u8g2原理解析

u8g2_font_info_t 结构体用于存储 U8g2 图形库中字体的相关信息.

1. 字符计数与编码模式相关信息（偏移量 0）

uint8_t glyph_cnt;
uint8_t bbx_mode;
uint8_t bits_per_0;
uint8_t bits_per_1;

glyph_cnt：
含义：表示字体中可用字符（字形，glyph）的数量。这有助于确定字体所能支持的字符范围。
用途：在遍历字体中的字符时，可根据此值来控制循环范围。
bbx_mode：
含义：边界框（bounding box）模式。边界框用于定义字符的最小矩形区域，此模式决定了如何计算和使用这些边界框。
用途：在进行字符布局和对齐时，根据不同的模式来确定字符的位置和大小。
bits_per_0 和 bits_per_1：
含义：分别表示编码中 “0” 和 “1” 所占用的位数。在字体的点阵数据编码中，不同的编码方式可能对 “0” 和 “1” 的表示位数有不同要求。
用途：在解码字体点阵数据时，根据这些位数信息来正确解析数据。

2. 字符尺寸编码位数信息（偏移量 4）

uint8_t bits_per_char_width;
uint8_t bits_per_char_height;
uint8_t bits_per_char_x;
uint8_t bits_per_char_y;
uint8_t bits_per_delta_x;
bits_per_char_width：

含义：表示字符宽度编码所占用的位数。
用途：在读取字体数据中字符宽度信息时，根据此位数进行解析。
bits_per_char_height：
含义：表示字符高度编码所占用的位数。
用途：同理，用于解析字符高度信息。
bits_per_char_x 和 bits_per_char_y：
含义：分别表示字符在 X 轴和 Y 轴上位置编码所占用的位数。
用途：用于确定字符在字体中的具体位置。
bits_per_delta_x：
含义：表示字符在 X 轴上的偏移量编码所占用的位数。
用途：在进行字符布局时，根据此偏移量来调整字符之间的间距。

3. 字符最大尺寸与偏移信息（偏移量 9）

int8_t max_char_width;
int8_t max_char_height; 
int8_t x_offset;
int8_t y_offset;
max_char_width：

含义：字体中字符的最大宽度。
用途：在进行文本布局时，可根据此值来估算一行文本所需的最大宽度。
max_char_height：
含义：字体中字符的最大高度，注意这里是整体高度，而不是上升高度（ascent）。上升高度等于 max_char_height + y_offset。
用途：用于确定文本行的高度。
x_offset 和 y_offset：
含义：分别表示字符在 X 轴和 Y 轴上的偏移量。
用途：在绘制字符时，根据这些偏移量来调整字符的位置。

4. 字符上升和下降高度信息（偏移量 13）

int8_t  ascent_A;
int8_t  descent_g;
int8_t  ascent_para;
int8_t  descent_para;

ascent_A：
含义：大写字母 “A” 的上升高度，即字符从基线（baseline）到最高点的距离。
用途：在文本布局中，用于确定文本行的顶部位置。
descent_g：
含义：小写字母 “g” 的下降高度，通常为负值，表示字符从基线到最低点的距离。
用途：用于确定文本行的底部位置。
ascent_para 和 descent_para：
含义：分别表示段落的上升高度和下降高度，可能用于处理多行文本的布局。
用途：在进行段落排版时，根据这些值来调整行间距和段落的整体布局。

5. 字符起始位置信息（偏移量 17）

uint16_t start_pos_upper_A;
uint16_t start_pos_lower_a; 
start_pos_upper_A：

含义：大写字母 “A” 在字体数据中的起始位置。
用途：在查找大写字母 “A” 的点阵数据时，根据此位置进行定位。
start_pos_lower_a：
含义：小写字母 “a” 在字体数据中的起始位置。
用途：同理，用于查找小写字母 “a” 的点阵数据。

6. Unicode 字符起始位置信息（偏移量 21，可选）

#ifdef U8G2_WITH_UNICODE  
uint16_t start_pos_unicode;
#endif

start_pos_unicode：
含义：如果启用了 Unicode 支持（U8G2_WITH_UNICODE 宏定义），此成员表示 Unicode 字符在字体数据中的起始位置。
用途：在处理 Unicode 字符时，根据此位置来查找相应的点阵数据。
综上所述，u8g2_font_info_t 结构体通过存储字体的各种信息，为 U8g2 库在文本渲染和布局过程中提供了必要的参数，确保能够正确地显示和排版文本。

u8g2_draw_string

函数定义和参数

static u8g2_uint_t u8g2_draw_string(u8g2_t *u8g2, u8g2_uint_t x, u8g2_uint_t y, const char *str)

static：表示该函数是一个静态函数，其作用域仅限于当前文件。
返回值：u8g2_uint_t 类型，返回绘制整个字符串所占用的水平或垂直总长度（根据字体旋转方向而定）。
参数：
u8g2_t *u8g2：指向 u8g2_t 结构体的指针，该结构体包含了 U8g2 库的上下文信息，如显示屏设置、字体信息等。
u8g2_uint_t x 和 u8g2_uint_t y：指定字符串绘制的起始坐标。
const char *str：指向要绘制的字符串的指针。
变量声明

uint16_t e;
u8g2_uint_t delta, sum;

e：用于存储从字符串中解码出的 Unicode 字符编码。
delta：表示绘制单个字符所占用的水平或垂直长度。
sum：用于累加绘制整个字符串所占用的总长度。
UTF - 8 初始化

u8x8_utf8_init(u8g2_GetU8x8(u8g2));

调用 u8x8_utf8_init 函数对 UTF - 8 解码进行初始化，确保后续能正确处理 UTF - 8 编码的字符串。u8g2_GetU8x8(u8g2) 用于获取 u8g2 结构体中关联的 u8x8 上下文。
初始化总长度

sum = 0;

将 sum 初始化为 0，用于后续累加字符绘制的长度。
字符串处理循环

for(;;)
{
    e = u8g2->u8x8.next_cb(u8g2_GetU8x8(u8g2), (uint8_t)*str);
    if ( e == 0x0ffff )
        break;
    str++;

u8g2->u8x8.next_cb 是一个回调函数，用于从字符串中解码出下一个 Unicode 字符编码。
如果解码结果为 0x0ffff，表示已经到达字符串的末尾，此时跳出循环。
每次解码后，将字符串指针 str 向后移动一位。
绘制字符

if ( e != 0x0fffe )
{
    delta = u8g2_DrawGlyph(u8g2, x, y, e);

如果解码结果不是 0x0fffe（表示无效字符），则调用 u8g2_DrawGlyph 函数在指定位置 (x, y) 绘制该 Unicode 字符。该函数返回绘制该字符所占用的水平或垂直长度，存储在 delta 中。
处理字体旋转

#ifdef U8G2_WITH_FONT_ROTATION
    switch(u8g2->font_decode.dir)
    {
        case 0:
            x += delta;
            break;
        case 1:
            y += delta;
            break;
        case 2:
            x -= delta;
            break;
        case 3:
            y -= delta;
            break;
    }

    /*
    // requires 10 bytes more on avr
    x = u8g2_add_vector_x(x, delta, 0, u8g2->font_decode.dir);
    y = u8g2_add_vector_y(y, delta, 0, u8g2->font_decode.dir);
    */

#else
    x += delta;
#endif

启用字体旋转支持（U8G2_WITH_FONT_ROTATION 宏定义）：
根据 u8g2->font_decode.dir 的值（表示字体旋转方向），更新下一个字符的绘制位置。
case 0：正常水平方向，x 坐标增加 delta。
case 1：顺时针旋转 90 度，y 坐标增加 delta。
case 2：顺时针旋转 180 度，x 坐标减少 delta。
case 3：顺时针旋转 270 度，y 坐标减少 delta。
注释掉的代码 u8g2_add_vector_x 和 u8g2_add_vector_y 是另一种实现方式，但会增加 AVR 平台的代码大小。
未启用字体旋转支持：默认情况下，水平方向绘制，x 坐标增加 delta。
累加总长度

sum += delta;    

将当前字符绘制所占用的长度 delta 累加到 sum 中。
返回总长度

return sum;

循环结束后，返回绘制整个字符串所占用的总长度。

UFT8解码函数（将中文变成UFT8解码）

uint16_t u8x8_utf8_next(u8x8_t *u8x8, uint8_t b)
{
  if ( b == 0 || b == '\n' )	/* '\n' terminates the string to support the string list procedures */
    return 0x0ffff;	/* end of string detected, pending UTF8 is discarded */
  if ( u8x8->utf8_state == 0 )
  {
    if ( b >= 0xfc )	/* 6 byte sequence */
    {
      u8x8->utf8_state = 5;
      b &= 1;
    }
    else if ( b >= 0xf8 )
    {
      u8x8->utf8_state = 4;
      b &= 3;
    }
    else if ( b >= 0xf0 )
    {
      u8x8->utf8_state = 3;
      b &= 7;      
    }
    else if ( b >= 0xe0 )
    {
      u8x8->utf8_state = 2;
      b &= 15;
    }
    else if ( b >= 0xc0 )
    {
      u8x8->utf8_state = 1;
      b &= 0x01f;
    }
    else
    {
      /* do nothing, just use the value as encoding */
      return b;
    }
    u8x8->encoding = b;
    return 0x0fffe;
  }
  else
  { 
    u8x8->utf8_state--;
    /* The case b < 0x080 (an illegal UTF8 encoding) is not checked here. */
    u8x8->encoding<<=6;
    b &= 0x03f;
    u8x8->encoding |= b;
    if ( u8x8->utf8_state != 0 )
      return 0x0fffe;	/* nothing to do yet */
  }
  return u8x8->encoding;
}

一个例子**“世界” 的 Unicode 编码及解析过程**

1. Unicode 编码结果
   世：U+4E16
   界：U+754C
2. UTF-8 编码解析过程
   根据 UTF-8 编码规则，将 Unicode 代码点转换为字节序列的步骤如下：
   “世”（U+4E16）的编码
   代码点转换为二进制
   U+4E16 → 二进制 0100 1110 0001 0110。
   按三字节格式拆分
   UTF-8 三字节格式为：
   plaintext
   1110xxxx 10xxxxyy 10yyyyyy

将二进制位分配到各字段：
第一部分（4 位）：0100
第二部分（6 位）：111000
第三部分（6 位）：010110
生成字节序列
第一字节：1110 0100 → 0xE4
第二字节：10 111000 → 0xB8
第三字节：10 010110 → 0x96

最终 UTF-8 编码：E4 B8 96。
“界”（U+754C）的编码
代码点转换为二进制
U+754C → 二进制 0111 0101 0100 1100。
按三字节格式拆分
第一部分（4 位）：0111
第二部分（6 位）：010101
第三部分（6 位）：001100
生成字节序列
第一字节：1110 0111 → 0xE7
第二字节：10 010101 → 0x95
第三字节：10 001100 → 0x8C

最终 UTF-8 编码：E7 95 8C。
3. 结合u8x8_utf8_next函数的处理逻辑
当函数依次处理 “世界” 的 UTF-8 字节E4 B8 96 E7 95 8C时：
处理E4（0xE4）
b = 0xE4，判断为三字节序列（0xE0 ≤ b < 0xF0）。
utf8_state设为 2，encoding保存0x16（E4的低 4 位），返回0x0fffe。
处理B8（0xB8）
utf8_state减为 1，encoding左移 6 位，合并B8的低 6 位（0x18）。
encoding = 0x16 << 6 | 0x18 = 0x1618，返回0x0fffe。
处理96（0x96）
utf8_state减为 0，encoding左移 6 位，合并96的低 6 位（0x16）。
encoding = 0x1618 << 6 | 0x16 = 0x4E16，返回0x4E16（“世” 的 Unicode 编码）。
处理E7（0xE7）
重复上述步骤，最终返回0x754C（“界” 的 Unicode 编码）。