Графический контроллер EVE FT800 FTDI.
Работа с пользовательскими шрифтами, кнопками и сенсорным экраном

Статья продолжает тему, начатую с описания в [1, 2] общих функциональных возможностей новой микросхемы FT800 и адаптации примеров производителя для Microsoft Visual Studio под компилятор Image Craft для МК PSoС Cypress. А теперь мы покажем, как использовать пользовательские шрифты с графическим контроллером FT800.

Он имеет 16 встроенных шрифтов, содержащих стандартный набор ASCII символов. На экран могут выводиться символы в диапазоне кодов от 32 до 127. Встроенные шрифты отличаются друг от друга только размером.

Выбор шрифта, который будет использован API-функцией для вывода текста, осуществляется указанием специального индекса шрифта. Все шрифты, встроенные и пользовательские, индексируются в диапазоне от 0 до 31. Встроенные шрифты имеют индексы от 16 до 31 включительно. Если мы хотим использовать в приложении шрифты другого размера, другого начертания или отличные от английских, то мы можем применить собственные. Пользовательские шрифты перед их использованием с API-функциями должны быть загружены в графическое ОЗУ FT800 (RAM_G), объем которого составляет 256 кбайт. Загружаемые шрифты могут иметь индексы от 0 до 14.

Шрифты, встроенные и загружаемые, хранятся в памяти контроллера в виде растровых изображений. Пользовательские шрифты могут загружаться в трех растровых форматах: L1, L4 и L8. Структура форматов приведена в таблицах 1–3.

В зависимости от наличия свободной памяти в управляющем МК разработчик может выбрать, какой из представленных форматов использовать в своем приложении. Для сравнения на рис. 1 приведен снимок экрана дисплея модуля VM800C43A-D, на который выводится текстовая информация в указанных форматах. Размер кода для показанных на снимке символов для форматов L1, L4 и L8 равен соответственно 540, 1890 и 3780 байт. (Приведен размер кода, содержащего изображение трех символов — «АБВ».) Для получения полного объема кода для одного загружаемого шрифта к каждому из этих размеров необходимо добавить служебную информацию (метрики шрифта). Метрика для каждого шрифта и формата всегда своя, ее размер фиксирован и равен 148 байтам.

Рис. 1. Вид экрана, демонстрирующий разницу между форматами хранения растровых изображений

В качестве загружаемых шрифтов можно использовать, например, True Type. Производитель предоставляет специальную утилиту Font converter [3] для их конвертации в поддерживаемые графическим контроллером форматы (L1, L4 и L8). Работа с утилитой осуществляется из командной строки, в результате преобразования формируются три папки с исходными кодами шрифтов во всех трех форматах: L1, L4 и L8.

Опишем процесс конвертации шрифта. В отдельную папку, например D:\fonts, копируем утилиту fnt_cnv.exe. В эту же папку помещаем выбранный шрифт, например Monotype Corsiva, использованный в примере на рис. 1. В программе «Блокнот» (notepad) набираем требуемые нам символы — АБВ. Символы набираются без пробела, форматирование (размер и тип шрифта, установленные в «Блокноте») не влияет на результат преобразования. Созданный файл сохраняем в папке D:\fonts как текстовый документ (имя.txt) в формате UTF‑8 (рис. 2).

Рис. 2. Создание и сохранение текстового файла с требуемым набором символов

В командной строке вводим команду следующего вида:

fnt_cvt.exe -i MTCORSVA.TTF -u cyr_34.txt -s 30 -d 1000

Здесь:
-i — обязательный аргумент, за которым указывается исходный файл шрифта в формате *.ttf, *.ttc. Утилита ищет указанный шрифт в папке, где она расположена, или в системной папке Windows. (В примере используется шрифт Monotype Corsiva (MTCORSVA.TTF).)
-u — обязательный аргумент, за которым указывается имя текстового файла с требуемым набором символов в формате UTF‑8. (Количество символов в файле не должно превышать 127.)
-s — аргумент, определяющий ширину символов в пикселях. Если этот аргумент не указан, ширина устанавливается равной 12 пикселям. (В примере ширина символов равна 30 пикселям.)
-d — аргумент, определяющий начальный адрес размещения шрифта в графическом ОЗУ FT800. (Если он не указан, начальный адрес равен начальному адресу области графической памяти.)

В данном примере начальный адрес для размещения нашего шрифта равен RAM_G + 1000. В результате выполнения команды утилитой будут созданы три подпапки: L1, L4 и L8. Каждая из них включает в себя три файла: *.raw, *.rawh и *.rtf. Текстовый файл содержит таблицу символов нашего шрифта, *.raw — образ шрифта, готовый к загрузке в память FT800, *.rawh — заголовочный файл.

Ниже приведены изменения, внесенные в пример производителя [4] и демонстрирующие использование сконвертированного выше шрифта. В файл SampleApp_RawData.c добавим описание нашего шрифта, воспользовавшись данными из файла *.rawh:

      FT_PROGMEM ft_prog_uchar8_t SAMApp_Metric_L1[148] =
{
/* Widths */
0,25,25,26,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
/* Format */
1,0,0,0,
/* Stride */
4,0,0,0,
/* Max Width */
28,0,0,0,
/* Max Height */
45,0,0,0,
/* Raw Data Address in Decimal: <968> */
200,3,0,0,
/* 148 Metric Block End --- */
};

FT_PROGMEM ft_prog_uchar8_t SAMApp_L1[540]=
{
/*Bitmap Raw Data begin +++*/
/*The expected raw bitmap size is 540 Bytes */
0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
0,0,0,64,0,0,63,192,0,1,225,192,0,3,3,192,0,6,7,128,0,4,15,128,0,12,11,128,0,12,19,128,
0,12,51,128,0,12,99,128,0,0,67,128,0,0,199,0,0,1,135,0,0,1,7,0,0,2,7,0,0,6,7,0,
0,15,255,0,0,8,7,0,0,24,6,0,0,48,14,0,0,32,14,0,0,64,14,0,0,192,14,0,1,128,31,224,
3,0,0,0,6,0,0,0,12,0,0,0,248,0,0,0,240,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,63,255,128,1,142,1,128,
2,14,1,0,4,30,1,0,8,28,0,0,24,28,0,0,16,28,0,0,48,56,0,0,48,56,0,0,48,56,0,0,
48,63,240,0,56,120,124,0,56,112,28,0,24,112,14,0,0,112,14,0,0,240,14,0,0,224,14,0,0,224,28,0,
0,224,28,0,1,192,56,0,1,192,112,0,3,193,192,0,31,255,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,3,252,0,0,12,7,0,0,32,3,128,0,192,65,192,1,7,193,192,
2,3,193,192,4,3,129,192,4,3,131,128,8,3,131,128,8,7,135,0,16,7,28,0,16,7,255,0,16,7,15,128,
16,14,3,192,16,14,1,192,24,14,1,192,12,30,1,192,14,28,1,192,6,28,1,128,0,28,3,128,0,56,7,0,
0,56,14,0,0,248,56,0,3,255,224,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
/*Bitmap Raw Data end ---*/
};

В заголовочный файл SampleApp.h добавим определение этих переменных:

extern FT_PROGMEM ft_prog_uchar8_t SAMApp_Metric_L1[];
extern FT_PROGMEM ft_prog_uchar8_t SAMApp_L1[];

В файл SampleApp.c добавим функцию, с помощью которой будет осуществляться загрузка нашего шрифта в память FT800 и вывод символов «АБВ» в центре экрана дисплея (рис. 1):

ft_void_t SAMAPP_Russian()
{

    Ft_Gpu_Hal_WrMemFromFlash(phost, RAM_G + 1000, SAMApp_Metric_L1, SAMApp_Metric_L1_SIZE); // загружаем метрику шрифта
    Ft_Gpu_Hal_WrMemFromFlash(phost, RAM_G + 1000 + SAMApp_Metric_L1_SIZE,SAMApp_L1, SAMApp_L1_SIZE); // загружаем шрифт

    Ft_Gpu_CoCmd_Dlstart(phost);  // команда начала дисплей-листа
    Ft_App_WrCoCmd_Buffer(phost,CLEAR_COLOR_RGB(0xff,0xff,0xff));  // установка цвета фона
    Ft_App_WrCoCmd_Buffer(phost,CLEAR(1,1,1));  //установка цвета фона
    Ft_App_WrCoCmd_Buffer(phost,COLOR_RGB(255,0,0));  // установка цвета текста
    Ft_App_WrCoCmd_Buffer(phost,BITMAP_HANDLE(7));  // назначение нашему шрифту указателя
    Ft_App_WrCoCmd_Buffer(phost,BITMAP_SOURCE(968));  // указание адреса RAM_G, где помещается наш шрифт. Значение приведено в файле *.rawh, где оно указано в следующем виде: “/* Raw Data Address in Decimal: <968> */ “

    Ft_App_WrCoCmd_Buffer(phost,BITMAP_LAYOUT(L1,4,45));  // указание формата растровой картинки (в данном случае шрифта) — L1, параметра stride указывающего, сколько байт требуется для линии 4, и высоты изображения в линиях. Эти параметры можно взять из файла *.rawh, где они приведены в следующем виде: “/*('file properties ', 'format ', 'L1', ' stride ', 4, ' width ', 28, 'height', 45)*/ ”
    Ft_App_WrCoCmd_Buffer(phost,BITMAP_SIZE(NEAREST,BORDER,BORDER,28,45));  // установка размера выводимого изображения, NEAREST — без сглаживания, BORDER — без повторения, 28 — ширина, 45 — высота.

    Ft_Gpu_CoCmd_SetFont(phost, 7, RAM_G + 1000);  // регистрация шрифта в сопроцессоре FT800 для дальнейшего использования с его набором команд
    Ft_Gpu_CoCmd_Text(phost,(FT_DispWidth/2), 80, 7, OPT_CENTER, "\x01\x02\x03");  // вывод первых трех символов на экран

    Ft_App_WrCoCmd_Buffer(phost,DISPLAY());
    Ft_Gpu_CoCmd_Swap(phost);
    Ft_App_Flush_Co_Buffer(phost);
    Ft_Gpu_Hal_WaitCmdfifo_empty(phost);
    Ft_Gpu_Hal_Sleep(3000);
}

Итак, мы рассмотрели процесс создания и добавления нового шрифта и вывод его на экран дисплея в виде текста. Возможности по применению пользовательских шрифтов не ограничиваются выводом текста на экран. Их, как и встроенные шрифты, можно использовать совместно с кнопками.

Кнопки могут выводиться на экран отдельными элементами командой Cmd_Button:

Ft_Gpu_CoCmd_Button(phost, x,y, w, h, z,s, "Надпись");

Здесь:
x и y — координаты верхнего левого угла кнопки;
w и h — ширина и высота в пикселях;
z — указатель на шрифт (установленный командой BITMAP_HANDLE()), который будет использован в надписи на кнопке;
s — вид кнопки: OPT_FLAT — плоское изображение или OPT_3D — объемное;
«Надпись» — выводимая надпись.

Чтобы вывести изображение кнопки с надписью шрифтом из ранее приведенного примера, создадим команду, которая будет выглядеть следующим образом:

Ft_Gpu_CoCmd_Button(phost, x,y, w, h, 7,s, "\01\02\03");

В результате на экране будет отображена кнопка с надписью «АБВ».

Если нам требуется ряд кнопок с одним символом в надписи, то удобнее воспользоваться командой Cmd_Keys:

Ft_Gpu_CoCmd_Keys(phost,x,y,w,h, z,s,"12345");

Здесь:
x и y — координаты верхнего левого угла кнопки;
w и h — ширина и высота в пикселях набора кнопок;
z — указатель на шрифт, который будет использован в надписи на кнопке;
s — вид кнопки: OPT_FLAT — плоское изображение или OPT_3D — объемное;
«12345» — выводимая надпись, количество символов в ней определяет количество кнопок в линии, в данном случае будет нарисовано пять кнопок.

По этой команде FT800 выводит на экран в ряд несколько кнопок. На первой кнопке будет символ «1», на второй «2» и т. д. Количество кнопок в ряду определяется числом символов в строковой переменной. Такой формат команды удобен, если нам требуется нарисовать на экране клавиатуру.

Для того чтобы изображение кнопок выполняло их функцию, необходимо добавить обработку касания сенсорного экрана в требуемой области. Для этого микросхема FT800 имеет встроенный контроллер резистивного 4‑проводного сенсорного экрана. Набор команд для работы с ним позволяет получать координаты точки касания, отслеживать не только касание в области кнопок или других графических объектов, но и изменение координат касания для слайдеров.

Рассмотрим алгоритм работы с контроллером сенсорного экрана для определения касания экранных кнопок. Каждому графическому элементу, выводимому на экран дисплея, может быть назначена своя уникальная метка (TAG) в диапазоне номеров от 1 до 255. При использовании такой метки контроллер FT800 без участия управляющего МК определяет, попадают ли координаты текущего касания сенсорного экрана в область графического объекта с данной меткой. Если касание произошло в области графического объекта, то в специальный регистр REG_TOUCH_TAG заносится значение метки объекта, в области которого это касание зафиксировано. Периодически опрашивая этот регистр, управляющий МК узнает, какой из элементов графического интерфейса был активирован.

Если в разрабатываемом изделии применяются только кнопки и/или не требуются координаты точки касания, то использование меток является очень удобным и простым способом для контроля элементов интерфейса. Причем благодаря команде Cmd_Keys (см. выше) назначение меток происходит автоматически. Каждой кнопке из набора будет соответствовать своя метка в зависимости от номера символа на ней. Для встроенных шрифтов номер метки будет совпадать с номером символа в ASCII таблице. Это очень удобно, если по нажатию кнопки необходимо выводить информацию на экран. Для пользовательского шрифта номер метки будет соответствовать номеру символа из таблицы в файле *.rtf, созданного при конвертировании этого шрифта. В листинге показаны вывод ряда из трех кнопок по команде Cmd_Keys, обработка их касания и вывод соответствующих символов в виде текста (рис. 3).

Рис. 3. Пример вывода на экран ряда кнопок командой Cmd_Keys и вывод текстовой строки с использованием пользовательского шрифта

StringArray[0] = '\0';
count = 0;
while(1)
{
    Ft_Gpu_CoCmd_Dlstart(phost);
    Ft_App_WrCoCmd_Buffer(phost,CLEAR_COLOR_RGB(64,64,64));
    Ft_App_WrCoCmd_Buffer(phost,CLEAR(1,1,1));
    Ft_App_WrCoCmd_Buffer(phost,COLOR_RGB(0xff,0xff,0xff));
    ReadWord = Ft_Gpu_Hal_Rd8(phost, REG_TOUCH_TAG);  // чтение регистра контроллера сенсорного экрана

    if (ReadWord!=0)  // цикл для формирования текстовой строки, которая будет выводиться при нажатии кнопок
    {
    StringArray2[count] = (char)ReadWord;
    StringArray2[count+1] = '\0';
    count++;
    if (count >=18){count=0;}
    }

    Ft_Gpu_CoCmd_Text(phost,5, 80, 7, OPT_CENTERY, StringArray);  // вывод символов на экран в соответствии с нажатой кнопкой
    Ft_Gpu_CoCmd_FgColor(phost,0x008000);
    Ft_Gpu_CoCmd_Keys(phost,(115),(212),250,50,7,0,"\x01\x02\x03");  // вывод трех кнопок в ряд с именами “А”, “Б” и “В”

    Ft_App_WrCoCmd_Buffer(phost,DISPLAY());
    Ft_Gpu_CoCmd_Swap(phost);
    Ft_App_Flush_Co_Buffer(phost);
    Ft_Gpu_Hal_WaitCmdfifo_empty(phost);
    Ft_Gpu_Hal_Sleep(30);

}

Используя команду Cmd_Keys, можно не задумываться о присваивании каждому элементу своей метки. Это делается автоматически.

Если мы используем команду Cmd_Button и выводим этой командой на экран несколько кнопок, мы должны самостоятельно присвоить каждой из них свою метку. Это осуществляется командой TAG(x):

Ft_App_WrCoCmd_Buffer(phost,TAG(x))

где х — номер метки от 1 до 255.

Данная команда присвоения метки действует глобально, то есть этот номер будет присвоен всем объектам, вызываемым в программе за ней. Действие команды может быть отменено ее новым вызовом с новым аргументом или специальной командой TAG_MASK (0), где аргумент «0» говорит о запрете присваивания номера следующим за командой объектам:

Ft_App_WrCoCmd_Buffer(phost,TAG_MASK(0);

Отменой запрета на присваивание метки служит эта же команда с аргументом «1» — TAG_MASK (1).

Добавим к предыдущему листингу после вызова функции Cmd_Keys следующие команды:

//Ft_App_WrCoCmd_Buffer(phost,TAG_MASK(0));
Ft_App_WrCoCmd_Buffer(phost,TAG(1));
Ft_Gpu_CoCmd_Button(phost,(115),(152),100,50,7,0,"\01");
//Ft_App_WrCoCmd_Buffer(phost,TAG_MASK(1));
Ft_App_WrCoCmd_Buffer(phost,TAG(2));
Ft_Gpu_CoCmd_Button(phost,(220),(152),100,50,7,0,"\02");

На экране теперь будут отображаться пять кнопок: три — по команде Cmd_Keys и две — по командам Cmd_Button (рис. 4). Метки новым кнопкам присвоены в соответствии с таблицей символов (*.rtf), и новые кнопки фактически дублируют кнопки «А» и «Б» из нижнего ряда.

Рис. 4. Вывод на экран двух кнопок командой Cmd_Button, ряда из трех кнопок командой Cmd_Keys и текстовой строки

Снимем комментарий с команды TAG_MASK. В результате метки новым кнопкам не будут назначены и не будет происходить обновления регистра REG_TOUCH_TAG при их касании. То есть кнопки будут не активны. Уберем второй комментарий, и вторая кнопка вновь будет активирована.

Мы привели базовые примеры работы с загружаемыми шрифтами, с выводом на экран кнопок и обработки их касания. Эти моменты являются основой для разработки любого графического пользовательского интерфейса. Набор команд микросхемы FT800 специально приспособлен для таких приложений и прост для освоения. А возможность управления графическим контроллером с помощью 8‑разрядного микроконтроллера [2] позволяет использовать TFT-дисплеи в существующих проектах без перехода на более мощные процессоры.