【正点原子】STM32F407探索者开发板资料连载第五十四章 T9 拼音输入法实验

1）实验平台：alientek 阿波罗 STM32F767 开发板

第五十四章 T9 拼音输入法实验
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 {
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("rn 拼音:%srn",t9.pymb[index-1]->py); //串口输出拼音
printf("结果:%srn",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
HAL_Init();
//初始化 HAL 库
Stm32_Clock_Init(336,8,2,7);
//设置时钟,168Mhz
delay_init(168);
//初始化延时函数
uart_init(115200);
//初始化 USART
usmart_dev.init(84);
//初始化 USMART
LED_Init();
//初始化 LED
KEY_Init();
//初始化 KEY
LCD_Init(); //初始化 LCD
SRAM_Init();
//初始化外部 SRAM
W25QXX_Init();
//初始化 W25Q256
tp_dev.init();
//初始化触摸屏
my_mem_init(SRAMIN);
//初始化内部内存池
my_mem_init(SRAMEX);
//初始化外部内存池
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 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