第五十四章 T9拼音输入法实验

  [mw_shl_code=c,true]1.硬件平台：正点原子探索者STM32F407开发板 2.软件平台：MDK5.1 3.固件库版本：V1.4.0[/mw_shl_code]
上一章，我们在ALIENTEK探索者STM32F4开发板上实现了手写识别输入，但是该方法只能输入数字或者字母，不能输入汉字。本章，我们将给大家介绍如何在ALIENTEK探索者STM32F4开发板上实现一个简单的T9中文拼音输入法。本章分为如下几个部： 54.1 拼音输入法简介 54.2 硬件设计 54.3 软件设计 54.4 下载验证  

54.1 拼音输入法简介  

在计算机上汉字的输入法有很多种，比如拼音输入法、五笔输入法、笔画输入法、区位输入法等。其中，又以拼音输入法用的最多。拼音输入法又可以分为很多类，比如全拼输入、双拼输入等。 而在手机上，用的最多的应该算是T9拼音输入法了，T9输入法全名为智能输入法，字库容量九千多字，支持十多种语言。T9输入法是由美国特捷通讯（Tegic Communications）软件公司开发的，该输入法解决了小型掌上设备的文字输入问题，已经成为全球手机文字输入的标准之一。 一般，手机拼音输入键盘如图54.1.1所示：
图54.1.1 手机拼音输入键盘 在这个键盘上，我们对比下传统的输入法和T9输入法，输入“中国”两个字需要的按键次数。传统的方法，先按4次9，输入字母z，再按2次4，输入字母h，再按3次6，输入字母o，再按2次6，输入字母n，最后按1次4，输入字母g。这样，输入“中”字，要按键12次，接着同样的方法，输入“国”字，需要按6次，总共就是18次按键。 如果是T9，我们输入“中”字，只需要输入：9、4、6、6、4，即可实现输入“中”字，在选择中字之后，T9会联想出一系列同中字组合的词，如：文、国、断、山等。这样输入“国”字，我们直接选择即可，所以输入“国”字按键0次，这样T9总共只需要5次按键。 这就是T9智能输入法的优越之处。正因为T9输入法高效便捷的输入方式得到了众多手机厂商的采用，以至于T9成为了使用频率最高知名度最大的手机输入法。 本章，我们实现的T9拼音输入法，没有真正的T9那么强大，我们这里仅实现输入部分，不支持词组联想。 本章，我们主要通过一个和数字串对应的拼音索引表来实现T9拼音输入，我们先将汉语拼音所有可能的组合全部列出来，如下所示： const u8 PY_mb_space []={""}; const u8 PY_mb_a     []={"啊阿腌吖锕厑嗄錒呵腌"}; const u8 PY_mb_ai    []={"爱埃挨哎唉哀皑癌蔼矮艾碍隘捱嗳嗌嫒瑷暧砹锿霭"}; const u8 PY_mb_an    []={"安俺按暗岸案鞍氨谙胺埯揞犴庵桉铵鹌黯"}; ……此处省略N多组合 const u8 PY_mb_zu    []={"足租祖诅阻组卒族俎菹镞"}; const u8 PY_mb_zuan  []={"钻攥纂缵躜"}; const u8 PY_mb_zui   []={"最罪嘴醉蕞觜"}; const u8 PY_mb_zun   []={"尊遵樽鳟撙"}; const u8 PY_mb_zuo   []={"左佐做作坐座昨撮唑柞阼琢嘬怍胙祚砟酢"};        这里我们只列出了部分组合，我们将这些组合称之为码表，然后将这些码表和其对应的数字串对应起来，组成一个拼音索引表，如下所示： const py_index py_index3[]= { {"" ,"",(u8*)PY_mb_space}, {"2","a",(u8*)PY_mb_a}, {"3","e",(u8*)PY_mb_e}, {"6","o",(u8*)PY_mb_o}, {"24","ai",(u8*)PY_mb_ai}, {"26","an",(u8*)PY_mb_an}, ……此处省略N多组合 {"94664","zhong",(u8*)PY_mb_zhong}, {"94824","zhuai",(u8*)PY_mb_zhuai}, {"94826","zhuan",(u8*)PY_mb_zhuan}, {"248264","chuang",(u8*)PY_mb_chuang}, {"748264","shuang",(u8*)PY_mb_shuang}, {"948264","zhuang",(u8*)PY_mb_zhuang}, }        其中py_index是一个结构体，定义如下： typedef struct {   u8 *py_input;     //输入的字符串   u8 *py;            //对应的拼音   u8 *pymb;       //码表 }py_index; 其中py_input，即与拼音对应的数字串，比如“94824”。py，即与py_input数字串对应的拼音，如果py_input=“94824”，那么py就是“zhuai”。最后pymb，就是我们前面说到的码表。注意，一个数字串可以对应多个拼音，也可以对应多个码表。 在有了这个拼音索引表（py_index3）之后，我们只需要将输入的数字串和py_index3索引表里面所有成员的py_input对比，将所有完全匹配的情况记录下来，用户要输入的汉字就被确定了，然后由用户选择可能的拼音组成（假设有多个匹配的项目），再选择对应的汉字，即完成一次汉字输入。 当然还可能是找遍了索引表，也没有发现一个完全符合要求的成员，那么我们会统计匹配数最多的情况，作为最佳结果，反馈给用户。比如，用户输入“323”，找不到完全匹配的情况，那么我们就将能和“32”匹配的结果返回给用户。这样，用户还是可以得到输入结果，同时还可以知道输入有问题，提示用户需要检查输入是否正确。 以上，就是我们的T9拼音输入法原理，关于拼音输入法，我们就介绍到这里。 最后，我们看看一个完整的T9拼音输入步骤（过程）： 1） 输入拼音数字串 本章，我们用到的T9拼音输入法的核心思想就是对比用户输入的拼音数字串，所以必须先由用户输入拼音数字串。 2） 在拼音索引表里面查找和输入字符串匹配的项，并记录 在得到用户输入的拼音数字串之后，在拼音索引表里面查找所有匹配的项目，如果有完全匹配的项目，就全部记录下来，如果没有完全匹配的项目，则记录匹配情况最好的一个项目。 3） 显示匹配清单里面所有可能的汉字，供用户选择. 将匹配项目的拼音和对应的汉字显示出来，供用户选择。如果有多个匹配项（一个数字串对应多个拼音的情况），则用户还可以选择拼音。 4） 用户选择匹配项，并选择对应的汉字. 用户对匹配的拼音和汉字进行选择，选中其真正想输入的拼音和汉字，实现一次拼音输入。  以上4个步骤，就可以实现一个简单的T9汉字拼音输入法。

54.2 硬件设计

本章实验功能简介：开机的时候先检测字库，然后显示提示信息和绘制拼音输入表，之后进入等待输入状态。此时用户可以通过屏幕上的拼音输入表输入拼音数字串（通过DEL可以实现退格），然后程序自动检测与之对应的拼音和汉字，并显示在屏幕上（同时输出到串口）。如果有多个匹配的拼音，则通过KEY_UP和KEY1进行选择。按键KEY0用于清除一次输入，按键KEY2用于触摸屏校准。 本实验用到的资源如下： 1）  指示灯DS0 2）  四个按键（KEY0/KEY1/KEY2/KEY_UP） 3）  串口 4）  TFTLCD模块（含触摸屏） 5）  SPI FLASH 这些用到的硬件，我们在之前都已经介绍过，这里就不再介绍了。

54.3 软件设计

打开本章实验工程可以看到，我们在根目录文件夹下新建了一个T9INPUT的文件夹。在该文件夹下面新建了pyinput.c、pyinput.h和pymb.h三个文件，然后在工程里面新建一个T9INPUT的组，将pyinput.c加入到该组下面。最后，将T9INPUT文件夹加入头文件包含路径。     打开pyinput.c，代码如下：  //拼音输入法 pyinput t9= {        get_pymb,     0, }; //比较两个字符串的匹配情况 //返回值:0xff,表示完全匹配. //            其他,匹配的字符数 u8 str_match(u8*str1,u8*str2) {        u8 i=0;        while(1)        {               if(*str1!=*str2)break;             //部分匹配               if(*str1==''){i=0XFF;break;}//完全匹配               i++; str1++; str2++;        }        return i;//两个字符串相等 } //获取匹配的拼音码表 //*strin,输入的字符串,形如:"726" //**matchlist,输出的匹配表. //返回值:[7],0,表示完全匹配；1，表示部分匹配（仅在没有完全匹配的时候才会出现） //            [6:0],完全匹配的时候，表示完全匹配的拼音个数 //                      部分匹配的时候，表示有效匹配的位数                                       u8 get_matched_pymb(u8 *strin,py_index **matchlist) {        py_index *bestmatch=0;//最佳匹配        u16 pyindex_len=0;        u16 i=0;        u8 temp,mcnt=0,bmcnt=0;        bestmatch=(py_index*)&py_index3[0];//默认为a的匹配        pyindex_len=sizeof(py_index3)/sizeof(py_index3[0]);//得到py索引表的大小.        for(i=0;i<pyindex_len;i++)        {               temp=str_match(strin,(u8*)py_index3.py_input);               if(temp)               {                      if(temp==0XFF)matchlist[mcnt++]=(py_index*)&py_index3;                      else if(temp>bmcnt)//找最佳匹配                      {                             bmcnt=temp;                          bestmatch=(py_index*)&py_index3;//最好的匹配.                      }               }        }        if(mcnt==0&&bmcnt)//没有完全匹配的结果,但是有部分匹配的结果        {               matchlist[0]=bestmatch;               mcnt=bmcnt|0X80;        //返回部分匹配的有效位数        }        return mcnt;//返回匹配的个数 } //得到拼音码表. //str:输入字符串 //返回值:匹配个数. u8 get_pymb(u8* str) {        return get_matched_pymb(str,t9.pymb); } //串口测试用 void test_py(u8 *inputstr) {        ……代码省略 }        这里总共就4个函数，其中get_matched_pymb，是核心，该函数实现将用户输入拼音数字串同拼音索引表里面的各个项对比，找出匹配结果，并将完全匹配的项目存放在matchlist里面，同时记录匹配数。对于那些没有完全匹配的输入串，则查找与其最佳匹配的项目，并将匹配的长度返回。函数test_py（代码省略）用于给usmart调用，实现串口测试，该函数可有可无，只是在串口测试的时候才用到，如果不使用的话，可以去掉，本章，我们将其加入usmart控制，大家可以通过该函数实现串口调试拼音输入法。        其他两个函数，也比较简单了，我们这里就不细说了，保存pyinput.c，打开pyinput.h，代码如下： #ifndef __PYINPUT_H #define __PYINPUT_H #include "sys.h" //拼音码表与拼音的对应表 typedef struct {   u8 *py_input;//输入的字符串   u8 *py;          //对应的拼音   u8 *pymb;     //码表 }py_index; #define MAX_MATCH_PYMB    10    //最大匹配数 //拼音输入法 typedef struct {   u8(*getpymb)(u8 *instr);                 //字符串到码表获取函数   py_index *pymb[MAX_MATCH_PYMB];      //码表存放位置 }pyinput; extern pyinput t9; u8 str_match(u8*str1,u8*str2); u8 get_matched_pymb(u8 *strin,py_index **matchlist); u8 get_pymb(u8* str); void test_py(u8 *inputstr); #endif        保存pyinput.h。pymb.h里面完全就是我们前面介绍的拼音码表，该文件很大，里面存储了所有我们可以输入的汉字，此部分代码就不贴出来了，请大家参考光盘本例程的源码。        最后，我们看看主函数代码： const u8* kbd_tbl[9]={"←","2","3","4","5","6","7","8","9",};//数字表 const u8* kbs_tbl[9]={"DEL","abc","def","ghi","jkl","mno","pqrs","tuv","wxyz",};//字符表 u16 kbdxsize;  //虚拟键盘按键宽度 u16 kbdysize;  //虚拟键盘按键高度 //加载键盘界面 //x,y:界面起始坐标 void py_load_ui(u16 x,u16 y) {        u16 i;        POINT_COLOR=RED;        LCD_DrawRectangle(x,y,x+kbdxsize*3,y+kbdysize*3);                                                  LCD_DrawRectangle(x+kbdxsize,y,x+kbdxsize*2,y+kbdysize*3);                                           LCD_DrawRectangle(x,y+kbdysize,x+kbdxsize*3,y+kbdysize*2);        POINT_COLOR=BLUE;        for(i=0;i<9;i++)        {               Show_Str_Mid(x+(i%3)*kbdxsize,y+4+kbdysize*(i/3),(u8*)kbd_tbl,16,kbdxsize);     Show_Str_Mid(x+(i%3)*kbdxsize,y+kbdysize/2+kbdysize*(i/3),(u8*)kbs_tbl, 16,kbdxsize);                     }                                                 } //按键状态设置 //x,y:键盘坐标 //key:键值（0~8） //sta:状态，0，松开；1，按下； void py_key_staset(u16 x,u16 y,u8 keyx,u8 sta) {                     u16 i=keyx/3,j=keyx%3;        if(keyx>8)return;        if(sta)LCD_Fill(x+j*kbdxsize+1,y+i*kbdysize+1,x+j*kbdxsize+kbdxsize-1,y+i*kbdysize+ kbdysize-1,GREEN);        else LCD_Fill(x+j*kbdxsize+1,y+i*kbdysize+1,x+j*kbdxsize+kbdxsize-1,y+i*kbdysize +kbdysize-1,WHITE);        Show_Str_Mid(x+j*kbdxsize,y+4+kbdysize*i,(u8*)kbd_tbl[keyx],16,kbdxsize);                   Show_Str_Mid(x+j*kbdxsize,y+kbdysize/2+kbdysize*i,(u8*)kbs_tbl[keyx],16,kbdxsize); } //得到触摸屏的输入 //x,y:键盘坐标 //返回值：按键键值（1~9有效；0,无效） u8 py_get_keynum(u16 x,u16 y) {        u16 i,j; u8 key=0;        static u8 key_x=0;//0,没有任何按键按下；1~9，1~9号按键按下        tp_dev.scan(0);                      if(tp_dev.sta&TP_PRES_DOWN)               //触摸屏被按下        {                   for(i=0;i<3;i++)               {                      for(j=0;j<3;j++)                      {                            if(tp_dev.x[0]<(x+j*kbdxsize+kbdxsize)&&tp_dev.x[0]>(x+j*kbdxsize)&& tp_dev.y[0]<(y+i*kbdysize+kbdysize)&&tp_dev.y[0]>(y+i*kbdysize))                             {key=i*3+j+1; break;}                      }                      if(key)                      {                                    if(key_x==key)key=0;                             else                             {                                    py_key_staset(x,y,key_x-1,0);                                    key_x=key;                                    py_key_staset(x,y,key_x-1,1);                             }                             break;                      }               }         }else if(key_x){ py_key_staset(x,y,key_x-1,0); key_x=0;}        return key; }                                                  //显示结果. //index:0,表示没有一个匹配的结果.清空之前的显示 //   其他,索引号  void py_show_result(u8 index) {       LCD_ShowNum(30+144,125,index,1,16);         //显示当前的索引        LCD_Fill(30+40,125,30+40+48,130+16,WHITE);     //清除之前的显示       LCD_Fill(30+40,145,lcddev.width,145+48,WHITE);//清除之前的显示           if(index)        {              Show_Str(30+40,125,200,16,t9.pymb[index-1]->py,16,0);       //显示拼音               Show_Str(30+40,145,lcddev.width-70,48,t9.pymb[index-1]->pymb,16,0);//显示汉字               printf(" 拼音:%s ",t9.pymb[index-1]->py);       //串口输出拼音               printf("结果:%s ",t9.pymb[index-1]->pymb); //串口输出结果        } }     int main(void) {              u8 i=0; u8 key; u8 cur_index;       u8 result_num;        u8 inputstr[7];        //最大输入6个字符+结束符        u8 inputlen;           //输入长度            NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置系统中断优先级分组2        delay_init(168);  //初始化延时函数        uart_init(115200);         //初始化串口波特率为115200        LED_Init();                         //初始化LED        usmart_dev.init(84);             //初始化USMART       LCD_Init();                         //LCD初始化        KEY_Init();                         //按键初始化       W25QXX_Init();                  //初始化W25Q128        tp_dev.init();                        //初始化触摸屏        my_mem_init(SRAMIN);     //初始化内部内存池        my_mem_init(SRAMCCM);  //初始化CCM内存池 RESTART:        POINT_COLOR=RED;            while(font_init())                //检查字库        {                        LCD_ShowString(60,50,200,16,16,"Font Error!"); delay_ms(200);                                        LCD_Fill(60,50,240,66,WHITE);//清除显示                  }       Show_Str(30,5,200,16,"探索者STM32F407开发板",16,0);                                              Show_Str(30,25,200,16,"拼音输入法实验",16,0);                                              Show_Str(30,45,200,16,"正点原子@ALIENTEK",16,0);                                          Show_Str(30,65,200,16,"  KEY2:校准  KEY0:清除",16,0);         Show_Str(30,85,200,16,"KEY_UP:上翻  KEY1:下翻",16,0);         Show_Str(30,105,200,16,"输入:        匹配:  ",16,0);       Show_Str(30,125,200,16,"拼音:        当前:  ",16,0);       Show_Str(30,145,210,32,"结果:",16,0);        if(lcddev.id==0X5310){kbdxsize=86;kbdysize=43;}//根据LCD分辨率设置按键大小        else if(lcddev.id==0X5510){kbdxsize=140;kbdysize=70;}        else {kbdxsize=60;kbdysize=40;}        py_load_ui(30,195);        memset(inputstr,0,7);     //全部清零        inputlen=0;                   //输入长度为0        result_num=0;               //总匹配数清零        cur_index=0;                       while(1)        {               i++;               delay_ms(10);               key=py_get_keynum(30,195);               if(key)               {                      if(key==1)//删除                      {                             if(inputlen)inputlen--;                             inputstr[inputlen]='';//添加结束符                      }else                      {                             inputstr[inputlen]=key+'0';//输入字符                             if(inputlen<7)inputlen++;                      }                      if(inputstr[0]!=NULL)                      {                             key=t9.getpymb(inputstr);     //得到匹配的结果数                             if(key)//有部分匹配/完全匹配的结果                             {                                    result_num=key&0X7F; //总匹配结果                                    cur_index=1;                //当前为第一个索引                                    if(key&0X80)             //是部分匹配                                    {                                           inputlen=key&0X7F;//有效匹配位数                                           inputstr[inputlen]='';//不匹配的位数去掉                                           if(inputlen>1)result_num=t9.getpymb(inputstr);//重新获取                                    }                              }else //没有任何匹配                             {                                                                  inputlen--;                                    inputstr[inputlen]='';                             }                      }else{ cur_index=0; result_num=0; }                      LCD_Fill(30+40,105,30+40+48,110+16,WHITE);//清除之前的显示                      LCD_ShowNum(30+144,105,result_num,1,16);        //显示匹配的结果数                      Show_Str(30+40,105,200,16,inputstr,16,0); //显示有效的数字串                                py_show_result(cur_index);                        //显示第cur_index的匹配结果               }                   key=KEY_Scan(0);               if(key==KEY2_PRES&&tp_dev.touchtype==0)//KEY2按下,且是电阻屏               {                      tp_dev.adjust();                      LCD_Clear(WHITE);                      goto RESTART;               }               if(result_num) //存在匹配的结果                {                          switch(key)                      {                             case WKUP_PRES://上翻                                    if(cur_index<result_num)cur_index++;                                    else cur_index=1;                                    py_show_result(cur_index);   //显示第cur_index的匹配结果                                    break;                            case KEY1_PRES://下翻                                  if(cur_index>1)cur_index--;                                    else cur_index=result_num;                                    py_show_result(cur_index);   //显示第cur_index的匹配结果                                    break;                             case KEY0_PRES://清除输入                                   LCD_Fill(30+40,145,lcddev.width,145+48,WHITE);//清除之前的显示                                       goto RESTART;                                                              }                          }               if(i==30) { i=0; LED0=!LED0; }        }                                                                                                   }     此部分代码除main函数外还有4个函数。首先，py_load_ui，该函数用于加载输入键盘，在LCD上面显示我们输入拼音数字串的虚拟键盘。py_key_staset，该函数用与设置虚拟键盘某个按键的状态（按下/松开）。py_get_keynum，该函数用于得到触摸屏当前按下的按键键值，通过该函数实现拼音数字串的获取。最后，py_show_result，该函数用于显示输入串的匹配结果，并将结果打印到串口。 在main函数里面，实现了我们在54.2节所说的功能，这里我们并没有实现汉字选择功能，但是有本例程作为基础，再实现汉字选择功能就比较简单了，大家自行实现即可。注意：kbdxsize和kbdysize代表虚拟键盘按键宽度和高度，程序根据LCD分辨率不同而自动设置这两个参数，以达到较好的输入效果。 最后，我们将test_py函数加入USMART控制，以便大家串口调试。 至此，本实验的软件设计部分结束。

54.4 下载验证

在代码编译成功之后，我们下载代码到ALIENTEK探索者STM32F4开发板上，得到，如图54.4.1所示： 图54.4.1 汉字输入法界面 此时，我们在虚拟键盘上输入拼音数字串，即可实现拼音输入，如图54.4.2所示： 图54.4.2 实现拼音输入 如果发现输入错了，可以通过屏幕上的DEL按钮，来退格。如果有多个匹配的情况（匹配值大于1），则可以通过KEY_UP和KEY1来选择拼音。通过按下KEY0，可以清楚当前输入，通过按下KEY2，可以实现触摸屏校准。  我们还可以通过USMART调用test_py来实现输入法调试，如图54.4.3所示： 图54.4.3 USMART调试T9拼音输入法
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