[原创] 【连载】【ALIENTEK 战舰STM32开发板】STM32开发指南--第五十二章 T9拼音输入法实验

正点原子   2013-4-16 22:55 楼主
第五十二章 T9拼音输入法实验
上一章,我们在ALIENTEK战舰STM32开发板上实现了手写识别输入,但是该方法只能输入数字或者字母,不能输入汉字。本章,我们将给大家介绍如何在ALIENTEK战舰STM32开发板上实现一个简单的T9中文拼音输入法。本章分为如下几个部:
52.1 拼音输入法简介
52.2 硬件设计
52.3 软件设计
52.4 下载验证

52.1 拼音输入法简介  
在计算机上汉字的输入法有很多种,比如拼音输入法、五笔输入法、笔画输入法、区位输入法等。其中,又以拼音输入法用的最多。拼音输入法又可以分为很多类,比如全拼输入、双拼输入等。
而在手机上,用的最多的应该算是T9拼音输入法了,T9输入法全名为智能输入法,字库容量九千多字,支持十多种语言。T9输入法是由美国特捷通讯(Tegic Communications)软件公司开发的,该输入法解决了小型掌上设备的文字输入问题,已经成为全球手机文字输入的标准之一。
一般,手机拼音输入键盘如图52.1.1所示:


图52.1.1 手机拼音输入键盘
在这个键盘上,我们对比下传统的输入法和T9输入法,输入“中国”两个字需要的按键次数。传统的方法,先按4次9,输入字母z,再按2次4,输入字母h,再按3次6,输入字母o,再按2次6,输入字母n,最后按1次4,输入字母g。这样,输入“中”字,要按键12次,接着同样的方法,输入“国”字,需要按6次,总共就是18次按键。
如果是T9,我们输入“中”字,只需要输入:9、4、6、6、4,即可实现输入“中”字,在选择中字之后,T9会联想出一系列同中字组合的次,如文、国、断、山等。这样输入“国”字,我们直接选择即可,所以输入“国”字按键0次,这样T9总共只需要5次按键。
这就是T9智能输入法的优越之处。正因为T9输入法高效便捷的输入方式得到了众多手机厂商的采用,以至于T9成为了使用频率最高知名度最大的手机输入法。
本章,我们实现的T9拼音输入法,没有真正的T9那么强大,我们这里仅实现输入部分,不支持词组联想。
本章,我们主要通过一个和数字串对应的拼音索引表来实现T9拼音输入,我们先将汉语拼音所有可能的组合全部列出来,如下所示:
const u8 PY_mb_space []={""};
const u8 PY_mb_a     []={"啊阿腌吖锕厑嗄錒呵腌"};
const u8 PY_mb_ai    []={"爱埃挨哎唉哀皑癌蔼矮艾碍隘捱嗳嗌嫒瑷暧砹锿霭"};
const u8 PY_mb_an    []={"安俺按暗岸案鞍氨谙胺埯揞犴庵桉铵鹌黯"};
……此处省略N多组合
const u8 PY_mb_zu    []={"足租祖诅阻组卒族俎菹镞"};
const u8 PY_mb_zuan  []={"钻攥纂缵躜"};
const u8 PY_mb_zui   []={"最罪嘴醉蕞觜"};
const u8 PY_mb_zun   []={"尊遵樽鳟撙"};
const u8 PY_mb_zuo   []={"左佐做作坐座昨撮唑柞阼琢嘬怍胙祚砟酢"};
       这里我们只列出了部分组合,我们将这些组合称之为码表,然后将这些码表和其对应的数字串对应起来,组成一个拼音索引表,如下所示:
const py_index py_index3[]=
{
{"" ,"",(u8*)PY_mb_space},
{"2","a",(u8*)PY_mb_a},
{"3","e",(u8*)PY_mb_e},
{"6","o",(u8*)PY_mb_o},
{"24","ai",(u8*)PY_mb_ai},
{"26","an",(u8*)PY_mb_an},
……此处省略N多组合
{"94664","zhong",(u8*)PY_mb_zhong},
{"94824","zhuai",(u8*)PY_mb_zhuai},
{"94826","zhuan",(u8*)PY_mb_zhuan},
{"248264","chuang",(u8*)PY_mb_chuang},
{"748264","shuang",(u8*)PY_mb_shuang},
{"948264","zhuang",(u8*)PY_mb_zhuang},
}
       其中py_index是一个结构体,定义如下:
typedef struct
{
  u8 *py_input;     //输入的字符串
  u8 *py;            //对应的拼音
  u8 *pymb;       //码表
}py_index;
其中py_input,即与拼音对应的数字串,比如“94824”。py,即与py_input数字串对应的拼音,如果py_input=“94824”,那么py就是“zhuai”。最后pymb,就是我们前面说到的码表。注意,一个数字串可以对应多个拼音,也可以对应多个码表。
在有了这个拼音索引表(py_index3)之后,我们只需要将输入的数字串和py_index3索引表里面所有成员的py_input对比,将所有完全匹配的情况记录下来,用户要输入的汉字就被确定了,然后由用户选择可能的拼音组成(假设有多个匹配的项目),再选择对应的汉字,即完成一次汉字输入。
当然还可能是找遍了索引表,也没有发现一个完全符合要求的成员,那么我们会统计匹配数最多的情况,作为最佳结果,反馈给用户。比如,用户输入“323”,找不到完全匹配的情况,那么我们就将能和“32”匹配的结果返回给用户。这样,用户还是可以得到输入结果,同时还可以知道输入有问题,提示用户需要检查输入是否正确。
以上,就是我们的T9拼音输入法原理,关于拼音输入法,我们就介绍到这里。
最后,我们看看一个完整的T9拼音输入步骤(过程):
1) 输入拼音数字串
本章,我们用到的T9拼音输入法的核心思想就是对比用户输入的拼音数字串,所以必须先由用户输入拼音数字串。
2) 在拼音索引表里面查找和输入字符串匹配的项,并记录
在得到用户输入的拼音数字串之后,在拼音索引表里面查找所有匹配的项目,如果有完全匹配的项目,就全部记录下来,如果没有完全匹配的项目,则记录匹配情况最好的一个项目。
3) 显示匹配清单里面所有可能的汉字,供用户选择.
将匹配项目的拼音和对应的汉字显示出来,供用户选择。如果有多个匹配项(一个数字串对应多个拼音的情况),则用户还可以选择拼音。
4) 用户选择匹配项,并选择对应的汉字.
用户对匹配的拼音和汉字进行选择,选中其真正想输入的拼音和汉字,实现一次拼音输入。
以上4个步骤,就可以实现一个简单的T9汉字拼音输入法。
52.2 硬件设计
本章实验功能简介:开机的时候先检测字库,然后显示提示信息和绘制拼音输入表,之后进入等待输入状态。此时用户可以通过屏幕上的拼音输入表输入拼音数字串(通过DEL可以实现退格),然后程序自动检测与之对应的拼音和汉字,并显示在屏幕上(同时输出到串口)。如果有多个匹配的拼音,则通过WK_UP和KEY1进行选择。按键KEY0用于清除一次输入,按键KEY2用于触摸屏校准。
本实验用到的资源如下:
1)  指示灯DS0
2)  四个按键(KEY0/KEY1/KEY2/WK_UP)
3)  串口
4)  TFTLCD模块(含触摸屏)
5)  SPI FLASH
这些用到的硬件,我们在之前都已经介绍过,这里就不再介绍了。
52.3 软件设计
打开上一章的工程,首先在HARDWARE文件夹所在的文件夹下新建一个T9INPUT的文件夹。在该文件夹下面新建pyinput.c、pyinput.h和pymb.h三个文件,然后在工程里面新建一个T9INPUT的组,将pyinput.c加入到该组下面。最后,将T9INPUT文件夹加入头文件包含路径。
    打开pyinput.c,在该文件输入如下代码:
#include "sys.h"
#include "usart.h"
#include "pymb.h"
#include "pyinput.h"
#include "string.h"
//拼音输入法
pyinput t9=
{
       get_pymb,
    0,
};
//比较两个字符串的匹配情况
//返回值:0xff,表示完全匹配.
//            其他,匹配的字符数
u8 str_match(u8*str1,u8*str2)
{
       u8 i=0;
       while(1)
       {
              if(*str1!=*str2)break;             //部分匹配
              if(*str1=='\0'){i=0XFF;break;}//完全匹配
              i++; str1++; str2++;
       }
       return i;//两个字符串相等
}

//获取匹配的拼音码表
//*strin,输入的字符串,形如:"726"
//**matchlist,输出的匹配表.
//返回值:[7],0,表示完全匹配;1,表示部分匹配(仅在没有完全匹配的时候才会出现)
//            [6:0],完全匹配的时候,表示完全匹配的拼音个数
//                      部分匹配的时候,表示有效匹配的位数                                      
u8 get_matched_pymb(u8 *strin,py_index **matchlist)
{
       py_index *bestmatch;//最佳匹配
       u16 pyindex_len; u16 i;
       u8 temp,mcnt=0,bmcnt=0;
       bestmatch=(py_index*)&py_index3[0];//默认为a的匹配
       pyindex_len=sizeof(py_index3)/sizeof(py_index3[0]);//得到py索引表的大小.
       for(i=0;i
       {
              temp=str_match(strin,(u8*)py_index3.py_input);
              if(temp)
              {
                     if(temp==0XFF)matchlist[mcnt++]=(py_index*)&py_index3;
                     else if(temp>bmcnt)//找最佳匹配
                     {
                            bmcnt=temp;
                         bestmatch=(py_index*)&py_index3;//最好的匹配.
                     }
              }
       }
       if(mcnt==0&&bmcnt)//没有完全匹配的结果,但是有部分匹配的结果
       {
              matchlist[0]=bestmatch;
              mcnt=bmcnt|0X80;        //返回部分匹配的有效位数
       }
       return mcnt;//返回匹配的个数
}
//得到拼音码表.
//str:输入字符串
//返回值:匹配个数.
u8 get_pymb(u8* str)
{
       return get_matched_pymb(str,t9.pymb);
}
//串口测试用
void test_py(u8 *inputstr)
{
       ……代码省略
}
       这里总共就4个函数,其中get_matched_pymb,是核心,该函数实现将用户输入拼音数字串同拼音索引表里面的各个项对比,找出匹配结果,并将完全匹配的项目存放在matchlist里面,同时记录匹配数。对于那些没有完全匹配的输入串,则查找与其最佳匹配的项目,并将匹配的长度返回。函数test_py(代码省略)用于给usmart调用,实现串口测试,该函数可有可无,只是在串口测试的时候才用到,如果不使用的话,可以去掉,本章,我们将其加入usmart控制,大家可以通过该函数实现串口调试拼音输入法。
       其他两个函数,也比较简单了,我们这里就不细说了,保存pyinput.c,打开pyinput.h,输入如下代码:
#ifndef __PYINPUT_H
#define __PYINPUT_H
#include "sys.h"
//拼音码表与拼音的对应表
typedef struct
{
  u8 *py_input;//输入的字符串
  u8 *py;          //对应的拼音
  u8 *pymb;     //码表
}py_index;
#define MAX_MATCH_PYMB    10    //最大匹配数
//拼音输入法
typedef struct
{
  u8(*getpymb)(u8 *instr);                 //字符串到码表获取函数
  py_index *pymb[MAX_MATCH_PYMB];      //码表存放位置
}pyinput;
extern pyinput t9;
u8 str_match(u8*str1,u8*str2);
u8 get_matched_pymb(u8 *strin,py_index **matchlist);
u8 get_pymb(u8* str);
void test_py(u8 *inputstr);
#endif
       保存pyinput.h。pymb.h里面完全就是我们前面介绍的拼音码表,该文件很大,里面存储了所有我们可以输入的汉字,此部分代码就不贴出来了,请大家参考光盘本例程的源码。
       最后,我们打开test.c,输入代码如下:
const u8* kbd_tbl[9]={"←","2","3","4","5","6","7","8","9",};//数字表
const u8* kbs_tbl[9]={"DEL","abc","def","ghi","jkl","mno","pqrs","tuv","wxyz",};//字符表
//加载键盘界面
//x,y:界面起始坐标
void py_load_ui(u16 x,u16 y)
{
       u16 i;
       POINT_COLOR=RED;
       LCD_DrawRectangle(x,y,x+180,y+120);                                          
       LCD_DrawRectangle(x+60,y,x+120,y+120);                                            
       LCD_DrawRectangle(x,y+40,x+180,y+80);
       POINT_COLOR=BLUE;
       for(i=0;i<9;i++)
       {
              Show_Str_Mid(x+(i%3)*60,y+4+40*(i/3),(u8*)kbd_tbl,16,60);         
              Show_Str_Mid(x+(i%3)*60,y+20+40*(i/3),(u8*)kbs_tbl,16,60);         
       }                                                
}
//按键状态设置
//x,y:键盘坐标
//key:键值(0~8)
//sta:状态,0,松开;1,按下;
void py_key_staset(u16 x,u16 y,u8 keyx,u8 sta)
{            
       u16 i=keyx/3,j=keyx%3;
       if(keyx>8)return;
       if(sta)LCD_Fill(x+j*60+1,y+i*40+1,x+j*60+59,y+i*40+39,GREEN);
       else LCD_Fill(x+j*60+1,y+i*40+1,x+j*60+59,y+i*40+39,WHITE);
       Show_Str_Mid(x+j*60,y+4+40*i,(u8*)kbd_tbl[keyx],16,60);         
       Show_Str_Mid(x+j*60,y+20+40*i,(u8*)kbs_tbl[keyx],16,60);        
}
//得到触摸屏的输入
//x,y:键盘坐标
//返回值:按键键值(1~9有效;0,无效)
u8 py_get_keynum(u16 x,u16 y)
{
       u16 i,j; u8 key=0;
       static u8 key_x=0;//0,没有任何按键按下;1~9,1~9号按键按下  
       tp_dev.scan(0);              
       if(tp_dev.sta&TP_PRES_DOWN)               //触摸屏被按下
       {   
              for(i=0;i<3;i++)
              {
                     for(j=0;j<3;j++)
                     {   
if(tp_dev.x<(x+j*60+60)&&tp_dev.x>(x+j*60)&&tp_dev.y<(y+i*40+40)
&&tp_dev.y>(y+i*40)) { key=i*3+j+1; break; }
                     }
                     if(key)
                     {      
                            if(key_x==key)key=0;
                            else
                            {
                                   py_key_staset(x,y,key_x-1,0);
                                   key_x=key;
                                   py_key_staset(x,y,key_x-1,1);
                            }
                            break;
                     }
              }
       }else if(key_x) {py_key_staset(x,y,key_x-1,0); key_x=0; }  
       return key;
}                                          
//显示结果.
//index:0,表示没有一个匹配的结果.清空之前的显示
//   其他,索引号
void py_show_result(u8 index)
{
      LCD_ShowNum(30+144,125,index,1,16);         //显示当前的索引
       LCD_Fill(30+40,125,30+40+48,130+16,WHITE);     //清除之前的显示
      LCD_Fill(30+40,145,30+200,145+48,WHITE);  //清除之前的显示   
       if(index)
       {
             Show_Str(30+40,125,200,16,t9.pymb[index-1]->py,16,0);       //显示拼音
              Show_Str(30+40,145,160,48,t9.pymb[index-1]->pymb,16,0); //显示对应的汉字
              printf("\r\n拼音:%s\r\n",t9.pymb[index-1]->py);       //串口输出拼音
              printf("结果:%s\r\n",t9.pymb[index-1]->pymb); //串口输出结果
       }
}                                                     
int main(void)
{           
      u8 i=0; u8 key; u8 cur_index;                           
       u8 result_num;
       u8 inputstr[7];               //最大输入6个字符+结束符
       u8 inputlen;                  //输入长度         
      Stm32_Clock_Init(9);    //系统时钟设置
       delay_init(72);                     //延时初始化
       uart_init(72,9600);       //串口1初始化      
       LCD_Init();                  //初始化液晶
       LED_Init();           //LED初始化
       KEY_Init();                  //按键初始化
       TP_Init();                 //触摸屏初始化
       usmart_dev.init(72);      //usmart初始化   
      mem_init(SRAMIN);     //初始化内部内存池   
RESTART:
       POINT_COLOR=RED;     
      while(font_init())                       //检查字库
       {        
              LCD_ShowString(60,50,200,16,16,"Font Error!");
              delay_ms(200);                           
              LCD_Fill(60,50,240,66,WHITE);//清除显示         
       }
      Show_Str(60,5,200,16,"战舰 STM32开发板",16,0);                                 
       Show_Str(60,25,200,16,"拼音输入法实验",16,0);                                      
       Show_Str(60,45,200,16,"正点原子@ALIENTEK",16,0);                                                      
       Show_Str(30,65,200,16,"  KEY2:校准  KEY0:清除",16,0);  
      Show_Str(30,85,200,16,"KEY_UP:上翻  KEY1:下翻",16,0);
       Show_Str(30,105,200,16,"输入:        匹配:  ",16,0);
      Show_Str(30,125,200,16,"拼音:        当前:  ",16,0);
      Show_Str(30,145,210,32,"结果:",16,0);
       py_load_ui(30,195);
       memset(inputstr,0,7);     //全部清零
       inputlen=0; result_num=0; cur_index=0;//清零
       while(1)
       {
              i++; delay_ms(10);      
              key=py_get_keynum(30,195);
              if(key)
              {
                     if(key==1)//删除
                     {
                            if(inputlen)inputlen--;
                            inputstr[inputlen]='\0';//添加结束符
                     }else
                     {
                            inputstr[inputlen]=key+'0';//输入字符
                            if(inputlen<7)inputlen++;
                     }
                     if(inputstr[0]!=NULL)
                     {
                            key=t9.getpymb(inputstr);     //得到匹配的结果数
                            if(key)//有部分匹配/完全匹配的结果
                            {
                                   result_num=key;                  //总匹配结果
                                   cur_index=1;                //当前为第一个索引
                                   if(key&0X80)             //是部分匹配
                                   {
                                          inputlen=key&0X7F;     //有效匹配位数
                                          inputstr[inputlen]='\0';//不匹配的位数去掉
                                          if(inputlen>1)result_num=t9.getpymb(inputstr);
//重新获取完全匹配字符数
                                   }
                            }else{inputlen--; inputstr[inputlen]='\0';} //没有任何匹配
                     }else {cur_index=0; result_num=0;}
                     LCD_Fill(30+40,105,30+40+48,110+16,WHITE);//清除之前的显示
                     LCD_ShowNum(30+144,105,result_num,1,16);        //显示匹配的结果数
                     Show_Str(30+40,105,200,16,inputstr,16,0);        //显示有效的数字串           
                    py_show_result(cur_index);                               //显示第cur_index的匹配结果
              }   
              if(result_num) //存在匹配的结果
              {      
                     key=KEY_Scan(0);
                     switch(key)
                     {
                            case KEY_UP://上翻
                                   if(cur_index
                                   else cur_index=1;
                                   py_show_result(cur_index);   //显示第cur_index的匹配结果
                                   break;
                           case KEY_DOWN://下翻
                                 if(cur_index>1)cur_index--;
                                   else cur_index=result_num;
                                   py_show_result(cur_index);   //显示第cur_index的匹配结果
                                   break;
                            case KEY_RIGHT://清除输入
                                  LCD_Fill(30+40,145,30+200,145+48,WHITE);  //清除之前的显示   
                                   goto RESTART;                           
                            case KEY_LEFT://重新校准
                                   tp_dev.adjust();
                                   LCD_Clear(WHITE);
                                   goto RESTART;                           
                     }           
              }
              if(i==30) {i=0; LED0=!LED0;}  
       }                                                                                                     
}
此部分代码除main函数外还有4个函数。首先,py_load_ui,该函数用于加载输入键盘,在LCD上面显示我们输入拼音数字串的虚拟键盘。py_key_staset,该函数用与设置虚拟键盘某个按键的状态(按下/松开)。py_get_keynum,该函数用于得到触摸屏当前按下的按键键值,通过该函数实现拼音数字串的获取。最后,py_show_result,该函数用于显示输入串的匹配结果,并将结果打印到串口。
在main函数里面,实现了我们在52.2节所说的功能,这里我们并没有实现汉字选择功能,但是有本例程作为基础,再实现汉字选择功能就比较简单了,大家自行实现即可。
最后,我们将test_py函数加入USMART控制,以便大家串口调试。
至此,本实验的软件设计部分结束。
52.4 下载验证
在代码编译成功之后,我们下载代码到ALIENTEK战舰STM32开发板上,得到,如图52.4.1所示:


图52.4.1 汉字输入法界面
此时,我们在虚拟键盘上输入拼音数字串,即可实现拼音输入,如图52.4.2所示:


图52.4.2 实现拼音输入
如果发现输入错了,可以通过屏幕上的DEL按钮,来退格。如果有多个匹配的情况(匹配值大于1),则可以通过WK_UP和KEY1来选择拼音。通过按下KEY0,可以清楚当前输入,通过按下KEY2,可以实现触摸屏校准。
我们还可以通过USMART调用test_py来实现输入法调试,如图52.4.3所示:


图52.4.3 USMART调试T9拼音输入法
《STM32开发指南》第五十二章 T9拼音输入法实验.rar (676.14 KB)
(下载次数: 28, 2013-4-16 22:56 上传)


实验47 拼音输入法实验.rar (991.88 KB)
(下载次数: 31, 2013-4-16 22:56 上传)








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