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フォント・データ用に非メモリ・マップドFlashを使用

このセクションでは、ほぼすべてのフォント・データを非マップドの外部Flashに配置できるようになる、非マップド・フォント・ストレージ・フォーマットの使用方法について説明します。 このストレージ・フォーマットにより、フォント・データ用にわずか10 KBの内部Flashを使用することで、1つのアプリケーションに数千の文字を保存できるようになります。

フォント・レイアウト

TouchGFXでは、ユーザのアプリケーションにコンパイルされるフォント用に、2つの異なるフォント・レイアウトがサポートされています。 使用するレイアウトは、TouchGFX Designerの設定(Configurations)タブで選択します。

フォント・レイアウトの設定

Mapped storage formatはデフォルトのフォント・レイアウトで、フォントがメモリ・マップドFlash(内部Flash、または外部のQSPI Flashなど)に保存されるシステムではこれを使用する必要があります。

Unmapped storage formatは新しいフォント・レイアウトです。 大部分のフォント・データを非マップドFlashに保存することができます。 通常はSPI Flashに保存されますが、任意のタイプのストレージを使用できます。

マップド・ストレージ・フォーマット

マップド・ストレージ・フォーマットでは、フォント・データが2つのテーブルに保存されます。

1つ目のテーブルにはtouchgfx::GlyphNodeのアレイがあります。 ここには個々の文字のプロパティ(高さ、幅、Unicodeなど)が含まれています。

generated/fonts/src/Table_verdana_20_4bpp.cpp
FONT_TABLE_LOCATION_FLASH_PRAGMA
KEEP extern const touchgfx::GlyphNode glyphs_verdana_20_4bpp[] FONT_TABLE_LOCATION_FLASH_ATTRIBUTE =
{
{ 0, 0x0020, 0, 0, 0, 0, 7, 0, 0, 0x00 },
{ 0, 0x002C, 5, 7, 3, 1, 7, 0, 2, 0x00 },
{ 21, 0x0030, 11, 14, 14, 1, 13, 0, 0, 0x00 },
{ 105, 0x0032, 11, 14, 14, 1, 13, 0, 0, 0x00 },
{ 189, 0x0033, 11, 14, 14, 1, 13, 0, 0, 0x00 },
{ 273, 0x0034, 12, 14, 14, 0, 13, 0, 0, 0x00 },
...
}

2つ目のテーブル(大きなフォントでは複数ファイルに分割される)には、文字のピクセル・パターンが含まれています。

generated/fonts/src/Font_verdana_20_4bpp_0.cpp
FONT_GLYPH_LOCATION_FLASH_PRAGMA
KEEP extern const uint8_t unicodes_verdana_20_4bpp_0[] FONT_GLYPH_LOCATION_FLASH_ATTRIBUTE =
{
// Unicode: [0x0020]
// (Has no glyph data)
// Unicode: [0x002C]
0x00, 0x87, 0x04, 0x20, 0xFF, 0x03, 0x60, 0xBF, 0x00, 0xA0, 0x5F, 0x00, 0xE0, 0x0D, 0x00, 0xF3,
0x07, 0x00, 0xF6, 0x01, 0x00,
// Unicode: [0x0030]
0x00, 0xA3, 0xFE, 0x9D, 0x01, 0x00, 0x40, 0xFF, 0x9B, 0xFC, 0x1D, 0x00, 0xD0, 0x4F, 0x00, 0x80,
0x9F, 0x00, 0xF3, 0x0B, 0x00, 0x10, 0xEE, 0x00, 0xF7, 0x07, 0x00, 0x00, 0xFB, 0x03, 0xF9, 0x06,
...
}

テキストのレイアウト時には、GlyphNodesがTouchGFXエンジンによって使用されます。 ピクセルは描画時に、DMA2Dまたはソフトウェアルーチンによって読み取られます。

通常のLCDクラス(LCD16bppやLCD24bppなど)を使用するプラットフォームでは、これらのテーブルを内部Flashまたはメモリ・マップドの外部Flashに保存する必要があります。

LCD16bppSerialFlashを使用するプラットフォームでは、描画ソフトウェアで非マップド・シリアルFlashからピクセルパターンを読み取ることができますが、GlyphNodesが内部Flash内に存在しなければなりません(これは直接検索されます)。

このレイアウトでは、1文字につき内部Flashが14バイト使用されます。

非マップド・ストレージ・フォーマット

非マップド・ストレージ・フォーマットでは、フォント・データが3つのテーブルに分割されます。 マップド・ストレージ・レイアウトの2つのテーブルが再利用されますが、次に示す3つ目のテーブルが追加されます。

generated/fonts/src/Table_verdana_20_4bpp.cpp
FONT_SEARCHTABLE_LOCATION_FLASH_PRAGMA
KEEP extern const uint16_t unicodelist_verdana_20_4bpp[] FONT_SEARCHTABLE_LOCATION_FLASH_ATTRIBUTE =
{
0x0020,
0x002E,
0x003F,
0x004E,
0x0054,
....
}

この3つ目のテーブルには、フォントを表すUnicodeが含まれています。

このフォント・レイアウトを使用する場合、3つ目のテーブルは内部Flash内に置く必要がありますが、他の2つのテーブルは外部Flashに移動できます。 これは大幅な節約になります。3つ目のテーブルでは、1文字に使用されるのは2バイトですが、GlyphNodeテーブルでは14バイト使用されるからです。 これにより内部Flashに必要な容量が軽減されます。

フォント・データ・リーダ

フォント・データが非マップドFlashに置かれると、マイクロコントローラは直接アクセスできなくなります。 そのため、Flashリーダ・オブジェクトをフォント・サブシステムに用意する必要があります。
このためのコードはTouchGFX Generatorによって自動的に生成されます。

TouchGFXConfiguration.cpp
static TouchGFXDataReader dataReader;
static LCD16bppSerialFlash display(dataReader);
static ApplicationFontProvider fontProvider;
static Texts texts;
static TouchGFXHAL hal(dma, display, tc, 240, 320);
void touchgfx_init()
{
Bitmap::registerBitmapDatabase(BitmapDatabase::getInstance(), BitmapDatabase::getInstanceSize());
TypedText::registerTexts(&texts);
Texts::setLanguage(0);
hal.setDataReader(&dataReader);
fontProvider.setFlashReader(&dataReader);
...

Generatorを使用しない場合は、手動で生成する必要があります。

実際にデータをFlashから読み込むためには、TouchGFXDataReaderの機能の実装が必要です。

サマリ

フォント・データは2つまたは3つのテーブルに保存されます。 次の表に、Flashへの配置を示します。

テーブル(サンプル名)マップド・ストレージ・フォーマット非マップド・ストレージ・フォーマット
GlyphNodes(glyphs_verdana_20_4bpp)内部外部
ピクセル・データ(unicodes_verdana_20_4bpp_0)外部外部
Unicode(unicodelist_verdana_20_4bpp)不使用内部

次に、新しいフォント・レイアウトを使用したアプリケーションのスクリーンショットを示します。

漢字4,000文字を含むアプリケーションの例

このアプリケーションは、MB1642Aディスプレイ・モジュール搭載のSTM32G071 Nucleoボードで実行されています。

STM32G071 Nucleoで実行されているアプリケーション例

このアプリケーションには、サイズが20、4bit/pixelの漢字4,000文字が含まれています。 このアプリケーションとデータは、STM32G071上で使用可能な128 KBのうち61 KBを占有します。 フォント・データは次のように配置されます(マイナーなオブジェクトを除く)。

テーブル場所サイズ
GlyphNodes外部SPI Flash57,372バイト
ピクセルパターン外部SPI Flash3,116,296バイト
Unicode リスト内部Flash8,000バイト

リンカ・スクリプトの更新

非マップド・フォント・レイアウトを正しく使用するには、テーブルが正しく配置されるようにリンカ・スクリプトを更新する必要があります。

STM32F746.ld
define symbol __ICFEDIT_region_ROM_start__ = 0x08000000;
define symbol __ICFEDIT_region_ROM_end__ = 0x0801FFFF;
define symbol __ICFEDIT_region_RAM_start__ = 0x20000000;
define symbol __ICFEDIT_region_RAM_end__ = 0x20008FFF;
define symbol __ICFEDIT_region_SERIAL_FLASH_start__ = 0x90000000;
define symbol __ICFEDIT_region_SERIAL_FLASH_end__ = 0x91000000;

place in ROM_region { readonly };
place in RAM_region { readwrite,
block CSTACK, block HEAP };

place in SERIAL_FLASH_region {section ExtFlashSection, section FontFlashSection };

このリンカ・スクリプトでは、ExtFlashSection(画像およびフォントのピクセル)とFontFlashSection(GlyphNodes)を両方とも外部Flashに配置しています。 その他の読み取り専用データはすべて内部Flash(ROM_region)にあります。