由于對實時性和可靠性的要求，現(xiàn)代軍事指揮系統(tǒng)越來越廣泛地采用嵌入式實時操作系統(tǒng)VxWorks。WindRiver公司的媒體庫WindML (Wind Media Li-brary)提供了基于VxWorks的圖形解決方案，其UGL組件提供了顯示模式設(shè)置、標(biāo)準(zhǔn)輸入／輸出控制和點、線、面作圖等函數(shù)，但沒有直接提供完備的漢字顯示解決方案，不支持漢字顯示。針對實際指揮系統(tǒng)中人機交互界面的需求，全西文的的交互方式顯然不便于文件的傳輸和信息的交換。本文通過對漢字編碼和windML顯示機制的分析，給出了VxWorks嵌入式平臺下漢字顯示的實施方案。
1 VxWorks在軍事指揮系統(tǒng)中的應(yīng)用
所謂嵌入式系統(tǒng)，是指內(nèi)置到火控、戰(zhàn)車、飛機、導(dǎo)彈以及衛(wèi)星和艦船導(dǎo)航等各類武器系統(tǒng)和作戰(zhàn)平臺上的計算機系統(tǒng)。隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，尤其是計算機技術(shù)和微電子技術(shù)的快速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)在軍事上得到了廣泛應(yīng)用。嵌入式計算機系統(tǒng)，最早出現(xiàn)在20世紀(jì)60年代武器控制中，后來用于軍事指揮控制和通信系統(tǒng)，所以軍事國防歷來就是嵌入式系統(tǒng)的一個重要應(yīng)用領(lǐng)域。現(xiàn)在，各種武器控制(火炮控制、導(dǎo)彈控制、智能炸彈制導(dǎo)引爆裝置)、坦克、艦艇、轟炸機等，以及陸海空各種軍用電子裝備、現(xiàn)代化的軍事指揮系統(tǒng)等都可以看到嵌入式系統(tǒng)的影子。
在實時嵌入式操作系統(tǒng)中，VxWorks以其高可靠性和高實時性得到了廣泛的應(yīng)用。VxWorks是美國Wind River System公司(風(fēng)河公司，簡稱WRS公司)推出的一個實時操作系統(tǒng)。VxWorks是一個運行在目標(biāo)機上的高性能、可裁剪的嵌入式實時操作系統(tǒng)，具有專門為實時嵌入式系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)的操作系統(tǒng)內(nèi)核，它包括了進程管理、存儲管理、設(shè)備管理、文件系統(tǒng)管理、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及系統(tǒng)應(yīng)用等幾部分。
VxWorks在軍事指揮系統(tǒng)中應(yīng)用時，由于指揮系統(tǒng)對人機交互能力的要求較高，需要對武器參數(shù)、操作進程以及作戰(zhàn)指令等戰(zhàn)場信息進行顯示，因此迫切需要完成VxWorks下的中文顯示開發(fā)。軍事指揮系統(tǒng)中所顯示戰(zhàn)場信息如圖1所示。
2 VxWorks下漢字顯示方案
2．1 WindML基本功能
WindML是由WindRiver公司提供的媒體庫，其UGL組件提供了顯示模式設(shè)置、標(biāo)準(zhǔn)輸入／輸出控制和點、線、面作圖等函數(shù)，以及對芯片、輸入／輸出設(shè)備、音頻／視頻、幀緩沖器等開放的應(yīng)用程序接口。
WindML的主要功能有二維圖形API、事件服務(wù)、區(qū)域和視窗管理、多媒體API和資源管理。其中，二維圖形API是最常用的部分，包括基本繪圖操作 (如畫線、矩形、橢圓、多邊形、點等)，選擇字體輸出文本、位圖管理、光標(biāo)管理、批量繪圖操作、圖形上下文、色彩管理和雙緩沖等。事件服務(wù)程序用來處理輸入設(shè)備的輸入請求。它會把鍵盤、鼠標(biāo)等輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為事件并加入應(yīng)用隊列；區(qū)域和視窗管理可以在界面上定義一個區(qū)域或多線程之間共享的窗口，以進行繪圖操作；多媒體APl支持NTSC，PAL，SECAM等視頻制式下DSP或混頻器兩種設(shè)備的音頻輸出，也支持JPEG圖形格式；資源管理器是指常規(guī)的 WindML資源(例如設(shè)備和事件隊列)、內(nèi)存管理和驅(qū)動器注冊等資源的建立、控制和刪除。
2．2 WindML字體驅(qū)動體系結(jié)構(gòu)
WindML字體驅(qū)動在WindML 2D API上提供了一個通用的抽象層，允許應(yīng)用程序通過一個通用2D字體API庫使用不同的字體引擎。通用2D字體API是提供給應(yīng)用程序使用字體API的公共接口。字體驅(qū)動不同于VxWorks中的其他驅(qū)動，它不允許執(zhí)行或使用任何圖形驅(qū)動接口以下的程序，也就是說它不直接訪問硬件，只訪問系統(tǒng)所使用的圖形驅(qū)動或間接通過UGL圖形驅(qū)動結(jié)構(gòu)來訪問硬件。這就允許字體驅(qū)動可以運行在任何圖形驅(qū)動之上，與字體引擎硬件無關(guān)。WindML字體驅(qū)動體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。
2．3 點陣漢字輸出過程
點陣漢字的顯示是利用WindML的圖形輸出功能來實現(xiàn)的。設(shè)計開發(fā)中利用WindML對位圖字符顯示和雙字節(jié)編碼的支持，按照WindML位圖字體文件的格式完成漢字點陣的轉(zhuǎn)換存儲，并使用WindML的雙字節(jié)顯示函數(shù)實現(xiàn)點陣獲取、點陣顯示，將漢字顯示出來。
WindML有很多字庫文件，原始安裝狀態(tài)下都是西文字庫文件，要在VxWorks系統(tǒng)中顯示中文漢字，解決方案是將西文字庫文件修改成為中文字庫文件，即設(shè)計一種類似西文字庫格式的C語言文件，文件中存儲雙字節(jié)的漢字編碼、點陣信息及字體的控制信息等。字庫文件經(jīng)過系統(tǒng)配置、編譯后生成點陣字庫文件目標(biāo)代碼，點陣驅(qū)動程序從目標(biāo)代碼中獲取點陣信息傳遞給應(yīng)用程序編程接口，應(yīng)用程序調(diào)用圖形顯示函數(shù)輸出漢字。WindML下漢字顯示處理過程如圖3所示。
2．4 點陣漢字存儲結(jié)構(gòu)
國家標(biāo)準(zhǔn)對漢字庫結(jié)構(gòu)做了統(tǒng)一規(guī)定：字庫分為94個區(qū)，每個區(qū)有94個漢字，每個漢字有確定的區(qū)和位編碼，用兩個字節(jié)表示，第一個字節(jié)表示漢字所在的區(qū)號，第二個字節(jié)表示位號，即所謂的區(qū)位碼。每個漢字在字庫中以點陣字模形式存儲，一般采用16×16點陣、24×24點陣，每個點用二進制位(0或1)表示，對應(yīng)在屏幕上顯示出來就是相應(yīng)的漢字。每個漢字都有惟一的區(qū)位碼，通過區(qū)位碼計算出漢字在字庫中的位置，從而確定漢字的字模。
點陣漢字字庫C語言文件有固定的結(jié)構(gòu)，分為三個部分：點陣屬性表、點陣信息描述總表和點陣信息表。點陣屬性表用來描述點陣漢字的字符結(jié)構(gòu)和字模結(jié)構(gòu)參數(shù)的結(jié)構(gòu)體，包含參數(shù)有像素大小、字符名稱、字符家族名稱等，特別定義了指向點陣信息總表的數(shù)組指針，字體驅(qū)動程序利用這個指針尋找點陣信息總表。點陣信息描述總表 它是一個存放指向點陣信息表指針的動態(tài)數(shù)組，其元素個數(shù)取決于漢字點陣信息表的個數(shù)。
點陣信息表點陣信息表以數(shù)組的形式表示，主要用來存儲漢字的GB2312碼(西文是ASCII碼)和詳細(xì)點陣信息。可以是一個表也可以是若干個表。把漢字按 GB2312編碼的頁分類，構(gòu)建多個漢字分表，也可以把中西文裝在混合表里做成一個大表，西文字符被擴展成雙字節(jié)存儲。
3 點陣漢字字庫實例
自己開發(fā)點陣存儲、點陣獲取、點陣顯示，改造WindML的雙字節(jié)或單字節(jié)顯示函數(shù)，使其能判斷漢字碼，一旦判斷出漢字碼，則使用自己開發(fā)的點陣獲取、點陣顯示等把漢字顯示出來。該方法對點陣的操作更加靈活，適合非標(biāo)準(zhǔn)的點陣算法，或者當(dāng)開發(fā)者已有成熟的點陣操作方法時，把該方法綁接到WindML上。
不必理會WindML雙字節(jié)編碼機制，這里需要的是一個漢字的點陣字庫，這個點陣字庫不必按照WindML的雙字節(jié)編碼機制進行編碼，里面所存儲的只是漢字的點陣信息和區(qū)位碼信息，這個字庫可以通過從Windows中導(dǎo)出；由于不選用WindML的雙字節(jié)編碼機制，所以對于VxWorks中關(guān)于如何控制打點以及顯示點陣字體驅(qū)動，并不需要具體了解；更重要的是擁有更大的靈活性，只需把自己所寫的漢字顯示函數(shù)綁定到WindML上面即可。因此這里必須要求自己寫點陣的存儲、點陣顯示、漢字顯示函數(shù)。做起來比較簡單，只要求了解漢字編碼的基本知識，即漢字雙字節(jié)編碼中，高、低字節(jié)的最高位都是為‘1’，而西文字符編碼中最高位為‘0’，利用這點來判斷所要顯示的字符是漢字還是英文。
在設(shè)計開發(fā)過程中，在現(xiàn)有的西文字庫的基礎(chǔ)上進行修改，添加相應(yīng)的字體參數(shù)和漢字的點陣信息，形成點陣漢字字庫文件uflhz12．c，uflhz16．c，uflhz24．c，以分別存儲12，16和24號宋體的字庫信息。這個過程用Windows編程來實現(xiàn)。
以下是16號宋體字庫文件中的點陣信息表：
該指針指向點陣信息表的首地址，并被點陣描述結(jié)構(gòu)直接調(diào)用。
字庫文件的最后定義了點陣屬性表，該表規(guī)定了整個點陣字庫的屬性以及字模和間距，并定義點陣指針。
4 結(jié) 語
在VxWorks嵌入式平臺下采用點陣漢字顯示技術(shù)，使得戰(zhàn)場信息、態(tài)勢、指令等獲得了中文顯示。最終使設(shè)計開發(fā)的軍事指揮系統(tǒng)不僅具有良好的可靠性和卓越的實時性，同時具有直觀而方便的中文平臺以及友好的交互能力，大大提升了整體作戰(zhàn)效能。