) return;
/* 计算出结束坐标位置 */
end_x = x + w - 1;
end_y = y + h - 1;
/* 对结束坐标位置进行限定 */
if (end_x >= width)
end_x = width - 1;
if (end_y >= height)
end_y = height - 1;
/* 计算有效宽度 */
h = end_y - y + 1;
w = end_x - x + 1;
/* 打点 */
temp = y * width + x; //定位到起点
for (y = 0; y < h; y++, temp += width) {
for (x = 0, j = 0; x < w; ) {
if (*(ch + y * columns + j) & (0x1 << (x % 8)))
screen_base = rgb565_color;
x++;
if (0 == x % 8) j++;
}
}
}
int main(void)
{
struct fb_var_screeninfo fb_var = {0};
struct fb_fix_screeninfo fb_fix = {0};
unsigned long screen_size;
int fd;
/* 打开framebuffer设备 */
fd = open(FB_DEV, O_RDWR);
if (0 > fd) {
fprintf(stderr, "open error: %s: %s\n", FB_DEV, strerror(errno));
exit(EXIT_FAILURE);
}
/* 获取framebuffer设备信息 */
ioctl(fd, FBIOGET_VSCREENINFO, &fb_var);
ioctl(fd, FBIOGET_FSCREENINFO, &fb_fix);
screen_size = fb_fix.line_length * fb_var.yres;
width = fb_var.xres;
height = fb_var.yres;
/* 内存映射 */
screen_base = mmap(NULL, screen_size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
if (MAP_FAILED == (void *)screen_base) {
perror("mmap error");
close(fd);
exit(EXIT_FAILURE);
}
/* LCD背景刷白 */
memset(screen_base, 0xFF, screen_size);
/* 显示字符 */
int x = width * 0.5 - 128;
int y = height * 0.5 - 43;
lcd_draw_character(x, y, (unsigned char *)ch_char1, 64, 86, 0xFF00FF);
lcd_draw_character(x + 64, y, (unsigned char *)ch_char2, 64, 86, 0xFF00FF);
lcd_draw_character(x + 128, y, (unsigned char *)ch_char3, 64, 86, 0xFF00FF);
lcd_draw_character(x + 192, y, (unsigned char *)ch_char4, 64, 86, 0xFF00FF);
/* 退出程序 */
munmap(screen_base, screen_size);
close(fd);
return 0;
}
程序中定义了4个二维数组ch_char1、ch_char2、ch_char3、ch_char4，这4个二维数组便是4个中文字符“正点原子”的子模，字符宽度为64、高度为86。这种字符取模软件就不给大家介绍了，网上很多这种软件、用法方法通常也非常简单，我们在取模的时候，选择从左到右、从上到下这种方式进行取模，上述示例代码便是按照这种方式进行解析的。
调用自定义函数lcd_draw_character在LCD上显示字符、并且是居中显示。
lcd_draw_character函数中会子模数组进行解析，代码也没什么难度，就不讲解了。
编译上述示例代码，将编译得到的可执行文件拷贝到开发板Linux系统的用户家目录下，执行该测试程序：
图 24.1.2 执行测试程序
此时开发板LCD屏上会显示“正点原子”四个中文字符，如下图所示：
图 24.1.3 LCD屏显示中文字符
使用这种方式还是非常简单地，自己取模、自己写函数打点显示，但是很low！好歹咋们玩的也是操作系统，实际的应用项目一般肯定不会这么干，除非你的程序就是显示那么几个固定的字符。那既然如此，为什么还要给大家介绍这种方式呢？一来是让大家理解字符显示的原理；二来，一些实际的应用项目中可能确实就是这么做的，不同的项目它的需求不同，不能一概而论！
操作系统中通常都会有很多的字体文件，譬如Windows系统“C:\Windows\Fonts”目录下就有很多的字体文件，如下所示：
图 24.1.4 Windows系统中的字体文件
字体文件的格式也有很多种，譬如otf、ttf、ttc等，这里就不给大家列举了，有兴趣的读者自己百度一下；Linux系统中，字体文件通常会放在/usr/share/fonts目录下，有了字体文件之后，我们就不需要再对字符进行取模了，它们已经编码进了字体文件中，我们只需要解析字体文件、访问字体文件，从字体文件中读取出字符的位图数据即可！
当然，这些复杂的解析过程并不需要我们自己去实现，有很多开源的字体引擎可以帮助我们来处理这些复杂的解析过程，譬如freetype库，下小节将向大家介绍如何使用freetype访问字体文件。
1.2freetype简介
FreeType一个完全免费（开源）的软件字体引擎库，设计小巧、高效、高度可定制且可移植，它提供了统一的接口来访问多种不同格式的字体文件。它提供了一个简单、易于使用且统一的接口来访问字体文件的内容，从而大大简化了这些任务。
请注意，“FreeType”也称为“FreeType 2”，以区别于旧的、已弃用的“FreeType 1”库，Freetype 1库已经不再维护和支持了。
1.3freetype移植
本小节我们来移植FreeType，将FreeType移植到我们的开发板根文件系统中；事实上，开发板出厂系统已经移植好了这些库，但是版本稍微太低了，作为学习者，我们应该要学会自己动手移植，这个是很重要的工作；从上几个章节的学习内容可知，我们很多的编程工作都是基于别人写好的库、调用库函数来实现应用程序的功能，因为Linux软件生态做得非常好，有很多免费、开源的库是可以使用的，不用自己去捣鼓这些东西；所以作为一个嵌入式Linux软件开发人员，学会移植就显得很重要了。
1.3.1下载FreeType源码
开发板出厂系统中，FreeType的版本为2.6，这个版本稍微有点低，我们选择移植2.8版本的FreeType。
进入到https://download.savannah.gnu.org/releases/freetype/链接地址，如下所示：
图 24.3.1 FreeType源码下载地址
往下翻找到2.8版本，选择freetype-2.8.tar.gz压缩文件：
图 24.3.2 找到2.8版本
点击freetype-2.8.tar.gz下载源码，下载完成后我们将会得到2.8版本的FreeType源码包：
图 24.3.3 freetype-2.8.tar.gz
大家要自己动手下载，开发板资料盘中是没有提供这些源码包的，包括前面几个章节介绍的库，譬如libpng、libjpeg以及tslib等，都没有提供它们的源码压缩文件。
1.3.2交叉编译FreeType源码
将下载好的freetype-2.8.tar.gz压缩文件拷贝到Ubuntu系统的用户家目录下，如下所示：
图 24.3.4 将源码包拷贝到Ubuntu系统
在tools目录下创建一个名为freetype的目录，把它作为FreeType的安装目录：
图 24.3.5 创建FreeType的安装目录
执行命令将freetype-2.8.tar.gz解压开来：
tar -xzf freetype-2.8.tar.gz
图 24.3.6 将freetype-2.8.tar.gz压缩文件解压
解压成功之后便会得到FreeType的源码目录freetype-2.8。
进入到freetype-2.8目录，老规矩，同样是三部曲：配置、编译、安装。
首先对交叉编译工具的环境进行初始化，前面章节内容已经提过很多次了，使用交叉编译器之前，必须要对其环境进行初始化（如果当前终端已经初始化过了，则无需再次进行初始化）。
FreeType库基于模块化设计，意味着我们可以对其进行裁剪，将不需要的功能模块从配置中移除，减小库文件的体积；除此之外，FreeType还支持很多配置选项，如果大家想要对FreeType做一些自定义配置或者对其进行裁剪，可以参考FreeType源码目录下docs/CUSTOMIZE文档，该文件对此有比较详细的说明，建议大家看一看，如果有需求的话。docs目录下还有其它很多的说明文档，也都可以读一读。
这里我们简单地配置一下，打开include/freetype/config/ftoption.h文件，如下所示：
vi include/freetype/config/ftoption.h
图 24.3.7 ftoption.h配置文件
该文件定义了很多的配置宏，我们可以选择使能或禁用这些配置选项，具体配置哪些功能，大家自己去研究，每一个配置宏都有详细地解释说明。这里我们打开以下两个配置宏：
#defineFT_CONFIG_OPTION_SYSTEM_ZLIB
#defineFT_CONFIG_OPTION_USE_PNG
大家找到这两个宏，默认情况下，这两个都被注释掉了，所以是没有使能的；把这两个宏的注释去掉，使能这两个配置宏。
第一个配置宏表示使用系统安装的zlib库，因为FreeType支持Gzip压缩文件，会使用到zlib库，zlib之前我们移植好了；第二个配置宏表示支持PNG bitmap位图，因为FreeType可以加载PNG格式的彩色位图字形，需要依赖于libpng库，这个库前面我们也是移植好了。
配置好之后，保存、退出ftoption.h文件，接着执行如下命令对FreeType工程源码进行配置：
./configure --prefix=/home/dt/tools/freetype/ --host=arm-poky-linux-gnueabi --with-zlib=yes --with-bzip2=no --with-png=yes --with-harfbuzz=no ZLIB_CFLAGS="-I/home/dt/tools/zlib/include -L/home/dt/tools/zlib/lib" ZLIB_LIBS=-lz LIBPNG_CFLAGS="-I/home/dt/tools/png/include -L/home/dt/tools/png/lib" LIBPNG_LIBS=-lpng
这个配置命令很长，简单地提一下，具体的细节大家可以执行"./configure --help"查看配置帮助信息。
--prefix选项指定FreeType库的安装目录；--host选项设置为交叉编译器名称的前缀，这两个选项前面几个章节内容都已经给大家详细地解释过。
--with-zlib=yes表示使用zlib；
--with-bzip2=no表示不使用bzip2库；
--with-png=yes表示使用libpng库；
--with-harfbuzz=no表示不使用harfbuzz库。
ZLIB_CFLAGS选项用于指定zlib的头文件路径和库文件路径，根据实际安装路径填写；
ZLIB_LIBS选项指定链接的zlib库的名称；
LIBPNG_CFLAGS选项用于指定libpng的头文件路径和库文件路径，根据实际安装路径填写；
LIBPNG_LIBS选项用于指定链接的libpng库的名称。
图 24.3.8 配置FreeType工程
配置完成之后接着执行make编译，编译完成之后执行make install安装即可！
1.3.3安装目录下的文件
进入到FreeType安装目录下，如下所示：
图 24.3.9 FreeType安装目录下的文件
同样有bin目录、include目录以及lib目录，大家可以自己进入到这些目录下，浏览下这些目录下的有哪些文件，对此有个印象。
如果要使用FreeType库，我们需要在应用程序源码中包含include/freetype2目录下的ft2build.h头文件，除此之外，还需要包含另一个头文件FT_FREETYPE_H，这是一个用宏定义的头文件，其实就是include/freetype2/freetype/freetype.h头文件。
所以，在我们的应用程序一般是这样写：
#include <ft2build.h>
#include FT_FREETYPE_H
1.3.4移植到开发板
接下来将编译得到的动态链接库文件拷贝到开发板Linux系统/usr/lib目录，在拷贝之前，需将/usr/lib目录下原有的FreeType库文件删除掉，执行下面这条命令：
rm -rf /usr/lib/libfreetype.*
删除之后，再将我们编译得到的库文件拷贝到开发板/usr/lib目录下，也就是FreeType安装目录lib目录下的所有库文件，拷贝的时候注意符号链接的问题。拷贝完成之后，如下所示：
图 24.3.10 开发板/usr/lib目录下的FreeType库文件
1.4freetype库的使用
整个移植工作完成之后，接着简单地介绍下FreeType库的使用，FreeType库支持的功能很多、提供给用户的库函数也很多，所以笔者肯定不会给大家细聊！以介绍性为主。
FreeType官方也提供了详细地使用帮助文档，以下便是这些文档的链接地址：
https://www.freetype.org/freetype2/docs/tutorial/step1.html
https://www.freetype.org/freetype2/docs/tutorial/step2.html
https://www.freetype.org/freetype2/docs/reference/index.html
以下这个链接是一份中文参考文档，大家可以看一下，笔者也不知道是哪位作者编写的，写的非常详细！
https://www.doc88.com/p-7178359224563.html?r=1
在正式介绍FreeType库使用之前，需要先了解几个涉及到的概念：
字形（glyph）
字符图像就叫做字形，一个字符能够有多种不同的字形，可以理解为字形就是字符的一种书写风格，譬如宋体的汉字“国”与微软雅黑的汉字“国”，它们的字形是不同的，也就是它们书写风格是不同；宋体的“国”与微软雅黑的“国”就是两种不同的字形。
字形索引
在字体文件中，通过字形索引找到对应的字形，而字形索引是由字符编码转换而来的，譬如ASCII编码、GB2312编码、BIG5编码、GBK编码以及国际标准字符集使用的Unicode编码等。对于字符编码，如果还有不了解读者，建议自行查阅相关的书籍。
像素点（pixel）、点（point）以及dpi
像素点大家都知道，譬如LCD分辨率为800*480，那就表示LCD水平方向有800个像素点、垂直方向有480个像素点，所以此LCD一共有800*480个像素点。
像素点这个概念大家都很熟悉了，也就不再多说；我们再来看下“点”的概念，点（point）是一种简单地物理单位，在数字印刷中，一个点（point）等于1/72英寸（1英寸等于25.4毫米）。
除此之外，还有一个dpi的概念，dpi（dots per inch）表示每英寸的像素点数，譬如300*400dpi表示在水平方向，每英寸有300个像素点、在垂直方向上每英寸有400个像素点。通过点数和dpi可以计算出像素点数，公式如下：
像素点数 = 点数 * dpi / 72
譬如，假设某一显示设备水平方向dpi为300，已知水平方向的点数为50，那么像素点数的计算方式为：
50 * 300 / 72 = 208
所以可以算出像素点数为208，因为后面会用到这些概念，所以先给大家简单地说明一下。
字形的布局
以下两张图清晰地描述了字形布局的情况：分为水平布局和垂直布局，分别使用图 24.4.1和图 24.4.2来描述布局情况，以下这两张图都是从官方的文档中截取过来的。
水平方向书写文字使用水平布局方式，绝大部分情况下我们一般都是在水平方向上书写文字；垂直方向书写文字使用垂直布局方式，对于汉字来说，垂直方向书写也是比较常见的，很有代表性的就是对联、还有很多古书文字的写法，也都是采用这种垂直书写。
图 24.4.1 水平布局
图 24.4.2 垂直布局
基准线、原点
从图中可以看到，不管是水平布局还是垂直布局，图中都可以找到一个origin原点，经过原点的水平线（X轴）和垂直线（Y轴）称为基准线，笔者将其称为水平基线和垂直基线。
对于水平布局，垂直基线在字形的左边，垂直基线简单地放置在字形上，通过图中所标注的度量数据确定与基线的位置关系。
对于垂直布局，水平基线在字形的上方，字形在垂直基线上居中放置，同样也是通过图中所标注的度量数据确定与基线的位置关系。
原点、基准线可以用于定位字形，水平布局和垂直布局使用不同的约束来放置字形。
字形的宽度和高度
每一个字形都有自己的宽度和高度，图中使用width（宽）和height（高）来表示，width描述了字形轮廓的最左边到最右边的距离；而height描述了字形轮廓的最上边到最下边的距离。同一种书写风格，不同字符所对应的字形，它们的宽高是不一定相等的，譬如大写A和小写a，宽度和高度明显是不同的；但有些字符的字形宽度和高度是相同的，这个与具体的字符有关！
bearingX和bearingY
bearingX表示从垂直基线到字形轮廓最左边的距离。对于水平布局来说，字形在垂直基线的右侧，所以bearingX是一个正数；而对于垂直布局来说，字形在垂直基线上居中放置，所以字形轮廓的最左边通常是在垂直基线的左侧，所以bearingX是一个负数。
bearingY则表示从水平基线到字形轮廓最上边的距离。对于垂直布局来说，bearingY是一个正数，字形处于水平基线的下方；而对于水平布局来说，如果字形轮廓的最上边在水平基线的上方，则bearingY是一个正数、相反则是一个负数。
xMin/xMax、yMin/yMax
xMin表示字形轮廓最左边的位置，xMax则表示字形轮廓最右边的位置；yMin表示字形轮廓最下边的位置，yMax则表示字形轮廓最上边的位置，通过这4个位置可以构成一个字形的边界框（bounding box，bbox），当然这是一个假象的框子，它尽可能紧密的装入字形。
advance
advance则表示步进宽度，相邻两个原点位置的距离(字间距)。如果是水平布局，则表示相邻的两个原点在水平方向上的距离（advanceX），也就是相邻两条垂直基线之间的距离；同理，如果是垂直布局，则表示相邻的两个原点在垂直方向上的距离（advanceY），也就是相邻两条水平基线之间的距离。
以上所提到的这些参数都很重要，大家一定要理解这些参数所表示的意义，绘制字符时，需要以这些参数作为参考值进行对齐显示。
使用FreeType访问字体文件，可以从字体文件中获取到字形的位图数据，位图数据存储在一个buffer中，buffer大小为字形的宽*高个字节（字形边界框的宽*高个字节），也就是图 24.4.1中width*height个字节大小，每一个点使用一个字节来表示，当数组中该点对应的数值等于0，表示该点不填充颜色；当数值大于0，表示该点需要填充颜色。
字符显示时如何对齐？
平时我们使用文本编辑器编写文字的时候，这些字符都是对齐显示的；譬如在一行文本中，即使包含大小写的英文字母、标点符号、汉字等这些字符，这一行字符显示在屏幕上时、都是对齐显示的；这里说的对齐是按照标准规范进行对齐，譬如逗号"，"显示时是靠近下边的、而不是靠近上边显示；双引号“”显示时是靠近上边的、而不是居中显示；这就是笔者认为的字符显示时的对齐规范，你可以认为每一个字符，它都有对应的一个显示规范，是靠近上边显示呢、还是靠近下边显示亦或者是靠近中间显示呢等。
那我们如何保证对齐显示呢？其实就是通过图 24.4.1中的水平基线和垂直基线，如下图所示：
图 24.4.3 通过水平基线和垂直基线保证对齐显示
不同字符对应的字形，水平基线到字形轮廓最上边的距离都是不一样的，譬如图中水平基线到“A”和“a”轮廓最上边的距离明显是不一样的；除此之外，有些字形的轮廓最下边已经在水平基线之下、而有些字形的轮廓最下边却又在水平基线之上。
分析完水平基线之后，我们再来看看垂直基线，每一个字形的垂直基线到字形轮廓最左边的距离也都是不一样的，譬如“韩”和“a”，很明显、它们各自的垂直基线到字形轮廓最左边的距离是不一样的。
水平基线可以作为垂直方向（上下方向）上对齐显示的基准线，而垂直基线可以作为水平方向（左右方向）上对齐显示的基准线；对于水平布局来说，相邻两条垂直基线的距离就是字间距或者叫步进宽度；从一个字形的原点加上一个步进宽度就到了下一个字形的原点。
当我们要在屏幕上画字形的时候，首先要定位到字形的左上角位置，从左上角开始，依次从左到右、从上到下，字形显示的宽度就是字形的宽度width、字符显示的高度就是字形的高度height。那如何找到左上角的位置，这个很简单，通过bearingY和bearingX便可确定。譬如我们将(100, 100)这个位置作为原点，那么，字符显示位置的左上角便是(100+bearingX, 100-bearingY)。
以上就给大家介绍关于字符对齐的问题，大家一定要理解这些内容，如果你理解不了上面的内容，后面的示例代码你可能就看不懂。
1.4.1初始化FreeType库
在使用FreeType库函数之前，需要对FreeType库进行初始化操作，使用FT_Init_FreeType()函数完成初始化操作。在调用该函数之前，我们需要定义一个FT_Library类型变量，调用FT_Init_FreeType()函数时将该变量的指针作为参数传递进去；使用示例如下所示：
FT_Library library;
FT_Error error;
error = FT_Init_FreeType(&library);
if (error)
fprintf(stderr, "Error: failed to initialize FreeType library object\n");
FT_Init_FreeType完成以下操作：
它创建了一个FreeType库对象，并将library作为库对象的句柄。
FT_Init_FreeType()调用成功返回0；失败将返回一个非零值错误码。
1.4.2加载face对象
应用程序通过调用FT_New_Face()函数创建一个新的face对象，其实就是加载字体文件，为啥叫face（脸），应该是一种抽象的说法！一个face对象描述了一个特定的字体样式和风格，譬如"Times New Roman Regular"和"Times New Roman Italic"对应两种不同的face。
调用FT_New_Face()函数前，我们需要定义一个FT_Face类型变量，使用示例如下所示：
FT_Library library; //库对象的句柄
FT_Face face; //face对象的句柄
FT_Error error;
FT_Init_FreeType(&library);
error = FT_New_Face(library, "/usr/share/fonts/font.ttf", 0, &face);
if (error) {
/* 发生错误、进行相关处理 */
}
FT_New_Face()函数原型如下所示：
FT_Error FT_New_Face(FT_Library library, const char *filepathname,
FT_Long face_index, FT_Face *aface);
函数参数以及返回值说明如下：
library：一个FreeType库对象的句柄，face对象从中建立；
filepathname：字库文件路径名（一个标准的C字符串）；
face_index：某些字体格式允许把几个字体face嵌入到同一个文件中，这个索引指示了你想加载的face，其实就是一个下标， 如果这个值太大，函数将会返回一个错误，通常把它设置为0即可！想要知道一个字体文件中包含了多少个face，只要简单地加载它的第一个face（把face_index设置为0），函数调用成功返回后，face->num_faces的值就指示出了有多少个face嵌入在该字体文件中。
aface：一个指向新建face对象的指针，当失败时其值被设置为NULL。
返回值：调用成功返回0；失败将返回一个非零值的错误码。
1.4.3设置字体大小
设置字体的大小有两种方式：FT_Set_Char_Size()和FT_Set_Pixel_Sizes()。
FT_Set_Pixel_Sizes()函数
调用FT_Set_Pixel_Sizes()函数设置字体的宽度和高度，以像素为单位，使用示例如下所示：
FT_Set_Pixel_Sizes(face, 50, 50);
第一个参数传入face句柄；第二个参数和第三个参数分别指示字体的宽度和高度，以像素为单位；需要注意的是，我们可以将宽度或高度中的任意一个参数设置为0，那么意味着设置为0的参数将会与另一个参数保持相等，如下所示：
FT_Set_Pixel_Sizes(face, 50, 0);
上面调用FT_Set_Pixel_Sizes()函数时，将字体高度设置为0，也就意味着字体高度将自动等于字体宽度50。
FT_Set_Char_Size()函数
调用FT_Set_Char_Size()函数设置字体大小，示例如下所示，假设在一个300x300dpi的设备上把字体大小设置为16pt：
error = FT_Set_Char_Size(
face, //face对象的句柄
16*64, //以1/64点为单位的字体宽度
16*64, //以1/64点为单位的字体高度
300, //水平方向上每英寸的像素点数
300); //垂直方向上每英寸的像素点数
说明：
字体的宽度和高度并不是以像素为单位，而是以1/64点（point）为单位表示（也就是26.6固定浮点格式），一个点是一个1/72英寸的距离。
同样也可将宽度或高度其中之一设置为0，那么意味着设置为0的参数将会与另一个参数保持相等。
dpi参数设置为0时，表示使用默认值72dpi。
1.4.4加载字形图像
设置完成之后，接下来就可以加载字符图像了，总共分为3步：
a)、获取字符的字形索引
通过FT_Get_Char_Inde()函数将字符编码转换为字形索引（glyph index），Freetype默认使用UTF-16编码类型，也就是Unicode编码方式，采用2个字节来表示一个编码值。
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
1.5示例代码
显示单个ASCII字符
显示单个中文字符
显示一行字符（一行字符对齐显示）
显示多行字符（一行字符的高度计算）
字体变形（旋转、斜体……..）
示例代码 24.5.1 FreeType使用示例代码
/***************************************************************
Copyright © ALIENTEK Co., Ltd. 1998-2021. All rights reserved.
文件名 : freetype_test.c
作者 : 邓涛
版本 : V1.0
描述 : FreeType测试示例代码
其他 : 无
论坛 : <a href="www.openedv.com" target="_blank">www.openedv.com</a>
日志 : 初版 V1.0 2021/7/14 邓涛创建
***************************************************************/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <sys/mman.h>
#include <linux/fb.h>
#include <math.h> //数学库函数头文件
#include <wchar.h>
#include <ft2build.h>
#include FT_FREETYPE_H
#define FB_DEV "/dev/fb0" //LCD设备节点
#define argb8888_to_rgb565(color) ({ \
unsigned int temp = (color); \
((temp & 0xF80000UL) >> 8) | \
((temp & 0xFC00UL) >> 5) | \
((temp & 0xF8UL) >> 3); \
})
static unsigned int width; //LCD宽度
static unsigned int height; //LCD高度
static unsigned short *screen_base = NULL;//LCD显存基地址 RGB565
static unsigned long screen_size;
static int fd = -1;
static FT_Library library;
static FT_Face face;
static int fb_dev_init(void)
{
struct fb_var_screeninfo fb_var = {0};
struct fb_fix_screeninfo fb_fix = {0};
/* 打开framebuffer设备 */
fd = open(FB_DEV, O_RDWR);
if (0 > fd) {
fprintf(stderr, "open error: %s: %s\n", FB_DEV, strerror(errno));
return -1;
}
/* 获取framebuffer设备信息 */
ioctl(fd, FBIOGET_VSCREENINFO, &fb_var);
ioctl(fd, FBIOGET_FSCREENINFO, &fb_fix);
screen_size = fb_fix.line_length * fb_var.yres;
width = fb_var.xres;
height = fb_var.yres;
/* 内存映射 */
screen_base = mmap(NULL, screen_size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0);
if (MAP_FAILED == (void *)screen_base) {
perror("mmap error");
close(fd);
return -1;
}
/* LCD背景刷成黑色 */
memset(screen_base, 0xFF, screen_size);
return 0;
}
static int freetype_init(const char *font, int angle)
{
FT_Error error;
FT_Vector pen;
FT_Matrix matrix;
float rad; //旋转角度
/* FreeType初始化 */
FT_Init_FreeType(&library);
/* 加载face对象 */
error = FT_New_Face(library, font, 0, &face);
if (error) {
fprintf(stderr, "FT_New_Face error: %d\n", error);
exit(EXIT_FAILURE);
}
/* 原点坐标 */
pen.x = 0 * 64;
pen.y = 0 * 64; //原点设置为(0, 0)
/* 2x2矩阵初始化 */
rad = (1.0 * angle / 180) * M_PI; //（角度转换为弧度）M_PI是圆周率
#if 0 //非水平方向
matrix.xx = (FT_Fixed)( cos(rad) * 0x10000L);
matrix.xy = (FT_Fixed)(-sin(rad) * 0x10000L);
matrix.yx = (FT_Fixed)( sin(rad) * 0x10000L);
matrix.yy = (FT_Fixed)( cos(rad) * 0x10000L);
#endif
#if 1 //斜体水平方向显示的
matrix.xx = (FT_Fixed)( cos(rad) * 0x10000L);
matrix.xy = (FT_Fixed)( sin(rad) * 0x10000L);
matrix.yx = (FT_Fixed)( 0 * 0x10000L);
matrix.yy = (FT_Fixed)( 1 * 0x10000L);
#endif
/* 设置 */
FT_Set_Transform(face, &matrix, &pen);
FT_Set_Pixel_Sizes(face, 50, 0); //设置字体大小
return 0;
}
static void lcd_draw_character(int x, int y,
const wchar_t *str, unsigned int color)
{
unsigned short rgb565_color = argb8888_to_rgb565(color);//得到RGB565颜色值
FT_GlyphSlot slot = face->glyph;
size_t len = wcslen(str); //计算字符的个数
long int temp;
int n;
int i, j, p, q;
int max_x, max_y, start_y, start_x;
// 循环加载各个字符
for (n = 0; n < len; n++) {
// 加载字形、转换得到位图数据
if (FT_Load_Char(face, str, FT_LOAD_RENDER))
continue;
start_y = y - slot->bitmap_top; //计算字形轮廓上边y坐标起点位置 注意是减去bitmap_top
if (0 > start_y) {//如果为负数 如何处理？？
q = -start_y;
temp = 0;
j = 0;
}
else { // 正数又该如何处理??
q = 0;
temp = width * start_y;
j = start_y;
}
max_y = start_y + slot->bitmap.rows;//计算字形轮廓下边y坐标结束位置
if (max_y > (int)height)
max_y = height;
for (; j < max_y; j++, q++, temp += width) {
start_x = x + slot->bitmap_left;//起点位置要加上左边空余部分长度
if (0 > start_x) {
p = -start_x;
i = 0;
}
else {
p = 0;
i = start_x;
}
max_x = start_x + slot->bitmap.width;
if (max_x > (int)width)
max_x = width;
for (; i < max_x; i++, p++) {
// 如果数据不为0，则表示需要填充颜色
if (slot->bitmap.buffer)
screen_base = rgb565_color;
}
}
//调整到下一个字形的原点
x += slot->advance.x / 64;//26.6固定浮点格式
y -= slot->advance.y / 64;
}
}
int main(int argc, char *argv[])
{
/* LCD初始化 */
if (fb_dev_init())
exit(EXIT_FAILURE);
/* freetype初始化 */
if (freetype_init(argv, atoi(argv)))
exit(EXIT_FAILURE);
/* 在LCD上显示中文 */
int y = height * 0.25;
lcd_draw_character(50, 100, L"路漫漫其修远兮，吾将上下而求索", 0x000000);
lcd_draw_character(50, y+100, L"莫愁前路无知己，天下谁人不识君", 0x9900FF);
lcd_draw_character(50, 2*y+100, L"君不见黄河之水天上来，奔流到海不复回", 0xFF0099);
lcd_draw_character(50, 3*y+100, L"君不见高堂明镜悲白发，朝如青丝暮成雪", 0x9932CC);
/* 退出程序 */
FT_Done_Face(face);
FT_Done_FreeType(library);
munmap(screen_base, screen_size);
close(fd);
exit(EXIT_SUCCESS);
}
编译方法：
${CC} -o testApp testApp.c -I/home/dt/tools/freetype/include/freetype2 -L/home/dt/tools/freetype/lib -lfreetype -L/home/dt/tools/zlib/lib -lz -L/home/dt/tools/png/lib -lpng -lm
效果图：
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