在 WindowMobile 上的模拟LED 显示屏插件（转）

源：在 WindowMobile 上的模拟LED 显示屏插件

      我在给一个对话框上的控件查找翻看合适的图标时，无形中看到了一个LED显示屏的图标，这里所说的LED显示屏是指由很多LED灯密集排列组成的点阵式LED屏，比如在股市交易所，公交车上，银行门口，我们经常能看到这样的滚动式显示屏。我不禁忽然想到，如果把它放在手机上显示，那效果是不是很别致呢？而且我在很久以前用 C# 模拟了这种LED显示屏的效果，因此技术上没有什么问题。不过现在，我想把它在手机上实现，而且我的想法是做成今日插件，因为相比普通的应用程序，插件更方便用户启用，禁用，可以在桌面上展示。然后，现在我要考虑使用 C++ 实现，在技术上的实现会和上一次在C#实现上略有不同，但本质原理是一致的，并且这一次实现的效果将更符合现实中我们看到的 LED 屏。这里我将会讲述一点 LED 屏在滚动时的原理和细节技巧。

      首先来看，这是插件在手机上滚动显示的效果：

      

      关于windows mobile 上的今日插件开发，这里就不认真讲解，可以参考我前几天发的文章。这里再额外提的一些内容是关于 LED 屏的滚动原理和细节，这些我们要针对的平台，开发的应用程序类型是无关的。

      （1）在本范例中 Led 点阵屏幕的实现原理；

      a）首先在根据要显示的内容，测量出字符串在指定DC上绘制的宽度和高度。（ GetTextExtentPoint32 ）
      b）在内存中创建相应大小的一个设备无关的临时位图（DIB），并得到该它的位图数据地址。（CreateDIBSection）
      c）在该临时位图上绘制字符串，这时临时位图成为一个白底黑字的实际大小的位图。它也是我们生成 LED 图像的基础。
      d）根据每个LED灯占据的尺寸（LEDSIZE），生成一个相应大小的 LED 位图。同时得到它的位图数据地址。这个位图相比临时位图在高度和宽度上都扩大了 LEDSIZE 倍数，这张图是用于最终显示到屏幕上的位图，它将长期维持在内存中，直到用户改变显示内容。
      这里，LEDSIZE 是实际LED灯的尺寸（3*3像素）加上 LED灯的间距（1像素）。因此，本例中 LEDSIZE = 4 像素；
      e）根据我们得到的位图数据地址，遍历临时位图的所有像素，并根据临时位图的像素，设置LED位图的LED灯；这里实际上是一种映射，也就是把临时位图中的黑或者白像素映射到 LED位图上的 （LEDSIZE * LEDSIZE）的矩形上。
      这里，注意的细节是，像素定位必须注意下面几个因素：
            (i) 位图的扫描行是逆序的。也就是说，假设该图像有10行像素，那么在起始地址出现的行序是：10，9，8，7，...
            (ii) 单个像素在内存中的地址从低到高依次是：Blue，Green，Red，Alpha；（假如存在Alpha通道）
            (iii) 单个像素占据的字节数是 bpp/8；通常普通RGB位图也就是占据3个字节/像素。
            (iv) 在行间导航的关键信息是扫描行宽度（stride）；因为存在位图数据的扫描行必须以 DWORD 对齐。

      f）我们设置好LED位图以后，临时位图就不需要了，这时可以清除临时位图。在绘制时，把LED位图的相应区域复制到 指定DC 的相关位置即可。可以用全局变量记录LED屏的位置，用定时器更新此位置，即实现了滚动效果。

      （2）滚屏时的细节；

      考虑实际的LED屏，在滚动起来时，是同样的一段字符串首尾相接的方式，在屏上连续从右向左滚动。因此为了实现的方便，我们实际上建立的逻辑模型是如下图所示：两个相同LED字符串，以一定的像素间距（MEMODISTANCE）首尾连接，我们分别用两个变量记录两个LED字符串的位置：
      g_LedPos1: 第一个字符串的起始位置（LED屏幕客户区中的坐标）；
      g_LedPos2: 第二个字符串的起始位置（LED屏幕客户区中的坐标）；
      g_LedWidth: 字符串的像素宽度；（LED屏幕坐标）
      MEMODISTANCE：两个字符串之间的像素距离；（LED屏幕坐标）;
      MEMOCOUNT：逻辑模型中首尾相接的字符串数量；（在本例中 = 2）；
      SCREENWIDTH：LED屏的像素宽度（LED屏幕坐标），在本例中= 60；
      LED 屏幕坐标：在LED屏幕中，每个像素都是在实际位图中占据的是（4*4）尺寸；例如显示屏在该坐标体系下，是60像素宽度，但是实际位图是240像素宽度。

      

      


      （a）连续滚动原理；

      ======================================================================================
      ●. 连续滚动需要满足下列条件： MEMODISTANCE  >=  SCREENWIDTH / MEMOCOUNT;
      =======================================================================

      上面的不等式用语言来描述就是：“相邻字符串 的 “首尾间距” 大于等于 LED屏幕像素宽度 /  屏幕上可同时显示的字符串最大个数”；假如我们把“字符串”看做汽车，LED屏看作“单行道”，那么这里提到的也就是对“车距”的要求。

      屏幕上可同时显示的字符串个数（MEMOCOUNT）实际上就是我们的代码中在维护的逻辑模型的字符串个数，也就是说我们的代码中一共有多少个 g_LedPos 变量，每一个 g_LedPos 变量可以维护一个字符串；在本例中，我们维护了两个 g_LedPos; 这两个字符串首尾相接后成为无限长序列的一个基本单位（basic unit of the memo queue)；无限长队列是从这个基本单位扩展而成。因此，MEMOCOUNT 是 这个基本单位的容量（容纳字符串的数量）；

      为什么我们会对“车距”有需求呢，想象下如果汽车的宽度（字符串长度）非常小，如果不控制车距，就会导致单行道上可同时容纳的汽车数量增加，而如果这个数量超过了我们代码中的模型（组成无限长字符串队列的基本单位的容量）的字符串个数，那么我们的代码就无法同时控制这么多汽车的出现位置；这将会导致帧突变，体现在视觉上就是，滚动过程中，屏幕中间本来是黑色背景，但是在下一帧忽然在中间冒出“文本内容”；

      在本例中，我们的逻辑模型是两个字符串相接，因此因此我将 MEMODISTANCE 定义为 30 像素；假如不满足这个条件并且输入字符串极短（例如“1”），那么在连续滚动的过程中就可能造成帧突变，在某些时刻的帧和上一帧无法衔接，即在屏幕中的黑暗部分凭空闪现字符串内容。

      （b）定时器中的处理：
      由于是从右向左滚动，所以我们在定时器中只需要把 g_LedPos1, g_LedPos2 递减即可，当发现第一个字符串离开屏幕时，我们立即两个坐标的指向向后移动到它后面的那个字符串，即把 g_LedPos2 赋值给 g_LedPos1; g_LedPos2 根据 g_LedPos1 重新赋值；这样就以两个字符串为一个基本单位，向后逐一进行无穷扩展，形成无数字符串首尾相连的虚拟场景；
      定时器中的代码如下所示：

case WM_TIMER:
    g_LedPos1--;
    g_LedPos2--;
    //第一条已经完全离开屏幕左侧了吗？如果是，则向后更替！
    if(g_LedPos1 + g_LedWidth < 0)
    {
        g_LedPos1 = g_LedPos2;
        g_LedPos2 = g_LedPos1 + g_LedWidth + MEMODISTANCE;
    }
    InvalidateRect(hwnd, &rcLed, FALSE);
    break;

      （c）在绘制时的处理：
      在绘制时，主要使用 BitBlt 函数来完成。但是需要注意的是，字符串的起始坐标（g_LedPos）是否在 LED 屏内部，将决定了 BitBlt 中的参数有所区别（这里我不详细分析原因）。
      我使用一个辅助函数：GetBltInfo 来帮助我判断 BitBlt 函数中应该使用的参数；它可以计算出 BitBlt 中应该把 LedBitmap 中的何处 拷贝到 DC 的何处，拷贝多少宽度；相关代码如下：

//根据当前位置，决定贴图的相对位置
void GetBltInfo(int pos, int ledWidth, RECT* lpRcLed, int* lpDestX, int* lpSrcX, int* lpWidth)
{
    //头部在显示区
    if(pos>=0)
    {
        *lpDestX = pos * LEDSIZE;
        *lpSrcX = 0;
        *lpWidth = min(lpRcLed->right, (pos + ledWidth)*LEDSIZE) - *lpDestX;
    }
    else
    {
        *lpDestX = 0;
        *lpSrcX = -pos*LEDSIZE;
        *lpWidth = min(lpRcLed->right, (pos + ledWidth)*LEDSIZE);
    }
}


//========================================
//这里是窗口函数中对 WM_PAINT 的处理：
//========================================
    case WM_PAINT: 
        {
            PAINTSTRUCT ps;
            RECT rc;
            //===============================================
            //        NOW WE START TO GET DC !
            //===============================================
            hDC = BeginPaint(hwnd, &ps);
            HDC    hMemDC = CreateCompatibleDC(hDC);
            HBITMAP hOldBm = (HBITMAP)SelectObject(hMemDC, g_BitmapLed);

            //贴第一个字符串
            int destX, srcX, width;
            GetBltInfo(g_LedPos1, g_LedWidth, &rcLed, &destX, &srcX, &width);

            BitBlt(hDC,destX,rcLed.top, width, (rcLed.bottom - rcLed.top),
                hMemDC,srcX, 0,
                SRCCOPY);

            //贴第二个字符串
            if(g_LedPos2 * LEDSIZE <= rcLed.right)
            {
                GetBltInfo(g_LedPos2, g_LedWidth, &rcLed, &destX, &srcX, &width);
                BitBlt(hDC,destX,rcLed.top, width, (rcLed.bottom - rcLed.top),
                    hMemDC,srcX, 0,
                    SRCCOPY);
            }

            SelectObject(hMemDC, hOldBm);
            DeleteDC(hMemDC);
            EndPaint(hwnd, &ps);
        }
        break;

     （3）最重要的函数：生成LED位图（CreateLedBitmap）；

      这个函数的作用是：根据指定的字符串，生成 LedBitmap；并返回 LedWidth （该图片的LED屏幕坐标的像素宽度）；在这个函数里，临时位图实际上在使用完毕后清除，但我为了在PC上的范例的对话框上展示它，所以没有立即清除。
      如下图所示，为 4 个 LED 的放大图形，上面两个为熄灭，下面两个为点亮状态；      

      

      【注意】我们绘制的原始图像特点是“白底黑字”，因此黑色映射到LED图像的“点亮”状态，白色映射到“熄灭”状态；在下面代码中可看到这一点；

      下面是 CreateLedBitmap 的代码，在这段代码中，包含了前面所讲的对“像素定位”的非常重要的方法和信息，涉及了扫描行宽度，位图中的逆序扫描，在图像数据中的像素定位，在像素中的RGB通道定位，这些都是通过指针来完成的，需要务必小心以确保指针的指向合法和正确。

//根据指定的字符串创建实际的用于滚动的位图（比实际图像会增大4倍）
//返回创建的位图的未LED化像素长度（也就是实际字符串的绘制长度）
int CreateLedBitmap(HWND hWnd, TCHAR* text)
{
    //创建字体
    LOGFONT lf;
    HFONT hFont = NULL, hOldFont = NULL;
    SIZE size = {0,0};
    BITMAPINFO bminfo;
    HBITMAP hOldBitmap; //临时位图（为非LED化的实际像素大小）
    HBRUSH hBrush =NULL;
    RECT rc;
    int i, j, stride, strideTemp;

    //两个位图的像素数据地址
    BYTE *lpBytes, *lpBytesTemp, *lpLed;

    //设置位图信息
    memset(&bminfo.bmiHeader, 0, sizeof(BITMAPINFOHEADER));
    bminfo.bmiHeader.biSize = sizeof(BITMAPINFOHEADER); //40
    bminfo.bmiHeader.biPlanes = 1;
    bminfo.bmiHeader.biBitCount = 24;

    //测量字符串的大小，其决定作用的还有当前HDC中的字体
    HDC hWndDC = GetDC(hWnd);
    HDC hDC = CreateCompatibleDC(hWndDC);
    ReleaseDC(hWnd, hWndDC);

    HFONT hSysFont = (HFONT)GetStockObject(DEVICE_DEFAULT_FONT);
    GetObject(hSysFont, sizeof(LOGFONT), &lf);
    lf.lfWeight = FW_NORMAL;
    lf.lfHeight = (long) -((11.0 * (double)GetDeviceCaps(hDC, LOGPIXELSY) / 72.0) + .5);
    //lf.lfHeight = 11;
    wcscpy(lf.lfFaceName, _T("宋体"));

    // create the font
    hFont = CreateFontIndirect(&lf);
    //创建背景刷
    hBrush = CreateSolidBrush(BKCOLOR_LED);

    hOldFont = (HFONT)SelectObject(hDC, hFont);

    //测量字符串，得到的高度应该是14，宽度取决于字符串
    GetTextExtentPoint32(hDC, text, wcslen(text), &size);

    //计算扫描行宽度
    stride = (24 * size.cx * LEDSIZE + 31)/32 * 4;
    strideTemp = (24* size.cx + 31)/32 * 4;

    bminfo.bmiHeader.biWidth = size.cx * LEDSIZE;
    //去掉上下的2行像素
    bminfo.bmiHeader.biHeight = size.cy * LEDSIZE; //(14-2)*4=48pixels,
    bminfo.bmiHeader.biSizeImage = bminfo.bmiHeader.biHeight * stride;

    //创建位图
    if(g_BitmapLed != NULL)
        DeleteObject(g_BitmapLed);
    if(g_BitmapTemp != NULL)
        DeleteObject(g_BitmapTemp);

    //注意WinCe平台上不支持内存映射，所以无法提供我们自己的位图数据，而是由系统负责分配
    g_BitmapLed = CreateDIBSection(hDC, &bminfo, DIB_RGB_COLORS, (VOID**)&lpBytes, NULL, 0);
    //是否创建成功？
    if(g_BitmapLed == NULL)
    {
        goto CLEARNUP_EXIT;
    }

    //创建实际大小的位图
    bminfo.bmiHeader.biWidth = size.cx;
    bminfo.bmiHeader.biHeight = size.cy;
    g_BitmapTemp = CreateDIBSection(hDC, &bminfo, DIB_RGB_COLORS, (VOID**)&lpBytesTemp, NULL, 0);
    if(g_BitmapTemp == NULL)
    {
        goto CLEARNUP_EXIT;
    }

    //在实际绘图上进行绘制
    hOldBitmap = (HBITMAP)SelectObject(hDC, g_BitmapTemp);
    rc.left = rc.top = 0;
    rc.right = size.cx;
    rc.bottom = size.cy;
    //填充白色背景
    FillRect(hDC, &rc, (HBRUSH)GetStockObject(WHITE_BRUSH));
    SetTextColor(hDC, RGB(0,0,0)); //黑色字体
    SetBkMode(hDC, TRANSPARENT);
    //绘制字符串
    DrawText(hDC, text, wcslen(text), &rc, DT_LEFT | DT_VCENTER| DT_NOCLIP | DT_SINGLELINE);

    //现在再把LED图选入DC中去刷一次背景
    SelectObject(hDC, g_BitmapLed);
    //rc设置为LED图的大小
    rc.right = size.cx * LEDSIZE;
    rc.bottom = size.cy * LEDSIZE;
    FillRect(hDC, &rc,hBrush);

    //复原DC
    SelectObject(hDC, hOldBitmap);
    SelectObject(hDC, hOldFont);


    //现在根据它进行拷贝到新的位图中，去掉了上下两行像素，i，j是在 bitmaptemp中的坐标
    //每个LED灯实际上是 4 * 4像素的小矩形块！设置6个像素即可
    for(j = 0; j< size.cy; j++)
    {
        for(i = 0; i < size.cx; i++)
        {
            //把指针定位到LED灯的左上角！
            //注意这里行是倒序的！（所以距离内存起始点的最远的哪一行才是LED第一行，逐行向内存起始处返回）
            lpLed = lpBytes + stride*(j*LEDSIZE+3) + i*3*LEDSIZE;

            if(lpBytesTemp[strideTemp * j + i*3] == 0) //即，该通道为黑色，表示这里是字迹（应该点亮这个灯）
            {
                //点亮 9 * 9
                //第一行 0-Blue, 1-Green, 2-Red
                lpLed[0]= 76, lpLed[1]=154, lpLed[2]=186;
                lpLed[3]=130, lpLed[4]=207, lpLed[5]=236;
                lpLed[6]= 56, lpLed[7]=145, lpLed[8]=204;

                //第二行
                lpLed -= stride;
                lpLed[0]=127, lpLed[1]=214, lpLed[2]=245;
                lpLed[3]=193, lpLed[4]=232, lpLed[5]=247;
                lpLed[6]= 43, lpLed[7]=167, lpLed[8]=241;

                //第三行
                lpLed -= stride;
                lpLed[0]= 56, lpLed[1]=144, lpLed[2]=204;
                lpLed[3]= 43, lpLed[4]=160, lpLed[5]=231;
                lpLed[6]= 43, lpLed[7]=125, lpLed[8]=207;

            }
            else
            {
                //熄灭 9 * 9
                //第一行 0-Blue, 1-Green, 2-Red
                lpLed[0]= 65, lpLed[1]= 65, lpLed[2]= 65;
                lpLed[3]= 84, lpLed[4]= 84, lpLed[5]= 84;
                lpLed[6]= 65, lpLed[7]= 65, lpLed[8]= 65;

                //第二行
                lpLed -= stride;
                lpLed[0]= 84, lpLed[1]= 84, lpLed[2]= 84;
                lpLed[3]= 66, lpLed[4]= 66, lpLed[5]= 66;
                //lpLed[6]= 65, lpLed[7]= 65, lpLed[8]= 65;

                //第三行
                lpLed -= stride;
                lpLed[0]= 65, lpLed[1]= 65, lpLed[2]= 65;
                //lpLed[3]=130, lpLed[4]=207, lpLed[5]=236;
                //lpLed[6]= 56, lpLed[7]=145, lpLed[8]=204;
            }
        }
    }

CLEARNUP_EXIT:
    //清理
    if(hBrush !=NULL)
        DeleteObject(hBrush);
    if(hFont != NULL)
        DeleteObject(hFont);
    if(hDC != NULL)
        DeleteDC(hDC);
    return size.cx;
}

      （4）PC上的演示程序；

      最后，本范例的代码是运行在 PDA （WINDOWS MOBILE）上的今日插件，但这里提到的LED滚屏技术是不局限平台的，因此我也做了一个在PC可以运行的对话框程序，来演示上面的代码和技术：对话框的截图如下：

      

      （5）下载连接；
      
      代码下载连接（包含PC端演示程序，和 WindowMobile 插件源代码）：
      http://files.cnblogs.com/hoodlum1980/JRL_LedScreen.rar
      
      同时，我开发的插件也发布到 pdafans 论坛供网友测试和使用，因此也可以在 pdafans 论坛的以下帖子下载到本文提到的今日插件的最新 CAB 包，在我的博客上仅保留插件的较早版本。
      
      一个模拟LED显示屏的桌面今日插件       

                        by hoodlum1980 @ 2009