基于LPC2138的中文輸入系統(tǒng)設(shè)計

摘要：給出一種基于Philips公司的ARM7微控制器LPC2138的中文輸入系統(tǒng)的設(shè)計方法。系統(tǒng)采用4×4接口鍵盤、LCM240128圖形液晶模塊以及存儲器等實現(xiàn)T9中文輸入法，可以進行漢字、英文、數(shù)字符號等文本信息的輸入。該中文輸入系統(tǒng)可廣泛地應(yīng)用于各類電子設(shè)備的研發(fā)，具有較高實用價值。
關(guān)鍵詞：ARM7；LPC2138；中文輸入

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μC／0S-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。

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。“1”鍵可調(diào)用符號輸入函數(shù)；“O”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和取消。按鍵功能定義如圖3所示。

2．3 存儲模塊電路
    利用ARM7的I2C總線擴展E2PROM AT24C256，接口電路如圖4所示。AT24C256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。

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AT24C256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+0xaO；漢字內(nèi)碼行=位碼+0xaO。

    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24x 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一0xal)+(code_b一0xb0)×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。

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BOD7；
    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。

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。