Linux应用开发:嵌入式Linux下矢量字体运用

一、freetype简介

FreeType库是一个完全免费（开源）的、高质量的且可移植的字体引擎，它提供统一的接口来访问多种字体格式文件，可以非常方便我们开发字体显示相关的程序功能。它支持单色位图、反走样位图的渲染。FreeType库是高度模块化的程序库，虽然它是使用ANSI C开发，但是采用面向对象的思想，因此，FreeType的用户可以灵活地对它进行裁剪。关于freetype的详细信息可以参考freetype的官方网站：https://www.freetype.org/来获取更多相关的信息。

CSDN下载地址： https://download.csdn.net/download/tech_pro/9873843

二、下载源码编译安装

2.1 编译freetype

[root@wbyq pc_work]# tar xvf /mnt/hgfs/linux-share-dir/freetype-2.4.10.tar.bz2 [root@wbyq freetype-2.4.10]# ./configure --host=arm-linux --prefix=$PWD/_install [root@wbyq freetype-2.4.10]# make && make install [root@wbyq freetype-2.4.10]# tree _install/ _install/ ├── bin │ └── freetype-config ├── include │ ├── freetype2 │ │ └── freetype │ │ ├── config │ │ │ ├── ftconfig.h │ │ │ ├── ftheader.h │ │ │ ├── ftmodule.h │ │ │ ├── ftoption.h │ │ │ └── ftstdlib.h │ │ ├── freetype.h │ │ ├── ftadvanc.h │ │ ├── ftbbox.h │ │ ├── ftbdf.h │ │ ├── ftbitmap.h │ │ ├── ftbzip2.h │ │ ├── ftcache.h │ │ ├── ftchapters.h │ │ ├── ftcid.h │ │ ├── fterrdef.h │ │ ├── fterrors.h │ │ ├── ftgasp.h │ │ ├── ftglyph.h │ │ ├── ftgxval.h │ │ ├── ftgzip.h │ │ ├── ftimage.h │ │ ├── ftincrem.h │ │ ├── ftlcdfil.h │ │ ├── ftlist.h │ │ ├── ftlzw.h │ │ ├── ftmac.h │ │ ├── ftmm.h │ │ ├── ftmodapi.h │ │ ├── ftmoderr.h │ │ ├── ftotval.h │ │ ├── ftoutln.h │ │ ├── ftpfr.h │ │ ├── ftrender.h │ │ ├── ftsizes.h │ │ ├── ftsnames.h │ │ ├── ftstroke.h │ │ ├── ftsynth.h │ │ ├── ftsystem.h │ │ ├── fttrigon.h │ │ ├── fttypes.h │ │ ├── ftwinfnt.h │ │ ├── ftxf86.h │ │ ├── t1tables.h │ │ ├── ttnameid.h │ │ ├── tttables.h │ │ ├── tttags.h │ │ └── ttunpat.h │ └── ft2build.h ├── lib │ ├── libfreetype.a │ ├── libfreetype.la │ ├── libfreetype.so -> libfreetype.so.6.9.0 │ ├── libfreetype.so.6 -> libfreetype.so.6.9.0 │ ├── libfreetype.so.6.9.0 │ └── pkgconfig │ └── freetype2.pc └── share └── aclocal └── freetype2.m4 9 directories, 56 files [root@wbyq freetype-2.4.10]#

2.2 部署编译环境和运行环境

1. 拷贝生成的库到开发板 [root@wbyq freetype-2.4.10]# cp _install/lib/*.so* /home/wbyq/rootfs/lib/ -fdv 2. 再将_install目录下的头文件和库文件拷贝到编译器的目录下，方便编译器在编译程序时能找到库和头文件。 [wbyq@wbyq freetype-2.4.10]$ sudo cp _install/include/ft2build.h /home/wbyq/work/arm-linux-gcc/opt/FriendlyARM/toolschain/4.5.1/arm-none-linux-gnueabi/sys-root/usr/include/ [wbyq@wbyq freetype-2.4.10]$ sudo cp _install/include/freetype2/freetype/ /home/wbyq/work/arm-linux-gcc/opt/FriendlyARM/toolschain/4.5.1/arm-none-linux-gnueabi/sys-root/usr/include/ -rf [wbyq@wbyq freetype-2.4.10]$ sudo cp _install/lib/*.so* /home/wbyq/work/arm-linux-gcc/opt/FriendlyARM/toolschain/4.5.1/arm-none-linux-gnueabi/sys-root/usr/lib/ -dv 3. 在编译调用freetype库函数的源程序时，需要指定库文件。 比如：[wbyq@wbyq lcd_freetype]$ arm-linux-gcc freetype.c -lfreetype

2.3 windows电脑上的矢量字体存放目录

2.4 示例代码

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <termios.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <linux/fb.h>
#include <sys/mman.h>

#include <math.h>
#include <wchar.h>

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

#define LCD_DEVICE "/dev/fb0"
int lcd_fd;
struct fb_var_screeninfo vinfo;//可变参数
struct fb_fix_screeninfo finfo; //固定参数
unsigned char *lcd_mem=NULL; //LCD首地址
typedef unsigned int u32;
typedef unsigned short u16;
typedef unsigned char u8;

/*定义一个结构体存放矢量字体的配置*/
struct FREE_TYPE_CONFIG
{
	FT_Library    library;
	FT_Face       face;
	FT_GlyphSlot  slot;
	FT_Vector     pen;                    /* untransformed origin  */
	FT_Error      error;
	FT_BBox  bbox;
	FT_Glyph  glyph;
};
struct FREE_TYPE_CONFIG FreeTypeConfig;



/*
函数功能: 封装画点函数
函数参数： u32 x,u32 y,u16 c
*/
void LCD_DrawPoint(u32 x,u32 y,u32 c)
{
	 u32 *lcd_p=(u32*)(lcd_mem+vinfo.xres*vinfo.bits_per_pixel/8*y+x*vinfo.bits_per_pixel/8);
	 *lcd_p=c;
}


/*
函数功能: 封装读点函数
函数参数： u32 x,u32 y,u16 c
*/
u32 LCD_ReadPoint(u32 x,u32 y)
{
	 u32 *lcd_p=(u32*)(lcd_mem+vinfo.xres*vinfo.bits_per_pixel/8*y+x*vinfo.bits_per_pixel/8);
	 return *lcd_p;
}


/*	LCD显示矢量字体的位图信息
 *		bitmap : 要显示的字体的矢量位图
 *		x : 显示的x坐标
 *		y : 显示的y坐标
 */
void LCD_DrawBitmap(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;

	/* 将位图信息循环打印到屏幕上 */
	for(i=x,p=0;i<x_max;i++,p++)
	{
		for(j=y,q=0;j<y_max;j++,q++)
		{
			if((i>x_max)||(j>y_max)||(i<0)||(j<0))continue;
			if(bitmap->buffer[q*bitmap->width+p]!=0)
			{
				LCD_DrawPoint(i, j,0xFF0033);
			}
			else
			{
				LCD_DrawPoint(i, j,0xFFFFFF);
			}
		}
	}
}

/*
函数功能: 初始化FreeType配置
*/
int InitConfig_FreeType(char *font_file)
{
	FT_Error      error;
	/*1. 初始化freetype库*/
	error=FT_Init_FreeType(&FreeTypeConfig.library);
	if(error)
	{
		printf("freetype字体库初始化失败.\n");
		return -1;
	}

	/*2. 打开加载的字体文件*/
 	error=FT_New_Face(FreeTypeConfig.library,font_file,0,&FreeTypeConfig.face);
  	if(error)
  	{
		printf("矢量字体文件加载失败.\n");
		return -2;
	}
	return 0;
}

/*
函数功能: 释放FreeType配置
*/
void FreeType_Config(void)
{
	FT_Done_Face(FreeTypeConfig.face);
  	FT_Done_FreeType(FreeTypeConfig.library);
}

/*
函数功能: 在LCD屏显示一串文本数据
函数参数:
	u32 x   坐标位置
	u32 y   坐标位置
	u32 size 字体大小
	wchar_t *text 显示的文本数据
*/
int LCD_DrawText(u32 x,u32 y,u32 size,wchar_t *text)
{
	FT_Error      error;
	int i = 0;
	int bbox_height_min = 10000;
	int bbox_height_max = 0;
		
	/*3. 设置字符的像素的大小为size*size*/
	error=FT_Set_Pixel_Sizes(FreeTypeConfig.face,size,0);
	if(error)
	{
		printf("字符的像素大小设置失败.\n");
		return -1;
	}
	
	/*4. 设置字体文件的轮廓的插槽*/
	FreeTypeConfig.slot=FreeTypeConfig.face->glyph;

	/* 设置坐标为原点坐标
	 * 将LCD坐标转换成笛卡尔坐标
	 * 单位是 1/64 Point
	 */
	FreeTypeConfig.pen.x=x*64;
  	FreeTypeConfig.pen.y=(vinfo.yres-size-y)*64;

	/*5. 循环的将文字显示出来*/
	for(i=0;i<wcslen(text);i++)
	{
		FT_Set_Transform(FreeTypeConfig.face,0,&FreeTypeConfig.pen);	//设置字体的起始坐标位置
		/*装载字符编码，填充face的glyph slot成员*/
		error=FT_Load_Char(FreeTypeConfig.face,text[i],FT_LOAD_RENDER);
		if(error)
		{
			printf("装载字符编码失败.\n");
			return -1;
		}
		
		/*通过glyph slot来获得glyph*/
		FT_Get_Glyph(FreeTypeConfig.slot,&FreeTypeConfig.glyph);

		/*通过glyph来获得cbox*/
		FT_Glyph_Get_CBox(FreeTypeConfig.glyph,FT_GLYPH_BBOX_TRUNCATE,&FreeTypeConfig.bbox);

		/*获得字体高度的最大值和最小值*/
		if(bbox_height_min>FreeTypeConfig.bbox.yMin)bbox_height_min=FreeTypeConfig.bbox.yMin;
		if(bbox_height_max<FreeTypeConfig.bbox.yMax)bbox_height_max=FreeTypeConfig.bbox.yMax;
		
		/*画点，把笛卡尔坐标转换成LCD坐标*/
		LCD_DrawBitmap(&FreeTypeConfig.slot->bitmap,
						FreeTypeConfig.slot->bitmap_left,
						vinfo.yres-FreeTypeConfig.slot->bitmap_top);

		if(FreeTypeConfig.slot->bitmap_left+size*2>vinfo.xres)
		{
			FreeTypeConfig.pen.x=0; //更新X坐标位置
			FreeTypeConfig.pen.y=(vinfo.yres-size-y-size)*64; //更新Y坐标位置
		}
		else
		{
			/* 更新原点坐标位置 */
			FreeTypeConfig.pen.x+=FreeTypeConfig.slot->advance.x;
			FreeTypeConfig.pen.y+=FreeTypeConfig.slot->advance.y;
		}
	}
	return 0;
}

int main(int argc,char **argv)
{	
	if(argc!=2)
	{
		printf("./app <xxx.ttf 字体文件>\n");
		return 0;
	}
	
	/*1. 打开设备文件*/
	lcd_fd=open(LCD_DEVICE,O_RDWR);
	if(lcd_fd<0)
	{
		printf("%s open error.\n",LCD_DEVICE);
		return 0;
	}
	/*2. 获取可变参数*/
	ioctl(lcd_fd,FBIOGET_VSCREENINFO,&vinfo);
	printf("x=%d,y=%d,pixel=%d\n",vinfo.xres,vinfo.yres,vinfo.bits_per_pixel);
	
	/*3. 获取固定参数*/
	ioctl(lcd_fd,FBIOGET_FSCREENINFO,&finfo);
	printf("smem_len=%d\n",finfo.smem_len);
	printf("line_length=%d\n",finfo.line_length);

	/*4. 映射LCD地址*/
	lcd_mem=mmap(NULL,finfo.smem_len,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,lcd_fd,0);
	if(lcd_mem==NULL)
	{
		printf("映射LCD地址失败.\n");
		return -1;
	}
	memset(lcd_mem,0xFFFFFF,finfo.smem_len);
	
	/*5. 初始化配置FreeType*/
	InitConfig_FreeType(argv[1]);
	
	/*6. 在指定位置显示文本*/
	/*
	wcslen() 函数用于计算宽字符的个数，支持区分中文和英文字符，文本需要在UTF-8编码下。
	定义宽字符串示例：
	wchar_t *wp=L"1234567890中国"; //12
	printf("wcslen p:%d\n",wcslen(wp)); 返回值是12
	*/
	LCD_DrawText(50,56*0,56,L"北京万邦易嵌科技有限公司");
	LCD_DrawText(150,56*1,56,L"www.wanbangee.com");
	LCD_DrawText(200,56*3,48,L"FreeType矢量字体");
	LCD_DrawText(150,56*5,80,L"Linux驱动开发");
	/*7. 释放FreeType配置*/
	FreeType_Config();
	
	close(lcd_fd);
	return 0;
}           

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2.5 编译源代码的Makefile示例

all:
	arm-linux-gcc video_app.c -I /home/wbyq/work/freetype-2.4.10/_install/include -I /home/wbyq/work/freetype-2.4.10/_install/include/freetype2 -o app -lfreetype -ljpeg
	cp app /home/wbyq/work/rootfs/code
	rm app -f           

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2.6 运行程序效果示例