字库原理 GB2312-80

这篇文章介绍的是 在嵌入式开发中 常常会遇见的 中文字体点阵字库（如汉字库） 的核心编码原理：区位码 + 偏移计算 + 内存映射。我们将会介绍 GB2312-80 字库的工作机制。

📘什么是 GB2312-80？

GB2312-80 是中国国家标准定义的一套简体汉字编码表，它包含：

项目	数量
汉字区数	94 区（01H~5FH）
每区位数	94 位（01H~5FH）
编码总数	94 × 94 = 8836 个位置（包含 6763 个汉字 + 其它符号）

🧩区位码原理

每个汉字都有一个对应的 区号 和 位号（统称区位码）：

示例：汉字 “中” 的区位码是： 54 区 48 位

📌 在计算机中的存储方式：

• 汉字编码占两个字节
• 高字节 存储区号 + 偏移（0xA0）
• 低字节 存储位号 + 偏移（0xA0）

那么，为什么是加 0xA0（即十进制 160）？

为了避开 ASCII 的控制字符（0x00~0x1F），并使高位始终为 1，避免与 ASCII 字符混淆。

字模文件的存储结构（点阵数据）

• 每个汉字对应 一个点阵图
• 比如 16×16 点阵：每个汉字占用 32 字节（16 行 × 每行 2 字节）
• 汉字按区位码顺序排列
• 偏移 = ((区号 - 0xA1) × 94 + (位号 - 0xA1)) × 每字节数

🧮 偏移量计算公式详解

在图中我写了计算公式：

offset = ((区号 - 0xA1) * 94 + (位号 - 0xA1)) * 每个汉字所占字节数

✅ 示例：汉字“中”

“中”的编码是 0xD6D0，即：

• 高字节：D6 → 区号 = D6H = 214
• 低字节：D0 → 位号 = D0H = 208

offset = ((0xD6 - 0xA1) * 94 + (0xD0 - 0xA1)) * 32= ((0x35) * 94 + 0x2F) * 32= (53 * 94 + 47) * 32= 5029 * 32= 160928

所以，“中” 对应的点阵字模在字库文件中的偏移地址是 160928 字节 处起始的 32 字节数据。

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🧾 位图数据的存储方式

以 16x16 点阵为例：

每行 16 个像素，2 字节（16 位）
一共 16 行，共 32 字节
每个 bit 表示一个像素点（0=背景，1=前景）

读取点阵流程（示意）：

uint8_t buf[32];
FILE* f = fopen("HZK16", "rb");
fseek(f, offset, SEEK_SET);
fread(buf, 1, 32, f);
fclose(f);

然后将 buf 中的每个 bit 按行绘制在 LCD/LED 屏上，即可显示汉字。

点阵显示效果（示意）：

0x00 0x7E → 00000000 01111110↑↑↑↑↑↑↑↑ 行10x18 0x18 → 00011000 00011000↑↑↑↑↑↑↑↑ 行2... 以此类推，共16行

综上。汉字字库通过 区位码映射 + 偏移计算 + 点阵数据读取，实现了在嵌入式系统（如 STM32）中汉字的快速显示，是图形化界面和字符屏的基础。

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