CN106709973A

CN106709973A - 一种基于mcu和fpga芯片的电子印章生成显示方法

Info

Publication number: CN106709973A
Application number: CN201611167104.7A
Authority: CN
Inventors: 邵屹峰; 董宜平; 张立坤; 王磊
Original assignee: Wuxi Zhongwei Yixin Co Ltd
Current assignee: Wuxi Zhongwei Yixin Co Ltd
Priority date: 2016-12-16
Filing date: 2016-12-16
Publication date: 2017-05-24

Abstract

一种基于MCU和FPGA芯片的电子印章生成显示方法，包括如下操作步骤：步骤1：利用图像处理的理念和方法生成圆形、椭圆形的电子印章图模；步骤2：利用MCU改变印章的内容；步骤3：利用FPGA高速流水化的处理能力，把待显示数据和电子印章数据叠加在一起，并显示到LCD屏幕上；步骤4：利用国标码方便的在MCU和FPGA的系统上做任意汉字或字符的检索，并对字库点阵做缩放和旋转处理。本发明能够灵活快速的根据不同客户的要求和屏幕分辨率的大小，配置印章的内容和样式，实现电子印章的生成显示需求，同时兼顾印章的美观大方。

Description

一种基于MCU和FPGA芯片的电子印章生成显示方法

技术领域

本发明涉及一种基于MCU和FPGA芯片的电子印章生成显示方法。

背景技术

传统的电子印章技术以数字技术模拟传统的实物印章，大多是以位图描述的方式实现的，其通常的做法是用实物印章在纸上加盖一个章，然后用扫描仪对这张纸进行扫描，最后对扫描得到的位图经过去除毛刺等修饰工作后制成电子印章。由于位图的分辨率是固定的，如果将包含印章的图像进行缩放处理，则会导致印章图像清晰度下降，从而不能满足用户对印章图像的清晰度要求。另外，位图中的图像是固定不可变的，因此以位图描述的方式不便于生成动态电子印章(即含有可变的图像、文字等动态信息的电子印章)。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明公开了一种基于MCU和FPGA芯片的电子印章生成显示方法，其具体技术方案如下：

一种基于MCU和FPGA芯片的电子印章生成显示方法，包括如下操作步骤：

步骤1：利用图像处理的理念和方法生成圆形、椭圆形的电子印章图模；

步骤2：利用MCU改变印章的内容；

步骤3：利用FPGA高速流水化的处理能力，把待显示数据和电子印章数据叠加在一起，并显示到LCD屏幕上；

步骤4：利用国标码方便的在MCU和FPGA的系统上做任意汉字或字符的检索，并对字库点阵做缩放和旋转处理。

所述步骤1包括通过触摸键盘输入配置印章的大小、样式和内容若干印章的参数。

所述步骤2中MCU接收到步骤1中设置的印章的参数后通过FPGA调取字库存储器的汉字、字符或中心图案点阵数据，并对这些点阵数据做缩放和旋转处理，最后形成印章图模，通过FPGA暂存到高速缓存中，最后按照LCD的驱动时序要求，读出印章图模数据和待显示数据，叠加后送到LCD的数据线上，显示出带有电子印章图案的图像。

所述触摸键盘选用实体的键盘或者触摸屏结合软件的系统，其中印章的参数包括印章字体、印章正文、印章宽度、印章高度、印章厚度、正文环绕、夹角、字符宽度、字符高度、中心图案、图案大小、印章颜色、附文内容、附文高度、符文宽度、附文环绕、附文夹角和附文形状。

所述MCU根据印章内容、印章字体、附文内容和中心图案的设置，通过FPGA读取相应汉字、字符或中心图案的点阵数据，送到FPGA和MCU之间的RAM区，该RAM采用FPGA内部的异步双端口RAM资源实现，以方便解决FPGA和MCU之间的接口同步，所有的汉字或者字符采用标准的国标码，以方便汉字字库的管理。

所述MCU读取MCU和FPGA之间的异步双口RAM中的点阵数据，根据用户的设置和计算出的旋转角度对字库、字符或中心图案点阵做缩放和旋转操作，把计算完的数据通过FPGA写到高速缓存中，最后形成印章图模。

所述FPGA根据LCD的显示时序要求，读出高速缓存中的待显示数据和印章图模数据，把两个数据叠加在一起形成带有印章图模的显示图像，在LCD显示屏上显示出来。

所述印章字体包括仿宋、黑体、楷体和幼圆，印章字体能够扩展；印章正文根据客户名称的不同而改变；印章宽度和印章高度决定印章大小，当宽度和高度相同时印章呈现圆形，当不同时就是椭圆形；正文环绕即是印章内容和印章外圆之间距离参数；夹角即是印章正文中首字符和末字符之间的夹角；算法中根据字符宽度和字符高度和原字库点阵的大小计算缩放系数对字库点阵进行缩放处理，然后根据该字符的角度对缩放后的字库点阵进行旋转操作；中心图案选用五角星、党徽或者国徽，该中心图案同样和字库点阵同时存储在字库存储器，同样根据中心图案的大小设置对源点阵进行缩放处理；印章颜色选用红色或者蓝色；附文形状选用直线形或者圆弧形。

所述LCD显示屏采用RGB24或者RGB16位真彩色显示屏，30MHz的像素时钟可以达到60帧每秒的屏幕刷新率；高速缓存采用SDRAM，该芯片可以达到100MHzx16bits的读写速度；字库点阵存储器采用大容量的NAND芯片；MCU采用ARM系列中的Cortex-M3处理器内核芯片；触摸键盘输入采用触摸屏加相关软件的配合；FPGA采用LATTICE公司的MachXO2系列芯片，用SD卡向NAND存储器内导入所需要的字库数据，和其他需要导入的数据；

首先用计算机通过一个字库软件生成几种类型的按照国标码排列的字库点阵，写入SD卡内，然后把该SD卡插到MCU的SD卡接口插槽中，给系统加电，MCU把字库写入到NAND中，然后用查表法检索NAND中的汉字点阵，MCU按照顺序一个个读入需要的字库点阵，计算每一个汉字的角度，对字库进行缩放和旋转处理，经过二值化后写入到SDRAM中；

对于字库点阵的缩放和旋转操作，同时兼顾MCU的计算能力，采用双线性插值算法，双线性插值算法的公式如下：

该算法是处理效果和计算量之间的一个折中，在实际操作中把其分解成两个一维的插值运算，比如先做x方向的运算，后坐y方向的运算。

本发明的有益效果是：

本发明，该方法能够灵活快速的根据不同客户的要求和屏幕分辨率的大小，配置印章的内容和样式，实现电子印章的生成显示需求，同时兼顾印章的美观大方。

附图说明

图1是本发明的原理示意图，

图2是双线性插值示意图。

图3本发明具体实现的系统框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明。应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

图1是本发明的原理示意图，结合附图可见，本基于MCU和FPGA芯片的电子印章生成显示方法，包括如下操作步骤：

步骤2：利用MCU改变印章的内容；

图2是双线性插值示意图，图中水平方向为x轴，竖直方向为y轴，Q₁₂点的坐标(x₁,y₂)和函数值f(Q₁₂)，Q₂₂点的坐标(x₂,y₂)和函数值f(Q₁₂)，Q₁₁点的坐标(x₁,y₁)和函数值f(Q₁₁)，Q₂₁点的坐标(x₂,y₁)和函数值f(Q₂₁)，要插值的点为P点，首先在x轴方向上，对R₁和R₂两个点进行插值，其中R₁和R₂两个点坐标分别为(x,y₁)和(x,y₂)，那么这两个点的函数值f(R₁)和f(R₂)，那么：

然后在y方向进行线性插值，得到：

得到最终的双线性插值公式为：

图3本发明具体实现的系统框图，首先用计算机通过一个字库软件生成几种类型的按照国标码排列的字库点阵，写入SD卡内，然后把该SD卡插到MCU的SD卡接口插槽中，给系统加电，MCU把字库写入到NAND中，然后用查表法检索NAND中的汉字点阵，MCU按照顺序一个个读入需要的字库点阵，计算每一个汉字的角度，对字库进行缩放和旋转处理，经过二值化后写入到SDRAM中。

该算法是处理效果和计算量之间的一个折中，图2是双线性插值示意图，在实际操作中把其分解成两个一维的插值运算，比如先做x方向的运算，后坐y方向的运算。

本发明可以扩展至任意分辨率的显示屏，比如1080p的高清显示屏，但是由于其像素时钟的提高，带来相应的硬件实现的复杂和成本的增加，所以相应的芯片也要选择性能更强，速度更快的芯片。

本发明可以很方便的改变公章内容、样式、大小，快捷方便，免去传统做法的繁琐步骤，和存储需求。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims

1.一种基于MCU和FPGA芯片的电子印章生成显示方法，其特征是包括如下操作步骤：

步骤2：利用MCU改变印章的内容；

2.根据权利要求1所述的一种基于MCU和FPGA芯片的电子印章生成显示方法，其特征是所述步骤1包括通过触摸键盘输入配置印章的大小、样式和内容若干印章的参数。

3.根据权利要求2所述的一种基于MCU和FPGA芯片的电子印章生成显示方法，其特征是所述步骤2中MCU接收到步骤1中设置的印章的参数后通过FPGA调取字库存储器的汉字、字符或中心图案点阵数据，并对这些点阵数据做缩放和旋转处理，最后形成印章图模，通过FPGA暂存到高速缓存中，最后按照LCD的驱动时序要求，读出印章图模数据和待显示数据，叠加后送到LCD的数据线上，显示出带有电子印章图案的图像。

4.根据权利要求3所述的一种基于MCU和FPGA芯片的电子印章生成显示方法，其特征是所述触摸键盘选用实体的键盘或者触摸屏结合软件的系统，其中印章的参数包括印章字体、印章正文、印章宽度、印章高度、印章厚度、正文环绕、夹角、字符宽度、字符高度、中心图案、图案大小、印章颜色、附文内容、附文高度、符文宽度、附文环绕、附文夹角和附文形状。

5.根据权利要求4所述的一种基于MCU和FPGA芯片的电子印章生成显示方法，其特征是所述MCU根据印章内容、印章字体、附文内容和中心图案的设置，通过FPGA读取相应汉字、字符或中心图案的点阵数据，送到FPGA和MCU之间的RAM区，该RAM采用FPGA内部的异步双端口RAM资源实现，以方便解决FPGA和MCU之间的接口同步，所有的汉字或者字符采用标准的国标码，以方便汉字字库的管理。

6.根据权利要求5所述的一种基于MCU和FPGA芯片的电子印章生成显示方法，其特征是所述MCU读取MCU和FPGA之间的异步双口RAM中的点阵数据，根据用户的设置和计算出的旋转角度对字库、字符或中心图案点阵做缩放和旋转操作，把计算完的数据通过FPGA写到高速缓存中，最后形成印章图模。

7.根据权利要求6所述的一种基于MCU和FPGA芯片的电子印章生成显示方法，其特征是所述FPGA根据LCD的显示时序要求，读出高速缓存中的待显示数据和印章图模数据，把两个数据叠加在一起形成带有印章图模的显示图像，在LCD显示屏上显示出来。

8.根据权利要求7所述的一种基于MCU和FPGA芯片的电子印章生成显示方法，其特征是所述印章字体包括仿宋、黑体、楷体和幼圆，印章字体能够扩展；印章正文根据客户名称的不同而改变；印章宽度和印章高度决定印章大小，当宽度和高度相同时印章呈现圆形，当不同时就是椭圆形；正文环绕即是印章内容和印章外圆之间距离参数；夹角即是印章正文中首字符和末字符之间的夹角；算法中根据字符宽度和字符高度和原字库点阵的大小计算缩放系数对字库点阵进行缩放处理，然后根据该字符的角度对缩放后的字库点阵进行旋转操作；中心图案选用五角星、党徽或者国徽，该中心图案同样和字库点阵同时存储在字库存储器，同样根据中心图案的大小设置对源点阵进行缩放处理；印章颜色选用红色或者蓝色；附文形状选用直线形或者圆弧形。

9.根据权利要求8所述的一种基于MCU和FPGA芯片的电子印章生成显示方法，其特征是所述LCD显示屏采用RGB24或者RGB16位真彩色显示屏，30MHz的像素时钟可以达到60帧每秒的屏幕刷新率；高速缓存采用SDRAM，该芯片可以达到100M Hzx16bits的读写速度；字库点阵存储器采用大容量的NAND芯片；MCU采用ARM系列中的Cortex-M3处理器内核芯片；触摸键盘输入采用触摸屏加相关软件的配合；FPGA采用LATTICE公司的MachXO2系列芯片，用SD卡向NAND存储器内导入所需要的字库数据，和其他需要导入的数据；

\begin{matrix} f (x, y) = \frac{f (Q_{11})}{(x_{2} - x_{1}) (y_{2} - y_{1})} (x_{2} - x) (y_{2} - y) + \frac{f (Q_{21})}{(x_{2} - x_{1}) (y_{2} - y_{1})} (x - x_{1}) (y_{2} - y) \\ + \frac{f (Q_{12})}{(x_{2} - x_{1}) (y_{2} - y_{1})} (x_{2} - x) (y - y_{1}) + \frac{f (Q_{22})}{(x_{2} - x_{1}) (y_{2} - y_{1})} (x - x_{1}) (y - y_{1}) \end{matrix}

该算法是处理效果和计算量之间的一个折中，在实际操作中把其分解成两个一维的插值运算。