利用LabVIEW产生字模的LED显示屏设计.docx
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利用LabVIEW产生字模的LED显示屏设计
利用LabVIEW产生字模的LED显示屏设计
硬件纵横HardwareTechnique
利用LabVIEW产生字模的LED显示屏设计
王水鱼王淼
，
XX理工大学自动化与信息工程学院XXXX
（，710048）
摘要介绍了一种基于与的汉字显示屏其利用软件灵活简
：
LabVIEWFPGALED，LabVIEW、
便地从计算机的汉字库中提取汉字字模并转换为供直接调用的十六进制字模数据通过在
FPGA。
中进行图像信息扫描的方式得到任意汉字的字模然后经串口传递给控制显示汉字
LabVIEW，FPGA。
该方法的字模由上位机生成省去了建立字模库步骤简化了显示过程实用性较强
，，，。
关键词：
LabVIEW；点阵字库；FPGA；LED显示
中图分类号：
TP311.1文献标识码：
A文章编号：
1674-7720（2012）05-0017-03
DesignofLEDdisplayusingLabVIEWtogeneratemateix
WangShuiyu，WangMiao
（InstituteofElectronicInformationEngineering，Xi′anUniversityofScienceandTechnology，Xi′an710048，China）
Abstract：
ThispaperpresentsaLEDcharactersdisplaybasedonLabVIEWandFPGA.ByusingtheflexibleLabVIEW
software，itextractsChinesecharactersfromputerandconvertsthemintohexadecimalfontdatawhicharedirectlyadoptedby
FPGA.ThroughimagescanninginLabVIEWinformation，theChinesecharactersfontcanbegotrandomly.Thenittransferstothe
FPGAtocontrolanddisplaycharactersbyaserialport.Theword-modelofthismethodisgeneratedbyPCgeneration，whichsaves
thefontlibraryestablishedsteps，simplifiesthedisplayofpracticalstronger.
Keywords：
LabVIEW；bitmapfonts；FPGA；LEDdisplay
随着嵌入式技术的发展各类智能电子装置日益增
，1基于LabVIEW的汉字字模的提取
多在这些电子装置中经常需要显示汉字如各类由
。
，1.1点阵字库
点阵组成的电子广告牌与液晶显示屏它们都是以
，
LED点阵字库包括点阵、点阵及点阵字库等，
162448
点位点亮的方式显示因此在显示汉字时必须通过
“”。
，点阵数目越多汉字质量越高而所用存储空间也就越
，，
某些技术手段获得反映汉字字型点阵数据的汉字字模。
多点阵字库用于存放各个汉字的字模在同一字库中
。
，，
本文介绍了一种直接利用LabVIEW的图片处理功能自各汉字字模所占字节数相同以便于查找和提取对于
，。
动生成字符点阵的方法它比其他字模提取方法简单直
，一个的点阵字符其生成方法就是在一个具有
，
n×nn×n
观利用该程序无需使用专门的字库可自动得到各种字
。
个小格的坐标纸上书写字符若笔画通过某小格该小
，，
符的点阵然后将显示信息通过串行传输方式发送到
，格对应数字笔画不通过则对应数字然后将该点
1；，0。
通过驱动相应的二极管发光显示信息本
FPGA，FPGA。
阵按行或按列切分为字节后存储就构成了一个字符的
，
设计的硬件由计算机、FPGA、驱动电路和LED显示屏构点阵数据。
成结构图如图所示
。
1。
1.2点阵字模的存储结构
要显示一个汉字就必须知道这个汉字的点阵字模
通信串口电平，
上位机驱动电路LED显示屏信息这些字模有点阵点阵和点阵等目前
转换电路，16、2432。
FPGA技术开发中常用的是点阵和点阵两种不同点阵
1624。
时钟电路复位电路汉字字体又有宋体仿宋体黑体楷体之分在计算机
、、、。
中相同点阵相同字体的字符存放在一个字库中称为
图总体结构框图，、，
1
《微型机与应用》年第卷第期欢迎网上投稿17
2012315
硬件纵横HardwareTechnique
一个汉字库文件本文所用的点阵字库结构采用行区码位码
。
16offset（94×（-1）+（-1））×32（5）
排列的形式共有行每行个点每行点阵存入移动文件指针读出点阵字模数据
，16，16，（3）
因此每个字符占用字节的存放顺序为从左打开点阵字库文件将文件指针从文件头向后移动
2B，，32B。
，
到右从上到下如图所示点阵字库则主个字节然后使用文件读取函数读出字模如使用
、，2（a）。
24×24offset，，
要为了打印方便一般采用以列为主的存储方式存放字函数点阵字库存在分辨率低和不能放大
，WindowsAPI。
模点阵如图所示两个致命的缺点其中分辨率低导致不能反映字体形
，2（b）。
。
，
状细节也就不能反映丰富多彩的字体可以通过提高
Font[0]Font[1]Font[0]Font[69]，，
位图点数提高分辨率相较于其他字库点阵字模原理
Font[2]Font[3]Font[1]Font[70]。
，
简单且使用非常容易因此其在大型显示屏等户外电
…………，，
Font[31]Font[32]Font[2]Font[72]子装置显示汉字时得到了广泛应用。
（a）16点阵字模存储方式（b）24点阵字模存储方式1.4汉字字模提取程序
图字模存储方式汉字字模提取程序的前面板
2
前面板是图形化用户界面用于设置输入数值和观
1.3点阵字库原理，
察输出量汉字字模提取程序的前面板如图所示它
，，
（1）计算区位码3
由汉字输入和汉字显示等几部分组成只需要在汉字输
根据我国颁布的信息交换用汉字编码字符集。
《―――
入窗口输入一个汉字由控件组成的矩阵就可以
，
基本集汉字库中收集了个汉字其中个LED
》，6763，3755
为常用汉字其余为次常用汉字常用汉字按汉语拼音模拟真实的LED显示元件显示所输入的汉字。
，。
的顺序存放在前面次常用汉字按偏旁部首的顺序存放
，
在最后整个字库分个区每个区可存放个汉字
，，
9494
或符号各汉字或符号所在区即为区码在区中的顺序
，，
号则为位码因而通过区码和位码便可唯一地确定一
。
，
个汉字或符号计算公式为
，：
一个汉字或符号在字库中的顺序号94×（区码-1）
+（位码-1）
（1）
如果直接利用汉字的区位码作为编码存储就会无
，
法区分是汉字还是西文字符为此对区位码作统一变
，，
换后作为汉字的存储代码即机内码机内码与区位码
，。
之间的变换关系如下：
图汉字字模提取程序的前面板
机内码高位字节区码3
+160
机内码低位字节位码（）汉字字模提取程序框图
+1602
汉字字模提取程序基本流程为在输入一个汉字
对于点阵字库每个汉字字模使用：
16，32B（16bit×
后得到该汉字的机内码从而进一步计算得到该汉字
再由式和式可知一个汉字字模在点，，
16bit），
（1）
（2），16
字模首字节在汉字库文件中的位置同时将一
，
阵字库中的起始位置可由式（3）求得：
HZK16
32×[（机内码高字节-161）×94+（机内码低字节-个指明汉字库文件HZK16路径的常量送入Open/Create/
的端口将文件打开并
161）]（3）ReplaceFileVIfilepath。
HZK16
得到文件的标识号将文件的标识号和得到的
由于汉字库前个区主要用于存放各种非汉字符。
HZK16
15
号有些汉字系统为了不同的需要进行了裁减对此必汉字字模首字节地址分别送入SetFilePositionVI的
，，
端口和端口即指明了汉字字模在文件
，
须特别注意应根据所选字库对式进行适当修改refnumoffset
，（3）。
中的起始位置接着将得到的送入读二进
同样一个汉字字模在点阵字库中的起始位置应为HZK16。
refnum
，24：
制文件节点的端口同时
72×[（机内码高字节-176）×94+（机内码低字节-ReadfromBinaryFileVIfile，
161）]（4）在count端口指明读取的字节数量为32。
读二进制文件
节点就会从汉字库文件中从得到的字模起始
，
（2）计算汉字点阵数据存储位置偏移量HZK16
位置开始连续读取的数据这样就得到了一个容
，
偏移量是指字模首字节距离文件头的相对位置其32B
。
量为的数组即输入汉字的点阵字模然后利用一个
计算原理是求出被检索汉字之前的汉字个数再乘每32，。
：
，
循环将一维数组的每个十六进制元素通过
，
个汉字所占的字节数个点阵字符所占字节数等ForNumber
。
1n×n
转化为布尔量这个布尔量与应该
于n×n÷8。
如16×16点阵占32B，其偏移量offset计算ToBooleanArrayVI，
式为：
得到的布尔量是前后颠倒的，因此应将转化的布尔量数
18《微型机与应用》年第卷第期
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硬件纵横HardwareTechnique
其流程图如所示。
6
中断程序主要用于接
收上位机传送的字模
信息由于
，
LabVIEW
和下位机传递的数据
是形式的需要
，
ASCII
转换为十六进制数。
采用中断的方式接收
数据可以提高数据传
输的时效性。
本文设计了基于
LabVIEW和FPGA的
汉字显示屏采
LED。
用LabVIEW编程方法
产生字模通过串口
，
传递给FPGA，简化了
编程节省了程
，
FPGA
序运行时间不但能
图汉字字模提取程序的框图，
4
实现动态输入还能
，
组通过再一次颠倒并通过转化根据需要随时修改需要显示的内容具有较高的实用价
Reverse1DArrayVI，，
为矩阵送入前面板显示程序框图如图所示值而下位机系统主要采用了技术技术和
16×16，。
4。
。
FPGA、SoPC
2系统硬件设计概述NiosⅡ处理器技术。
虽然本设计只使用了一块点阵电路简
，
本文需要设计的LED控制系统是基于NiosⅡ的嵌16×16LED
单但是包含了显示屏的电路基本原理和基本编
，
入式系统其硬件平台体系结构如图所示LED
，5。
程思想如要进行扩展只需扩展的接口增
，，，
FPGAI/O
扩展口SDRAMRS232Power
加一些点阵和相关芯片就能设计出面积更大花
，、
LED
JTAG通用IOSDRAM控制器UART样更多的显示屏实验结果表明本文所设计的系
LED。
，
统灵活性和可靠性较高外围电路简单硬件易升级功
Avalon转换结构，，，
能扩展性增强是控制系统的一个主要发展方向
，LED。
NiosⅡ核LED控制器Flash存储器
参考文献
LED显示屏外部FlashEPCS
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5LED
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大学
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配置启动工程2005.
，
及组成由于现有的FPGA
SDRAM。
（收稿日期：
2011-10-12）
FPGA还不能集成大容量的存储在上位机界面输入汉字
器需要外扩及存储
，
FlashSDRAM
汉字点阵化作者简介：
器。
王水鱼男年生本科副教授主要研究方向
下位机存储汉字信息，，1954，，，：
3控制系统的软件设计信号采集系统与电子测量。
软件程序主要由初始化主LED点阵屏显示信息
、王淼女年生硕士主要研究方向信号采集系
，，1985，，：
程序中断程序等构成采用汇编
、，结束统与电子测量。
语言编写。
主程序用于LED显示，图系统主程序流程图
6
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