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本章参考资料：《STM32F4xx 中文参考手册2》、《STM32F4xx规格书》、库帮助文档《stm32f4xx_dsp_stdperiph_lib_um.chm》。
关于开发板配套的液晶屏参数可查阅《5.0寸液晶屏数据手册》（或7.0寸数据手册）配套资料获知。本教程讲解时主要使用5寸屏来说明，对于我们配套的7寸屏，使用原理及配置参数完全一致（该7寸屏与5寸屏都是800x480的分辨率，仅尺寸不一样）。
在前面我们学习了如何使用LTDC外设控制液晶屏并用它显示各种图形，本章讲解如何控制液晶屏显示文字。使用液晶屏显示文字时，涉及到字符编码与字模的知识。
由于计算机只能识别0和1，文字也只能以0和1的形式在计算机里存储，所以我们需要对文字进行编码才能让计算机处理，编码的过程就是规定特定的01数字串来表示特定的文字，最简单的字符编码例子是ASCII码。
学习C语言时，我们知道在程序设计中使用ASCII编码表约定了一些控制字符、英文及数字。它们在存储器中，本质也是二进制数，只是我们约定这些二进制数可以表示某些特殊意义，如以ASCII编码解释数字"0x41"时，它表示英文字符"A"。ASCII码表分为两部分，第一部分是控制字符或通讯专用字符，它们的数字编码从0~31，见表 281，它们并没有特定的图形显示，但会根据不同的应用程序，而对文本显示有不同的影响。ASCII码的第二部分包括空格、阿拉伯数字、标点符号、大小写英文字母以及"DEL（删除控制）"，这部分符号的数字编码从32~127，除最后一个DEL符号外，都能以图形的方式来表示，它们属于传统文字书写系统的一部分。
表 281 ASCII码中的控制字符或通讯专用字符
| 十进制 |
十六进制 |
缩写/字符 |
解释 |
| 0 |
0 |
NUL(null) |
空字符 |
| 1 |
1 |
SOH(start of headline) |
标题开始 |
| 2 |
2 |
STX (start of text) |
正文开始 |
| 3 |
3 |
ETX (end of text) |
正文结束 |
| 4 |
4 |
EOT (end of transmission) |
传输结束 |
| 5 |
5 |
ENQ (enquiry) |
请求 |
| 6 |
6 |
ACK (acknowledge) |
收到通知 |
| 7 |
7 |
BEL (bell) |
响铃 |
| 8 |
8 |
BS (backspace) |
退格 |
| 9 |
9 |
HT (horizontal tab) |
水平制表符 |
| 10 |
0A |
LF (NL line feed, new line) |
换行键 |
| 11 |
0B |
VT (vertical tab) |
垂直制表符 |
| 12 |
0C |
FF (NP form feed, new page) |
换页键 |
| 13 |
0D |
CR (carriage return) |
回车键 |
| 14 |
0E |
SO (shift out) |
不用切换 |
| 15 |
0F |
SI (shift in) |
启用切换 |
| 16 |
10 |
DLE (data link escape) |
数据链路转义 |
| 17 |
11 |
DC1 (device control 1) |
设备控制1 |
| 18 |
12 |
DC2 (device control 2) |
设备控制2 |
| 19 |
13 |
DC3 (device control 3) |
设备控制3 |
| 20 |
14 |
DC4 (device control 4) |
设备控制4 |
| 21 |
15 |
NAK (negative acknowledge) |
拒绝接收 |
| 22 |
16 |
SYN (synchronous idle) |
同步空闲 |
| 23 |
17 |
ETB (end of trans. block) |
传输块结束 |
| 24 |
18 |
CAN (cancel) |
取消 |
| 25 |
19 |
EM (end of medium) |
介质中断 |
| 26 |
1A |
SUB (substitute) |
替补 |
| 27 |
1B |
ESC (escape) |
换码(溢出) |
| 28 |
1C |
FS (file separator) |
文件分割符 |
| 29 |
1D |
GS (group separator) |
分组符 |
| 30 |
1E |
RS (record separator) |
记录分离符 |
| 31 |
1F |
US (unit separator) |
单元分隔符 |
表 282 ASCII码中的字符及数字
| 十进制 |
十六进制 |
缩写/字符 |
十进制 |
十六进制 |
缩写/字符 |
|
| 32 |
20 |
(space)空格 |
80 |
50 |
P |
|
| 33 |
21 |
! |
81 |
51 |
Q |
|
| 34 |
22 |
" |
82 |
52 |
R |
|
| 35 |
23 |
# |
83 |
53 |
S |
|
| 36 |
24 |
$ |
84 |
54 |
T |
|
| 37 |
25 |
% |
85 |
55 |
U |
|
| 38 |
26 |
& |
86 |
56 |
V |
|
| 39 |
27 |
' |
87 |
57 |
W |
|
| 40 |
28 |
( |
88 |
58 |
X |
|
| 41 |
29 |
) |
89 |
59 |
Y |
|
| 42 |
2A |
* |
90 |
5A |
Z |
|
| 43 |
2B |
+ |
91 |
5B |
[ |
|
| 44 |
2C |
, |
92 |
5C |
\ |
|
| 45 |
2D |
- |
93 |
5D |
] |
|
| 46 |
2E |
. |
94 |
5E |
^ |
|
| 47 |
2F |
/ |
95 |
5F |
_ |
|
| 48 |
30 |
0 |
96 |
60 |
` |
|
| 49 |
31 |
1 |
97 |
61 |
a |
|
| 50 |
32 |
2 |
98 |
62 |
b |
|
| 51 |
33 |
3 |
99 |
63 |
c |
|
| 52 |
34 |
4 |
100 |
64 |
d |
|
| 53 |
35 |
5 |
101 |
65 |
e |
|
| 54 |
36 |
6 |
102 |
66 |
f |
|
| 55 |
37 |
7 |
103 |
67 |
g |
|
| 56 |
38 |
8 |
104 |
68 |
h |
|
| 57 |
39 |
9 |
105 |
69 |
i |
|
| 58 |
3A |
: |
106 |
6A |
j |
|
| 59 |
3B |
; |
107 |
6B |
k |
|
| 60 |
3C |
< |
108 |
6C |
l |
|
| 61 |
3D |
= |
109 |
6D |
m |
|
| 62 |
3E |
> |
110 |
6E |
n |
|
| 63 |
3F |
? |
111 |
6F |
o |
|
| 64 |
40 |
@ |
112 |
70 |
p |
|
| 65 |
41 |
A |
113 |
71 |
q |
|
| 66 |
42 |
B |
114 |
72 |
r |
|
| 67 |
43 |
C |
115 |
73 |
s |
|
| 68 |
44 |
D |
116 |
74 |
t |
|
| 69 |
45 |
E |
117 |
75 |
u |
|
| 70 |
46 |
F |
118 |
76 |
v |
|
| 71 |
47 |
G |
119 |
77 |
w |
|
| 72 |
48 |
H |
120 |
78 |
x |
|
| 73 |
49 |
I |
121 |
79 |
y |
|
| 74 |
4A |
J |
122 |
7A |
z |
|
| 75 |
4B |
K |
123 |
7B |
{ |
|
| 76 |
4C |
L |
124 |
7C |
| |
|
| 77 |
4D |
M |
125 |
7D |
} |
|
| 78 |
4E |
N |
126 |
7E |
~ |
|
| 79 |
4F |
O |
127 |
7F |
DEL (delete) 删除 |
后来，计算机引进到其它国家的时候，由于他们使用的不是英语，他们使用的字母在ASCII码表中没有定义，所以他们采用127号之后的位来表示这些新的字母，还加入了各种形状，一直编号到255。从128到255这些字符被称为ASCII扩展字符集。至此基本存储单位Byte(char)能表示的编号都被用完了。
由于英文书写系统都是由26个基本字母组成，利用26个字母组可合出不同的单词，所以用ASCII码表就能表达整个英文书写系统。而中文书写系统中的汉字是独立的方块，若参考单词拆解成字母的表示方式，汉字可以拆解成部首、笔画来表示，但这样会非常复杂(可参考五笔输入法编码)，所以中文编码直接对方块字进行编码，一个汉字使用一个号码。
由于汉字非常多，常用字就有6000多个，如果像ASCII编码表那样只使用1个字节最多只能表示256个汉字，所以我们使用2个字节来编码。
我们首先定义的是GB2312标准。它把ASCII码表127号之后的扩展字符集直接取消掉，并规定小于127的编码按原来ASCII标准解释字符。当2个大于127的字符连在一起时，就表示1个汉字，第1个字节使用 (0xA1-0xFE) 编码，第2个字节使用(0xA1-0xFE)编码，这样的编码组合起来可以表示了7000多个符号，其中包含6763个汉字。在这些编码里，我们还把数学符号、罗马字母、日文假名等都编进表中，就连原来在ASCII里原本就有的数字、标点以及字母也重新编了2个字节长的编码，这就是平时在输入法里可切换的"全角"字符，而标准的ASCII码表中127号以下的就被称为"半角"字符。
表 283说明了GB2312是如何兼容ASCII码的，当我们设定系统使用GB2312标准的时候，它遇到一个字符串时，会按字节检测字符值的大小，若遇到连续两个字节的数值都大于127时就把这两个连续的字节合在一起，用GB2312解码，若遇到的数值小于127，就直接用ASCII把它解码。
表 283 GB2312兼容ASCII码的原理
| 第1字节 |
第2字节 |
表示的字符 |
说明 |
| 0x68 |
0x69 |
(hi) |
两个字节的值都小于127(0x7F)，使用ASCII解码 |
| 0xB0 |
0xA1 |
(啊) |
两个字节的值都大于127(0x7F)，使用GB2312解码 |
在GB2312编码的实际使用中，有时会用到区位码的概念，见图 281。GB2312编码对所收录字符进行了"分区"处理，共94个区，每区含有94个位，共8836个码位。而区位码实际是GB2312编码的内部形式，它规定对收录的每个字符采用两个字节表示，第一个字节为"高字节"，对应94个区；第二个字节为"低字节"，对应94个位。所以它的区位码范围是：0101-9494。为兼容ASCII码，区号和位号分别加上0xA0偏移就得到GB2312编码。在区位码上加上0xA0偏移，可求得GB2312编码范围：0xA1A1－0xFEFE，其中汉字的编码范围为0xB0A1-0xF7FE，第一字节0xB0-0xF7（对应区号：16－87），第二个字节0xA1-0xFE（对应位号：01－94）。
例如，"啊"字是GB2312编码中的第一个汉字，它位于16区的01位，所以它的区位码就是1601，加上0xA0偏移，其GB2312编码为0xB0A1。其中区位码为0101的码位表示的是"空格"符。
图 281 GB2312 的部分区位码
据统计，GB2312编码中表示的6763个汉字已经覆盖中国大陆99.75%的使用率，单看这个数字已经很令人满意了，但是我们不能因为那些文字不常用就不让它进入信息时代，而且生僻字在人名、文言文中的出现频率是非常高的。为此我们在GB2312标准的基础上又增加了14240个新汉字(包括所有后面介绍的Big5中的所有汉字)和符号，这个方案被称为GBK标准。增加这么多字符，按照GB2312原来的格式来编码，2个字节已经没有足够的编码，我们聪明的程序员修改了一下格式，不再要求第2个字节的编码值必须大于127，只要第1个字节大于127就表示这是一个汉字的开始，这样就做到了兼容ASCII和GB2312标准。
表 284说明了GBK是如何兼容ASCII和GB2312标准的，当我们设定系统使用GBK标准的时候，它按顺序遍历字符串，按字节检测字符值的大小，若遇到一个字符的值大于127时，就再读取它后面的一个字符，把这两个字符值合在一起，用GBK解码，解码完后，再读取第3个字符，重新开始以上过程，若该字符值小于127，则直接用ASCII解码。
表 284 GBK兼容ASCII和GB2312的原理
| 第1字节 |
第2字节 |
第3字节 |
表示的字符 |
说明 |
| 0x68(<7F) |
0xB0(>7F) |
0xA1(>7F) |
(h啊) |
第1个字节小于127，使用ASCII解码，每2个字节大于127，直接使用GBK解码，兼容GB2312 |
| 0xB0(>7F) |
0xA1(>7F) |
0x68(<7F) |
(啊h) |
第1个字节大于127，直接使用GBK码解释，第3个字节小于127，使用ASCII解码 |
| 0xB0(>7F) |
0x56(<7F) |
0x68(<7F) |
(癡h) |
第1个字节大于127，第2个字节虽然小于127，直接使用GBK解码，第3个字节小于127，使用ASCII解码 |
随着计算机技术的普及，我们后来又在GBK的标准上不断扩展字符，这些标准被称为GB18030，如GB18030-2000、GB18030-2005等("-"号后面的数字是制定标准时的年号)，GB18030的编码使用4个字节，它利用前面标准中的第2个字节未使用的"0x30-0x39"编码表示扩充四字节的后缀，兼容GBK、GB2312及ASCII标准。
GB18030-2000主要在GBK基础上增加了"CJK(中日韩)统一汉字扩充A"的汉字。加上前面GBK的内容，GB18030-2000一共规定了27533个汉字（包括部首、部件等）的编码，还有一些常用非汉字符号。
GB18030-2005的主要特点是在GB18030-2000基础上增加了"CJK(中日韩)统一汉字扩充B"的汉字。增加了42711个汉字和多种我国少数民族文字的编码（如藏、蒙古、傣、彝、朝鲜、维吾尔文等）。加上前面GB18030-2000的内容，一共收录了70244个汉字。
GB2312、GBK及GB18030是汉字的国家标准编码，新版向下兼容旧版，各个标准简要说明见表 285，目前比较流行的是GBK编码，因为每个汉字只占用2个字节，而且它编码的字符已经能满足大部分的需求，但国家要求一些产品必须支持GB18030标准。
表 285 汉字国家标准
| 类别 |
编码范围 |
汉字编码范围 |
扩充汉字数 |
说明 |
| GB2312 |
第一字节0xA1-0xFE 第二字节0xA1-0xFE |
第一字节0xB0-0xF7 第二字节0xA1-0xFE |
6763 |
除汉字外，还包括拉丁字母、希腊字母、日文平假名及片假名字母、俄语西里尔字母在内的682个全角字符 |
| GBK |
第一字节0x81-0xFE 第二字节0x40-0xFE |
第一字节0x81-0xA0 第二字节0x40-0xFE |
6080 |
包括部首和构件,中日韩汉字,包含了BIG5编码中的所有汉字,加上GB2312的原内容，一共有21003个汉字 |
| 第一字节0xAA-0xFE 第二字节0x40-0xA0 |
8160 |
|||
| GB18030-2000 |
第一字节0x81-0xFE 第二字节0x30-0x39 第三字节0x81-0xFE 第四字节0x30-0x39 |
第一字节0x81-0x82 第二字节0x30-0x39 第三字节0x81-0xFE 第四字节0x30-0x39 |
6530 |
在GBK基础上增加了中日韩统一汉字扩充A的汉字，加上GB2312、GBK的内容，一共有27533个汉字 |
| GB18030-2005 |
第一字节0x81-0xFE 第二字节0x30-0x39 第三字节0x81-0xFE 第四字节0x30-0x39 |
第一字节0x95-0x98 第二字节0x30-0x39 第三字节0x81-0xFE 第四字节0x30-0x39 |
42711 |
在GB18030-2000的基础上增加了42711中日韩统一汉字扩充B中的汉字和多种我国少数民族文字的编码（如藏、蒙古、傣、彝、朝鲜、维吾尔文等），加上前面GB2312、GBK、GB18030-2000的内容，一共70244个汉字 |
在台湾、香港等地区，使用较多的是Big5编码，它的主要特点是收录了繁体字。而从GBK编码开始，已经把Big5中的所有汉字收录进编码了。即对于汉字部分，GBK是Big5的超集，Big5能表示的汉字，在GBK都能找到那些字相应的编码，但他们的编码是不一样的，两个标准不兼容，如GBK中的"啊"字编码是"0xB0A1"，而Big5标准中的编码为"0xB0DA"。
由于各个国家或地区都根据使用自己的文字系统制定标准，同一个编码在不同的标准里表示不一样的字符，各个标准互不兼容，而又没有一个标准能够囊括所有的字符，即无法用一个标准表达所有字符。国际标准化组织(ISO)为解决这一问题，它舍弃了地区性的方案，重新给全球上所有文化使用的字母和符号进行编号，对每个字符指定一个唯一的编号(ASCII中原有的字符编号不变)，这些字符的号码从0x000000到0x10FFFF，该编号集被称为Universal Multiple-Octet Coded Character Set，简称UCS，也被称为Unicode。最新版的Unicode标准还包含了表情符号(聊天软件中的部分emoji表情)，可访问Unicode官网了解：http://www.unicode.org。
Unicode字符集只是对字符进行编号，但具体怎么对每个字符进行编码，Unicode并没指定，因此也衍生出了如下几种unicode编码方案(Unicode Transformation Format)。
对Unicode字符集编码，最自然的就是UTF-32方式了。编码时，它直接对Unicode字符集里的每个字符都用4字节来表示，转换方式很简单，直接将字符对应的编号数字转换为4字节的二进制数。如表 286，由于UTF-32把每个字符都用要4字节来存储，因此UTF-32不兼容ASCII编码，也就是说ASCII编码的文件用UTF-32标准来打开会成为乱码。
表 286 UTF-32编码示例
| 字符 |
GBK编码 |
Unicode编号 |
UTF-32编码 |
| A |
0x41 |
0x0000 0041 |
大端格式0x0000 0041 |
| 啊 |
0xB0A1 |
0x0000 554A |
大端格式0x0000 554A |
对UTF-32数据进行解码的时候，以4个字节为单位进行解析即可，根据编码可直接找到Unicode字符集中对应编号的字符。
UTF-32的优点是编码简单，解码也很方便，读取编码的时候每次都直接读4个字节，不需要加其它的判断。它的缺点是浪费存储空间，大量常用字符的编号只需要2个字节就能表示。其次，在存储的时候需要指定字节顺序，是高位字节存储在前(大端格式)，还是低位字节存储在前(小端格式)。
针对UTF-32的缺点，人们改进出了UTF-16的编码方式，它采用2字节或4字节的变长编码方式(UTF-32定长为4字节)。对Unicode字符编号在0到65535的统一用2个字节来表示，将每个字符的编号转换为2字节的二进制数，即从0x0000到0xFFFF。而由于Unicode字符集在0xD800-0xDBFF这个区间是没有表示任何字符的，所以UTF-16就利用这段空间，对Unicode中编号超出0xFFFF的字符，利用它们的编号做某种运算与该空间建立映射关系，从而利用该空间表示4字节扩展，感兴趣的读者可查阅相关资料了解具体的映射过程。
表 287 UTF-16编码示例
| 字符 |
GB18030编码 |
Unicode编号 |
UTF-16编码 |
| A |
0x41 |
0x0000 0041 |
大端格式0x0041 |
| 啊 |
0xB0A1 |
0x0000 554A |
大端格式0x554A |
|
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Sean 05-15 嵌入式常见英文缩写
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