数控系统人机界面国际化方法探讨

摘要:本文对运用python脚本语言和Unicode在数控系统人机界面设计中支持多国语言的方法进行了探讨，并结合具体的项目开发实例进行了阐述。此方法伸缩性强，可用于资源非常稀少的单片机系统，也可以适用于各种具备大存储空间的高级嵌入式产品。

关键词：数控系统；点阵字库；国际化；python

Abstract: In this paper, a method of CNC system internationalization is studied. First, we used Python language to generate Unicode dot matrix font library, then method of auto conversion of the multi-language string resource. It illustrate that Python script automation in embedded system HMI resource making is practical and high efficiency. Such script automation system can be co-work with SCON and CMAKE compile scripts to archive more efficiency.

Key words:CNC system; dot matrix font; I18n; python

中图分类号：TP311

随着国内数控技术成熟和全球化贸易的兴起，国产数控系统被销往世界各地的情况越来越普遍。为这些产品找到一个简单易行的界面国际化方法越发显得重要。各种嵌入式产品的人机界面中，绝大多数产品会使用点阵字库。本文介绍一种以python脚本自动生成支持多国语言的点阵字库的开发方法，并探讨支持产品国际化的方法。

1.点阵字库概述

点阵字体即通过像素矩阵描述一个文字符号，以一个2进制比特位对应屏幕上的一个像素点，0表示背景色或无内容，1表示前景色；通过把像素矩阵投影到显示屏上，字符得以显示。点阵字体由于其显示渲染简单，存储数据量少的特点，非常适合用于各种类型的嵌入式系统中。顺序记录多个字符的信息就构成字库。简体中文点阵字库通常以GB2312编码为标准，收集约5千个常用简体中文字符。

使用点阵字库需要两个已知条件，1）是字库内的字符编码：如果是定制库，调用编码等于点阵信息在库中的位置；如果是编码库，调用编码就是字符在该编码集中的编码。2）是点阵的宽和高。点阵的宽和高首先是用于计算字符点阵在字库内的偏移量，再就是把字符点阵正确的映射到显示屏上。

2.Python脚本语言制作多语言字库

Python语言是一种高级、灵活的脚本语言，广泛的应用于下至嵌入式系统，上至大型科学技术和网络服务器的广阔领域中[1]，美国的好奇号火星车就有大量的代码是用python脚本生成的[2]。笔者在为CNC数控系统制定人机界面时，希望有一个灵活的方法能支持国际化多语言的方案，因此需要有一个能支持生成多种字符编码集的字模提取工具。Python内部使用Unicode 万国码[3]，能支持几乎所有已知的语言文字字符编码，因此是实现这个多国文字字库的理想语言工具。要提取字母还得有辅助的图形库用于显示字符到屏幕，支持Python的图形库选择很多，笔者选择了跨平台性良好的WX类库[2]。

2.1参数化的多语言点阵字库自动生成.为适应多语言要求，可以有两个方案，1）是把Unicode编码的所有字符都提取出来制作一个Unicode点阵字库，此方法可以同时支持多国语言，但字库较庞大。字符串资源可以使用本地编码存储，显示时再转码；也可以预先转化成Unicode编码。2）使用Unicode中对应本地编码（如中文GB2312)的某段制作点阵字库。系统需提供更换资源文件和字库文件的机制。

考虑到东亚的方块字和欧洲的字母语言的宽高比不能统一，提取整个Unicode编码的字

符点阵比较浪费空间，笔者选择了第二种方法。笔者建立了基于CJK编码约2万字的的字

库，配合默认的英文ASCII字库，可以覆盖东南亚及欧美主要市场的需要（CJK编码是

Unicode中从0x4E00到0x9FFF的中日韩統一表意文字的简写[4]）。CNC数控系统的用户界

面需要不同大小的几种文字，需要对应大小的点阵字库，因此，除了编码集信息外，可把字

体和大小作为参数传递进字模提取脚本，使得脚本可以产生任意编码，字体和大小的点阵字

库。以下是提取CJK编码任意大小字库的关键代码：

for i in range(CharCodeStart,CharCodeEnd):

uchar=unicode("\u%04X"%i,"unicode-escape" ) #通过转义字符得到Unicode字符

self.dc.DrawText(chr,0,0) #在画布上画出字符

k=self.getCharPixel(uchar)#获取字符点阵像素点

self.chrpixellist[i]=k

通过改变画出的字体大小，可获取任意大小的字符点阵。

2.2建立国际化资源文件.有了Unicode字库后，可以把系统中所有字符串资源在编译程序前先在PC上转码成Unicode，这样虽然ASCII字符从一字节变成两字节，浪费一些存储空间，但获得同时存储多种语言的能力。这要求开发人员在编写程序中就做好规划，把所有字符串资源集中到一个文件中，后面通过python脚本进行文字转码。笔者定义的字符串资源格式如下：

RESSTR_TYPE oemstr[]={

RESOURCE_STR(STR_OEM_BANK, "广州诺信数字测控设备有限公司"),

//RESOURCE_STR_EN(STR_OEM_BANK, "LOKSHUN LTD"),}

这里演示的是中英文版本的字符串资源，按此格式可以继续扩展到其他地区语言。

python通过正则表达式搜索后，首先用STR_OEM_BANK给字符串定义一个全局索引号，

其次分别把中文和英文资源经过如下转码语句转换成Unicode并写入中英资源数组里：

ustr=unicode(relstr+'\r\n','gbk')

编码时，程序可以通过向DispResStringCORE(INT32U ResIndex)函数传递

STR_OEM_BANK找到该字符串的中文或者英文版本（视用户选择的地区语言而定）。

如果需要支持的语言种类很多，不能把所有种类的语言资源都编译到ROM里或者不想

占据过多的内存，可以把字符串资源写成相应的配置文件存在系统的外存储器上，在系统开

启时只要根据当前选择的地区语言加载对应的字符资源文件。

3.结束语

本文介绍的通过python脚本语言自动产生多种语言和编码的点阵字库，并通过转换地区语言字符串为Unicode编码字符串，方便地实现嵌入式机电产品的人机界面国际化。此方法还可以配合SCON、CMAKE等自动编译脚本自动执行，进一步简化操作，提高效率。

参考文献

[1]Martin C.brown 康博.译.Python 技术参考大全.清华大学出版社,2004.1

[2]/news/31672/what-is-the-mars-curiosity-rovers-software-built-in[4]

[3]