劉堅強,胡穎

(東北大學(xué),沈陽 110819)

引 言

目前,以液晶和數(shù)字鍵盤實現(xiàn)的人機交互式界面在智能終端中廣泛采用。在不同的應(yīng)用場合,對人機界面的要求也不同,一些情況下只要求簡單參數(shù)的顯示和選擇,而在一些信息終端中還要求中文的輸入。因此,研究基于單片機的中文輸入方法,對于各類電子裝置的開發(fā)具有一定的現(xiàn)實意義。本系統(tǒng)基于ARM7微控制器 LPC2138,通過擴展4×4鍵盤和液晶實現(xiàn)了T9中文輸入系統(tǒng)的設(shè)計。

1 LPC2138簡介

Philips公司的32位ARM7微控制器 LPC2138具有強大的存儲空間,內(nèi)嵌32 KB片內(nèi)靜態(tài) RAM和512 KB的Flash存儲器;可以實現(xiàn)在系統(tǒng)可編程(ISP)、在應(yīng)用可編程(IAP);2個8路10位 A/D轉(zhuǎn)換器,1個D/A轉(zhuǎn)換器,轉(zhuǎn)換迅速準(zhǔn)確;引腳資源豐富,多達47個可承受5 V電壓的通用I/O口;多個串行接口,包括2個16C550工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)UART、2個高速I2C接口、SPI,以及具有緩沖作用和數(shù)據(jù)長度可變功能的SSP協(xié)議。LPC2138可以移植μ C/OS-II操作系統(tǒng),軟件的可移植性好,工作可靠。

2 硬件系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

一個完整的文本輸入系統(tǒng)由主控器、輸入設(shè)備和顯示設(shè)備3部分構(gòu)成。本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。采用 LPC2138芯片作為主控器,擴展4×4接口鍵盤作為輸入設(shè)備,擴展 LCM240128圖形液晶模塊作為顯示設(shè)備。此外,系統(tǒng)還擴展了E2PROM AT24C256作為字庫字模數(shù)據(jù)存儲芯片。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.2 4×4鍵盤電路

如圖2所示,系統(tǒng)擴展4×4簡易鍵盤,通過行列掃描的方式讀取鍵值。數(shù)字、字母、符號等共用同一套鍵盤,具有多種切換模式,供用戶選擇?！?”鍵可調(diào)用符號輸入函數(shù);“0”和“#”鍵分別實現(xiàn)字母和漢字、數(shù)字和漢字之間的切換;“*”鍵可實現(xiàn)輸入字符的退格;“↑”“↓”鍵可以對輸出拼音列表進行光標(biāo)移動,以及對漢字列表進行翻頁操作;“確定”和“取消”鍵分別實現(xiàn)拼音和漢字輸入的確認(rèn)和取消。按鍵功能定義如圖3所示。

圖2 4×4鍵盤電路圖

圖3 4×4鍵盤功能定義

2.3 存儲模塊電路

利用ARM7的I2C總線擴展E2PROM AT 24C256,接口電路如圖4所示。AT 24C256存儲空間32 KB,作為字庫存儲芯片來存儲24×24國標(biāo)二級字庫字模數(shù)據(jù)。通過獲取漢字字模數(shù)據(jù),實現(xiàn)圖形液晶模塊對漢字的顯示。

圖4 存儲模塊電路

圖5 液晶模塊電路

2.4 液晶模塊電路

液晶模塊電路如圖5所示。采用圖形液晶顯示模塊LCM240128作為顯示設(shè)備。其內(nèi)部不含中文字庫,配合字庫存儲芯片AT 24C256可以實現(xiàn)24×24中文漢字的輸入。

3 軟件系統(tǒng)

T9拼音輸入系統(tǒng)軟件部分的主要任務(wù)是將鍵盤輸入的數(shù)字序列轉(zhuǎn)換成漢字。其主要由3部分構(gòu)成：

①將鍵盤輸入的數(shù)字序列轉(zhuǎn)換為拼音編碼;

②根據(jù)拼音編碼找到對應(yīng)的漢字編碼;

③根據(jù)漢字編碼找到二級字庫存儲芯片中對應(yīng)的漢字字模數(shù)據(jù)的首地址。

3.1 拼音、漢字表格式定義

在程序中,拼音編碼的數(shù)據(jù)格式如下：

拼音編碼索引表的定義為一個常量數(shù)組,每一個拼音的編碼都作為一個元素存在。其格式如下：

漢字編碼表為多個常量數(shù)組構(gòu)成。其格式如下：

漢字編碼表中,每一個漢字對應(yīng)1個ACSII碼,根據(jù)ASCII碼可以分離出漢字在漢字內(nèi)碼表的行、列位置,用于查找字庫中對應(yīng)漢字的字模的首地址。

3.2 漢字庫字模首地址查詢

漢字內(nèi)碼是一個4位十六進制數(shù),區(qū)位碼是一個4位的十進制數(shù),每個漢字內(nèi)碼或區(qū)位碼都對應(yīng)著一個唯一的漢字或符號。圖6(a)和6(b)分別為區(qū)位碼表和漢字內(nèi)碼表。其對應(yīng)關(guān)系為：漢字內(nèi)碼列=區(qū)碼+0xa0;漢字內(nèi)碼行=位碼+0xa0。

圖6 區(qū)位碼表和漢字內(nèi)碼表

在E2PROM中,二級字庫字模的存儲格式為一維數(shù)組,而在漢字輸出匹配時采用的是漢字內(nèi)碼格式(2個十六進制數(shù)表示),所以需要將漢字內(nèi)碼的行和列二維地址換算成一維地址,從而對應(yīng)找到24×24字庫中漢字字模的起始位置。

對于最終匹配好的漢字編碼表中的漢字,取出其漢字內(nèi)碼的行和列分別作為code_a和code_b(以“白”字為例,其漢字內(nèi)碼為 B0D7,則 code_a=0xb0、code_b=0xd7)。則其對應(yīng)的存儲器中24×24漢字字模首地址的計算關(guān)系為：存儲器中漢字字模首地址=[(code_a-0xa1)+(code_b-0xb0)×94]×(24×24/8)。

3.3 文字輸入判斷

T9鍵盤輸入時,需要對鍵值進行一系列的判斷。根據(jù)功能的不同,分別需要對數(shù)字鍵、翻頁鍵、退格鍵、數(shù)字/漢字切換鍵、字母/漢字切換鍵、符號鍵以及確定、取消鍵進行順次的判斷。其判斷流程如圖7所示。

圖7 文字輸入判斷流程

3.4 數(shù)字、拼音和漢字匹配輸出

拼音編碼索引表和漢字編碼數(shù)組是一一對應(yīng)的,如何實現(xiàn)對輸入數(shù)字序列與拼音列表之間的映射、拼音與漢字列表之間的映射、漢字與字庫芯片中漢字字模之間的映射是該系統(tǒng)的核心問題。

如圖8所示,數(shù)字、拼音和漢字匹配輸出程序步驟(以‘白'字為例)：

①系統(tǒng)針對于所輸入的數(shù)字序列“224”,在拼音編碼索引表中進行匹配,得到兩個拼音“bai”和“cai”;

②通過光標(biāo)選擇“bai”后,在拼音編碼索引表中可以獲得漢字編碼表中對應(yīng)漢字的位置,即T9PY_IDX數(shù)組中的*hz_bai;

③在漢字編碼表中獲取hz_bai[]數(shù)組數(shù)據(jù),送屏幕進行顯示“白百擺敗拜佰柏稗”;

④通過數(shù)字鍵選擇對應(yīng)的漢字后,獲取該漢字的ASCII碼B0D7;

⑤將漢字內(nèi)碼的ASCII碼通過漢字內(nèi)碼地址的轉(zhuǎn)換,找到存儲芯片中該漢字字模數(shù)據(jù)的首地址,將字模數(shù)據(jù)送液晶顯示,完成一個漢字的輸入。

圖8 數(shù)字、拼音、漢字匹配流程

結(jié) 語

本文介紹了基于Philips公司的ARM7微控制器LPC2138的T9中文輸入系統(tǒng)的設(shè)計方法,實現(xiàn)了漢字、英文字母、數(shù)字符號等文本信息的輸入。本方案可以為基于單片機的產(chǎn)品開發(fā)、中文輸入法研究等提供參考,具有一定的實用價值。

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