JP2012163589A

JP2012163589A - ビットマップフォント表示装置

Info

Publication number: JP2012163589A
Application number: JP2011021499A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Kuriyama; 和也栗山
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2011-02-03
Filing date: 2011-02-03
Publication date: 2012-08-30
Anticipated expiration: 2031-02-03
Also published as: JP5757097B2

Abstract

【課題】表示に必要な文字のビットマップフォントだけをフラッシュメモリに組み込み、必要メモリサイズを最小限としたビットマップフォント表示装置を実現する。
【解決手段】ＣＰＵの指令でフラッシュメモリに保持されているビットマップフォントをＶＲＡＭに展開し、グラフィックコントローラによりディスプレーに転送して表示させるビットマップフォント表示装置において、
前記ＣＰＵの指令で起動されるフォント管理ユニットを備え、
前記フォント管理ユニットは、
システム初期化時に、前記フラッシュメモリにあらかじめ格納されている文字列コードテーブルと、外部インタフェースを介して与えられるマスターフォントデータに基づき、文字列インデックステーブル、文字列インデックステーブル管理テーブル、文字コード・インデックス対応テーブル、最小限のビットマップフォントテーブルを生成して前記フラッシュメモリに格納する
【選択図】図１

Description

本発明は、ＣＰＵの指令でフラッシュメモリに保持されているビットマップフォントをＶＲＡＭに展開し、グラフィックコントローラによりディスプレーに転送して表示させるビットマップフォント表示装置に関し、特に産業用組み込み機器に適用して有効なビットマップフォント表示装置を提供するものである。

図１１は、従来のビットマップフォント表示装置の構成例を示す機能ブロック図である。システムバス上に、フラッシュメモリ１０１、システムメモリ１０２、外部記憶インタフェース１０３、外部通信インタフェース１０４、グラフィックコントローラ１０５、ディスプレー１０６、ＶＲＡＭ１０７、機器本体のプロセッサーであるＣＰＵ１０８が接続されている。

以下に説明する従来および本発明のビットマップフォント表示装置は、メモリサイズが大きくなる多言語ビットマップフォントを例示して説明するが、これに限定されるものではなく、１言語でも表示文字列情報が極めて多いビットマップフォント場合に有効に適用できる。また、「文字列」の表記には、記号を含むものとする。

フラッシュメモリ１０１は、ブートプログラム、計測・制御プログラム、初期データ、文字列コード、全文字（フルセット）のビットマップフォントを内蔵している。

システムメモリ１０２は、ブートプログラムにより、計測・制御プログラムと初期データが展開される。また、計測・制御プログラムに実行が移行した後、予め設定された言語モードに従ってフラッシュメモリ１０１に格納された当該言語の文字フォントが展開される。

外部記憶インタフェース１０３には、ハードディスク、ＣＤＲＯＭドライブ、ＵＳＢメモリ、ＳＤメモリなどが接続される。外部通信インタフェース１０４は、イーサネット（登録商標）、フィールドバス、無線回線などとのインタフェースであり、これらの回線を通じて分散制御システムやハンディターミナルとデータの交換を行う。

グラフィックコントローラ１０５は、ＣＰＵ１０８の指令に従って、ディスプレー１０６に固定画面の表示、メッセージ、データなどを表示する。表示に必要な文字や記号のビットマップフォントは、ＣＰＵ１０８がシステムメモリ１０２に展開された全文字のビットマップフォントから文字コードで検索して、当該文字や記号のビットマップフォントをＶＲＡＭ１０７に展開する。

ディスプレー１０６は、一般的なカラー液晶ディスプレーである。ＶＲＡＭ１０７は、ディスプレー１０６に表示されるビットマップフォントを展開して格納しており、グラフィックコントローラ１０５によって、その全体および部分が、ディスプレー１０６にＤＭＡ転送される。

特開平４−３１８８９４号公報

従来装置では次のような問題がある。
（１）産業用組み込み機器に適用されるビットマップフォント表示装置では、フラッシュメモリ１０１およびシステムメモリ１０２のコスト制約から、大容量の多言語ビットマップフォント(数十ＭＢ)を組み込むことは不可能であった。

（２）産業用組み込み機器は、通常固定表示で、携帯電話やカーナビなどのように任意の文字コードが通信から入ってくることはないが、実際に使用されない文字のビットマップフォント（フルセット）まで組み込んでいた。また、２４ドット以上の大型ビットマップフォントを使用する場合は、ハードディスクが必要になる場合もある。

（３）文字コードによるビットマップフォントテーブル検索のオーバーヘッドは大きく、ＣＰＵの負担が大きい。また、キーボードや通信インタフェースから任意の文字コードが入力された場合に文字化けする場合もある。

本発明の目的は、表示に必要な文字のビットマップフォントだけをフラッシュメモリに組み込み、必要メモリサイズを最小限としたビットマップフォント表示装置を実現することにある。

このような課題を達成するために、本発明は次の通りの構成になっている。
（１）ＣＰＵの指令でフラッシュメモリに保持されているビットマップフォントをＶＲＡＭに展開し、グラフィックコントローラによりディスプレーに転送して表示させるビットマップフォント表示装置において、
前記ＣＰＵの指令で起動されるフォント管理ユニットを備え、
前記フォント管理ユニットは、
システム初期化時に、前記フラッシュメモリにあらかじめ格納されている文字列コードテーブルと、外部インタフェースを介して与えられるマスターフォントデータに基づき、文字列インデックステーブル、文字列インデックステーブル管理テーブル、文字コード・インデックス対応テーブル、最小限のビットマップフォントテーブルを生成して前記フラッシュメモリに格納することを特徴とするビットマップフォント表示装置。

（２）前記フォント管理ユニットは、
システム初期化時、または外部入力文字コードの取得時に、前記文字列コードテーブルまたは前記外部入力文字コードから１つの文字コードを読み出したとき、この文字コードに対応したビットマップフォントが前記文字コード・インデックス対応テーブルにある場合には、このインデックス値から前記ビットマップフォントテーブルを参照してビットマップフォントを取り出して表示させ、全文字列の表示処理を実行することを特徴とする（１）に記載のビットマップフォント表示装置。

（３）前記フォント管理ユニットは、
システム初期化時、または外部入力文字コードの取得時に、前記文字列コードテーブルまたは前記外部入力文字コードから１つの文字コードを読み出したとき、この文字コードに対応したビットマップフォントが前記文字コード・インデックス対応テーブルになく、かつ、システムがビットマップフォント対応の場合には、前記文字コードで前記マスターフォントのビットマップフォントデータを検索すると共に、前記文字コードに対応したインデックス値との組みを前記文字コード・インデックス対応テーブルに登録し、前記検索でマッチングしたビットマップフォントを前記ビットマップフォントテーブルの空きインデックス・スロットに登録し、このインデックス値から前記ビットマップフォントテーブルを参照してビットマップフォントを取り出して前記グラフィックコントローラを駆動して表示させ、全文字列の表示処理を実行することを特徴とする（１）に記載のビットマップフォント表示装置。

（４）前記フォント管理ユニットは、
システム初期化時、または外部入力文字コードの取得時に、前記文字列コードテーブルまたは前記外部入力文字コーから１つの文字コードを読み出したとき、この文字コードに対応したビットマップフォントが前記文字コード・インデックス対応テーブルになく、かつ、システムがベクターマップフォント対応の場合には、前記マスターフォントのベクターフォントデータをビットマップデータに変換し、前記文字コードによりビットマップ変換されたマスターフォントデータを検索すると共に、前記文字コードに対応したインデックス値との組みを前記文字コード・インデックス対応テーブルに登録し、前記検索でマッチングしたビットマップフォントを前記ビットマップフォントテーブルの空きインデックス・スロットに登録し、このインデックス値から前記ビットマップフォントテーブルを参照してビットマップフォントを取り出して前記グラフィックコントローラを駆動して表示させ、全文字列の表示処理を実行することを特徴とする（１）に記載のビットマップフォント表示装置。

（５）前記フォント管理ユニットは、
システム通常稼動時に、前記ＣＰＵより渡される指定座標、文字列ＩＤを含む表示要求メッセージのパラメータに基づき、前記文字列インデックステーブル管理テーブルから前記字列インデックステーブルのアドレスを取得し、このアドレスから前記ビットマップフォントテーブルにアクセスしてビットマップフォントを取り出し、前記指定座標を基点として前記ＶＲＡＭに書き込み、前記グラフィックコントローラを駆動して表示させ、全文字列の表示処理を実行することを特徴とする（１）乃至（４）にいずれかに記載のビットマップフォント表示装置。

本発明によれば、次のような効果を期待することができる。
（１）メモリコストの削減：
フルセットのオリジナルフォントデータであるマスタービットマップフォントデータは、システムの初期化（初期化処理は、一回だけでよい）時に、外部記憶インタフェース１０３から与えられ、稼動時には不要となるので、フラッシュメモリ１０１およびシステムメモリ１０２のコスト削減に有効である。

ちなみに、図２で例示した１２言語分の多言語ビットマップフォントデータの格納に必要なメモリサイズは、フォントサイズ１２ドット、１４ドット、１６ドットで、書体がレギュラー、イタリック、ボールドの場合、約２０ＭＢを必要とする。本発明の適用で、これを１ＭＢ程度とすることが可能であり、必要容量は１／２０に削減される。

（２）液晶表示の高速化：
本発明の各種テーブルへのアクセスは、インデックス（配列の要素番号）で行うので、通常の「文字コード検索」のオーバーヘッドがない。従って、表示スピードは、文字列の文字数、フォントサイズ、書体の種類の違い以外は、ほぼ一定で、高速化を図ることができる。

（３）ＣＰＵ負荷の軽減：
表示専用のフォント管理ユニット１０９の新設により、ＣＰＵ１０８は表示負荷が軽減され、本来の処理に専念することができる。

（４）動的な文字コードの識別：
通信から入ってくる文字コードを、新規か既登録かを動的に識別し、表示しながら、フラッシュメモリに蓄積することができる。キーボードや通信インタフェースから動的に任意文字コードが入力された場合も、文字化けすることがなく、表示することができる。

（５）フォントのアップデート：
多言語文字ビットマップフォントデータを外付けとすることで、ビットマップフォントのアップデート管理が容易となる。

本発明を適用したビットマップフォント表示装置の一実施例を示す機能ブロック図である。文字列コードテーブルのイメージ図である。文字列インデックステーブルのイメージ図である。文字列インデックステーブル管理テーブルのイメージ図である。多言語ビットマップフォントテーブルのイメージ図である。多言語ビットマップフォントデータのイメージ図である。文字コード・インデックス管理テーブルのイメージ図である。フォント管理ユニットの初期化動作シーケンスを説明するフローチャートである。フォント管理ユニットの通常稼動動作時のシーケンスを説明するフローチャートである。フォント管理ユニットのオンライン文字コード変換動作シーケンスを説明するフローチャートである。従来のビットマップフォント表示装置の構成例を示す機能ブロック図である。

以下本発明を、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明を適用したビットマップフォント表示装置の一実施例を示す機能ブロック図である。図１１で説明した従来構成と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。

図１１に示した従来構成に追加される本発明の構成上の特徴部は、システムバスに接続されたフォント管理ユニット１０９および多言語用マスターフォントデータ保持手段１１４の新設である。

フォント管理ユニット１０９は、システム初期化時に、ＣＰＵ１０８の指示に従って、フラッシュメモリ１０１内に予め格納された文字列コードテーブル１１０と、外部記憶インタフェース１０３を介して多言語用マスターフォントデータ保持手段１１４から与えられるオリジナルのマスタービットマップフォントデータから、文字表示に必要な文字列インデックステーブル１１１、文字列インデックステーブル管理テーブル１１２、必要最小限の多言語ビットマップフォントテーブル１１３、文字コード・インデックス対応テーブル１１５を生成し、フラッシュメモリ１０１に格納する。

図２は、文字列コードテーブルのイメージ図である。文字列コードテーブル１１０は、組み込み機器のフラッシュメモリ１０１に、予め組み込まれているテーブルであり、機器で使用する文字列が、言語ＩＤ、文字列ＩＤの２次元配列で定義されている。文字列コードは、Unicodeまたはローカルコードで定義されている。

図３（Ａ）は、文字列インデックステーブルのイメージ図である。文字列インデックステーブル１１１は、システムの初期化時に、文字列コードテーブル１１０と多言語用マスターフォントデータ保持手段１１４のマスタービットマップフォントデータから自動生成されるテーブルである。図３（Ｂ）に、データ形式を示す。

図４（Ａ）は、文字列インデックステーブル管理テーブルのイメージ図である。文字列インデックステーブル管理テーブル１１２は、システムの初期化時に、文字列コードテーブル１１０と多言語用マスターフォントデータ保持手段１１４のマスタービットマップフォントデータから自動生成されるテーブルである。

図４（Ｂ）に、データ形式を示す。言語ＩＤ、文字列ＩＤ，の２次元配列で構成され、文字列インデックステーブル１１１へのアドレスが登録されている。

図５（Ａ）は、多言語ビットマップフォントテーブルのイメージ図である。多言語ビットマップフォントテーブル１１３は、システムの初期化時に、文字列コードテーブル１１０と多言語用マスターフォントデータ保持手段１１４のマスタービットマップフォントデータから自動生成されるテーブルである。

図５（Ｂ）に、データ形式を示す。文字列コードテーブル１１０の各文字に対応したビットマップフォントが、重複なく出現した順番に登録されたテーブルであり、文字列コードテーブル１１０に定義された全言語のビットマップフォントが一括登録される。

図６（Ａ）は、多言語用マスターフォントデータ保持手段１１４で保持されるマスタービットマップフォントデータのイメージ図である。このマスタービットマップフォントデータは、システムの初期化時に、外部記憶インタフェース１０３を介して、多言語用マスターフォントデータ保持手段１１４から与えられる、１２×１２ドットのフルセットのオリジナルフォントデータテーブル例である。図６（Ｂ）に、データ形式を示す。

図７は、文字コード・インデックス管理テーブルのイメージ図である。文字コード・インデックス管理テーブル１１５は、システムの初期化時に、文字列コードテーブル１１０と多言語用マスターフォントデータ保持手段１１４のマスタービットマップフォントデータから自動生成されるテーブルであり、文字コードに対するインデックス値、文字が定義されている。

図８は、フォント管理ユニットの初期化動作シーケンスを説明するフローチャートである。文字列が変更されなければ、初期化は一回だけでよい。ステップＳ１で初期化動作が開始すると、ステップＳ２では文字列コードテーブル１１０から１つの文字コードを読み出す。

ステップＳ３のチェックで、読み出した文字コードに対応したビットマップフォントが文字コード・インデックス対応テーブル１１５にある場合には、ステップＳ４でこのインデックス値から多言語ビットマップフォントテーブル１１３を参照してビットマップフォントを取り出し、初期画面を、グラフィックコントローラ１０５を駆動して表示させる。

ステップＳ５のチェックで、１文字列全ての処理の終了が確認され、次のステップＳ６チェックで、全文字列の処理の終了が確認されれば、ステップＳ７で初期化動作の処理を終了する。

ステップＳ３のチェックで、読み出した文字コードに対応したビットマップフォントが文字コード・インデックス対応テーブル１１５になく、かつ、ステップＳ８のチェックでシステムがビットマップフォント対応の場合には、ステップＳ９に進む。

ステップＳ９では、外部記憶インタフェース１０３を介して与えられる多言語用マスターフォントデータ保持手段１１４のマスタービットマップフォントデータ（フルセットのビットマップフォントデータ）を文字コードで検索する。

ステップＳ１０では、文字コードに対応したインデックス値との組みを前記文字コード・インデックス対応テーブル１１５に登録する。更に、ステップＳ１１では、検索でマッチングしたビットマップフォントを多言語ビットマップフォントテーブル１１３の空きインデックス・スロットに登録し、前記したステップＳ４乃至Ｓ７の処理を実行して初期化動作の処理を終了する。

ステップＳ３のチェックで、読み出した文字コードに対応したビットマップフォントが文字コード・インデックス対応テーブル１１５になく、かつ、ステップＳ８のチェックでシステムがベクターフォント対応の場合には、ステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２では、外部記憶インタフェース１０３を介して与えられる多言語用マスターフォントデータ保持手段１１４のマスターベクターフォントデータをビットマップデータに変換し、変換されたビットマップフォントを文字コードにより検索する。

以下、前記したステップＳ１０およびステップＳ１１の処理に進み、更に前記したステップＳ４乃至Ｓ７の処理を実行して初期化動作の処理を終了する。

図９は、フォント管理ユニット１０９の通常稼動動作時のシーケンスを説明するフローチャートである。ステップＳ１で１文字列単位の通常稼動動作を開始すると、ステップＳ２では、ＣＰＵ１０８より渡される指定座標、言語ＩＤ、文字列ＩＤよりなる表示要求メッセージのパラメータがフォント管理ユニット１０９に送られる。

ステップＳ３では、ＣＰＵ１０８から送られたパラメータ（指定座標、言語ＩＤ、文字列ＩＤ）に基づき、文字列インデックステーブル管理テーブル１１２から文字列インデックステーブル１１１のアドレスを取得する。

ステップＳ４では、このアドレスからビットマップフォントテーブル１１３にアクセスしてインデックス番号に対応したビットマップフォントを取り出し、指定座標を基点としてＶＲＡＭ１０７に書き込む。

ステップＳ５チェックで、１文字列すべての文字の処理を確認し、ステップＳ６でグラフィックコントローラ１０５を駆動して表示させ、ステップＳ７で１文字列の表示動作を終了する。

図１０は、フォント管理ユニットのオンライン文字コード変換動作シーケンスを説明するフローチャートである。このフローの動作は、外部通信インタフェース１０４から入力される動的な文字コード識別動作である。この動作を可能とするためには、多言語用マスターフォントデータ保持手段１１４のマスタービットマップフォントデータを常時読み込み可能に接続しておく必要がある。

この処理フローは、図８で説明した初期化処理のフローと近似している。ステップＳ１で文字コード変換動作が開始すると、ステップＳ２では外部通信インタフェース１０４から１つの文字コードを読み出す。

ステップＳ３のチェックで、読み出した文字コードに対応したビットマップフォントが文字コード・インデックス対応テーブル１１５にある場合には、ステップＳ４でこのインデックス値から多言語ビットマップフォントテーブル１１３を参照してビットマップフォントを取り出し、グラフィックコントローラ１０５を駆動して表示させる。

ステップＳ５のチェックで、入力した全文字列の処理の終了が確認されれば、ステップＳ６で文字コード変換動作の処理を終了する。

ステップＳ１０では、文字コードに対応したインデックス値との組みを前記文字コード・インデックス対応テーブル１１５に登録する。更に、ステップＳ１１では、検索でマッチングしたビットマップフォントをビットマップフォントテーブル１１３の空きインデックス・スロットに登録し、前記したステップＳ４乃至Ｓ６の処理を実行して変換動作の処理を終了する。

ステップＳ１２では、外部記憶インタフェース１０３を介して与えられるマスターフォントデータ保持手段１１４の多言語用マスターベクターフォントデータをビットマップデータに変換し、変換されたビットマップフォントを文字コードにより検索する。

以下、前記したステップＳ１０およびステップＳ１１の処理に進み、更に前記したステップＳ４乃至Ｓ６の処理を実行して変換動作の処理を終了する。

本発明では、ビットマップフォントを例に説明したが、ベクターフォントでも同様である。特に、ベクターフォントのラスタライズ負荷は、初回の初期化時に限定することができる。

本発明は、ＩＴＲＯＮベースまたは非ＯＳ搭載のすべての組み込み機器製品、例えば、フィールド製品、通信・測定器、ＰＬＣなどに有効に適用することができる。

１０１フラッシュメモリ
１０２システムメモリ
１０３外部記憶インタフェース
１０４外部通信インタフェース
１０５グラフィックコントローラ
１０６ディスプレー
１０７ＶＲＡＭ
１０８ＣＰＵ
１０９フォント管理ユニット
１１０文字列コードテーブル
１１１文字列インデックステーブル
１１２文字列インデックステーブル管理テーブル
１１３多言語ビットマップフォントテーブル
１１４多言語マスターフォントデータ保持手段
１１５文字コード・インデックス対応テーブル

Claims

ＣＰＵの指令でフラッシュメモリに保持されているビットマップフォントをＶＲＡＭに展開し、グラフィックコントローラによりディスプレーに転送して表示させるビットマップフォント表示装置において、
前記ＣＰＵの指令で起動されるフォント管理ユニットを備え、
前記フォント管理ユニットは、
システム初期化時に、前記フラッシュメモリにあらかじめ格納されている文字列コードテーブルと、外部インタフェースを介して与えられるマスターフォントデータに基づき、文字列インデックステーブル、文字列インデックステーブル管理テーブル、文字コード・インデックス対応テーブル、最小限のビットマップフォントテーブルを生成して前記フラッシュメモリに格納することを特徴とするビットマップフォント表示装置。
前記フォント管理ユニットは、
システム初期化時、または外部入力文字コードの取得時に、前記文字列コードテーブルまたは前記外部入力文字コードから１つの文字コードを読み出したとき、この文字コードに対応したビットマップフォントが前記文字コード・インデックス対応テーブルにある場合には、このインデックス値から前記ビットマップフォントテーブルを参照してビットマップフォントを取り出して表示させ、全文字列の表示処理を実行することを特徴とする請求項１に記載のビットマップフォント表示装置。
前記フォント管理ユニットは、
システム初期化時、または外部入力文字コードの取得時に、前記文字列コードテーブルまたは前記外部入力文字コードから１つの文字コードを読み出したとき、この文字コードに対応したビットマップフォントが前記文字コード・インデックス対応テーブルになく、かつ、システムがビットマップフォント対応の場合には、前記文字コードで前記マスターフォントのビットマップフォントデータを検索すると共に、前記文字コードに対応したインデックス値との組みを前記文字コード・インデックス対応テーブルに登録し、前記検索でマッチングしたビットマップフォントを前記ビットマップフォントテーブルの空きインデックス・スロットに登録し、このインデックス値から前記ビットマップフォントテーブルを参照してビットマップフォントを取り出して前記グラフィックコントローラを駆動して表示させ、全文字列の表示処理を実行することを特徴とする請求項１に記載のビットマップフォント表示装置。
前記フォント管理ユニットは、
システム初期化時、または外部入力文字コードの取得時に、前記文字列コードテーブルまたは前記外部入力文字コーから１つの文字コードを読み出したとき、この文字コードに対応したビットマップフォントが前記文字コード・インデックス対応テーブルになく、かつ、システムがベクターマップフォント対応の場合には、前記マスターフォントのベクターフォントデータをビットマップデータに変換し、前記文字コードによりビットマップ変換されたマスターフォントデータを検索すると共に、前記文字コードに対応したインデックス値との組みを前記文字コード・インデックス対応テーブルに登録し、前記検索でマッチングしたビットマップフォントを前記ビットマップフォントテーブルの空きインデックス・スロットに登録し、このインデックス値から前記ビットマップフォントテーブルを参照してビットマップフォントを取り出して前記グラフィックコントローラを駆動して表示させ、全文字列の表示処理を実行することを特徴とする請求項１に記載のビットマップフォント表示装置。
前記フォント管理ユニットは、
システム通常稼動時に、前記ＣＰＵより渡される指定座標、文字列ＩＤを含む表示要求メッセージのパラメータに基づき、前記文字列インデックステーブル管理テーブルから前記字列インデックステーブルのアドレスを取得し、このアドレスから前記ビットマップフォントテーブルにアクセスしてビットマップフォントを取り出し、前記指定座標を基点として前記ＶＲＡＭに書き込み、前記グラフィックコントローラを駆動して表示させ、全文字列の表示処理を実行することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のビットマップフォント表示装置。