源：在 WindowMobile 上的模拟LED 显示屏插件
我在给一个对话框上的控件查找翻看合适的图标时，无形中看到了一个LED显示屏的图标，这里所说的LED显示屏是指由很多LED灯密集排列组成的点阵式LED屏，比如在股市交易所，公交车上，银行门口，我们经常能看到这样的滚动式显示屏。我不禁忽然想到，如果把它放在手机上显示，那效果是不是很别致呢？而且我在很久以前用 C# 模拟了这种LED显示屏的效果，因此技术上没有什么问题。不过现在，我想把它在手机上实现，而且我的想法是做成今日插件，因为相比普通的应用程序，插件更方便用户启用，禁用，可以在桌面上展示。然后，现在我要考虑使用 C++ 实现，在技术上的实现会和上一次在C#实现上略有不同，但本质原理是一致的，并且这一次实现的效果将更符合现实中我们看到的 LED 屏。这里我将会讲述一点 LED 屏在滚动时的原理和细节技巧。
首先来看，这是插件在手机上滚动显示的效果：
关于windows mobile 上的今日插件开发，这里就不认真讲解，可以参考我前几天发的文章。这里再额外提的一些内容是关于 LED 屏的滚动原理和细节，这些我们要针对的平台，开发的应用程序类型是无关的。
（1）在本范例中 Led 点阵屏幕的实现原理；
a）首先在根据要显示的内容，测量出字符串在指定DC上绘制的宽度和高度。（ GetTextExtentPoint32 ）
b）在内存中创建相应大小的一个设备无关的临时位图（DIB），并得到该它的位图数据地址。（CreateDIBSection）
c）在该临时位图上绘制字符串，这时临时位图成为一个白底黑字的实际大小的位图。它也是我们生成 LED 图像的基础。
d）根据每个LED灯占据的尺寸（LEDSIZE），生成一个相应大小的 LED 位图。同时得到它的位图数据地址。这个位图相比临时位图在高度和宽度上都扩大了 LEDSIZE 倍数，这张图是用于最终显示到屏幕上的位图，它将长期维持在内存中，直到用户改变显示内容。
这里，LEDSIZE 是实际LED灯的尺寸（3*3像素）加上 LED灯的间距（1像素）。因此，本例中 LEDSIZE = 4 像素；
e）根据我们得到的位图数据地址，遍历临时位图的所有像素，并根据临时位图的像素，设置LED位图的LED灯；这里实际上是一种映射，也就是把临时位图中的黑或者白像素映射到 LED位图上的 （LEDSIZE * LEDSIZE）的矩形上。
这里，注意的细节是，像素定位必须注意下面几个因素：
(i) 位图的扫描行是逆序的。也就是说，假设该图像有10行像素，那么在起始地址出现的行序是：10，9，8，7，...
(ii) 单个像素在内存中的地址从低到高依次是：Blue，Green，Red，Alpha；（假如存在Alpha通道）
(iii) 单个像素占据的字节数是 bpp/8；通常普通RGB位图也就是占据3个字节/像素。
(iv) 在行间导航的关键信息是扫描行宽度（stride）；因为存在位图数据的扫描行必须以 DWORD 对齐。
f）我们设置好LED位图以后，临时位图就不需要了，这时可以清除临时位图。在绘制时，把LED位图的相应区域复制到 指定DC 的相关位置即可。可以用全局变量记录LED屏的位置，用定时器更新此位置，即实现了滚动效果。
（2）滚屏时的细节；
考虑实际的LED屏，在滚动起来时，是同样的一段字符串首尾相接的方式，在屏上连续从右向左滚动。因此为了实现的方便，我们实际上建立的逻辑模型是如下图所示：两个相同LED字符串，以一定的像素间距（MEMODISTANCE）首尾连接，我们分别用两个变量记录两个LED字符串的位置：
g_LedPos1: 第一个字符串的起始位置（LED屏幕客户区中的坐标）；
g_LedPos2: 第二个字符串的起始位置（LED屏幕客户区中的坐标）；
g_LedWidth: 字符串的像素宽度；（LED屏幕坐标）
MEMODISTANCE：两个字符串之间的像素距离；（LED屏幕坐标）;
MEMOCOUNT：逻辑模型中首尾相接的字符串数量；（在本例中 = 2）；
SCREENWIDTH：LED屏的像素宽度（LED屏幕坐标），在本例中= 60；
LED 屏幕坐标：在LED屏幕中，每个像素都是在实际位图中占据的是（4*4）尺寸；例如显示屏在该坐标体系下，是60像素宽度，但是实际位图是240像素宽度。
（a）连续滚动原理；
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●. 连续滚动需要满足下列条件： MEMODISTANCE >= SCREENWIDTH / MEMOCOUNT;
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上面的不等式用语言来描述就是：“相邻字符串 的 “首尾间距” 大于等于 LED屏幕像素宽度 / 屏幕上可同时显示的字符串最大个数”；假如我们把“字符串”看做汽车，LED屏看作“单行道”，那么这里提到的也就是对“车距”的要求。
屏幕上可同时显示的字符串个数（MEMOCOUNT）实际上就是我们的代码中在维护的逻辑模型的字符串个数，也就是说我们的代码中一共有多少个 g_LedPos 变量，每一个 g_LedPos 变量可以维护一个字符串；在本例中，我们维护了两个 g_LedPos; 这两个字符串首尾相接后成为无限长序列的一个基本单位（basic unit of the memo queue)；无限长队列是从这个基本单位扩展而成。因此，MEMOCOUNT 是 这个基本单位的容量（容纳字符串的数量）；
为什么我们会对“车距”有需求呢，想象下如果汽车的宽度（字符串长度）非常小，如果不控制车距，就会导致单行道上可同时容纳的汽车数量增加，而如果这个数量超过了我们代码中的模型（组成无限长字符串队列的基本单位的容量）的字符串个数，那么我们的代码就无法同时控制这么多汽车的出现位置；这将会导致帧突变，体现在视觉上就是，滚动过程中，屏幕中间本来是黑色背景，但是在下一帧忽然在中间冒出“文本内容”；
在本例中，我们的逻辑模型是两个字符串相接，因此因此我将 MEMODISTANCE 定义为 30 像素；假如不满足这个条件并且输入字符串极短（例如“1”），那么在连续滚动的过程中就可能造成帧突变，在某些时刻的帧和上一帧无法衔接，即在屏幕中的黑暗部分凭空闪现字符串内容。
（b）定时器中的处理：
由于是从右向左滚动，所以我们在定时器中只需要把 g_LedPos1, g_LedPos2 递减即可，当发现第一个字符串离开屏幕时，我们立即两个坐标的指向向后移动到它后面的那个字符串，即把 g_LedPos2 赋值给 g_LedPos1; g_LedPos2 根据 g_LedPos1 重新赋值；这样就以两个字符串为一个基本单位，向后逐一进行无穷扩展，形成无数字符串首尾相连的虚拟场景；
定时器中的代码如下所示：
case WM_TIMER: g_LedPos1--; g_LedPos2--; //第一条已经完全离开屏幕左侧了吗？如果是，则向后更替！ if(g_LedPos1 + g_LedWidth < 0) { g_LedPos1 = g_LedPos2; g_LedPos2 = g_LedPos1 + g_LedWidth + MEMODISTANCE; } InvalidateRect(hwnd, &rcLed, FALSE); break;
（c）在绘制时的处理：
在绘制时，主要使用 BitBlt 函数来完成。但是需要注意的是，字符串的起始坐标（g_LedPos）是否在 LED 屏内部，将决定了 BitBlt 中的参数有所区别（这里我不详细分析原因）。
我使用一个辅助函数：GetBltInfo 来帮助我判断 BitBlt 函数中应该使用的参数；它可以计算出 BitBlt 中应该把 LedBitmap 中的何处 拷贝到 DC 的何处，拷贝多少宽度；相关代码如下：
//根据当前位置，决定贴图的相对位置 void GetBltInfo(int pos, int ledWidth, RECT* lpRcLed, int* lpDestX, int* lpSrcX, int* lpWidth) { //头部在显示区 if(pos>=0) { *lpDestX = pos * LEDSIZE; *lpSrcX = 0; *lpWidth = min(lpRcLed->right, (pos + ledWidth)*LEDSIZE) - *lpDestX; } else { *lpDestX = 0; *lpSrcX = -pos*LEDSIZE; *lpWidth = min(lpRcLed->right, (pos + ledWidth)*LEDSIZE); } } //======================================== //这里是窗口函数中对 WM_PAINT 的处理： //======================================== case WM_PAINT: { PAINTSTRUCT ps; RECT rc; //=============================================== // NOW WE START TO GET DC ! //=============================================== hDC = BeginPaint(hwnd, &ps); HDC hMemDC = CreateCompatibleDC(hDC); HBITMAP hOldBm = (HBITMAP)SelectObject(hMemDC, g_BitmapLed); //贴第一个字符串 int destX, srcX, width; GetBltInfo(g_LedPos1, g_LedWidth, &rcLed, &destX, &srcX, &width); BitBlt(hDC,destX,rcLed.top, width, (rcLed.bottom - rcLed.top), hMemDC,srcX, 0, SRCCOPY); //贴第二个字符串 if(g_LedPos2 * LEDSIZE <= rcLed.right) { GetBltInfo(g_LedPos2, g_LedWidth, &rcLed, &destX, &srcX, &width); BitBlt(hDC,destX,rcLed.top, width, (rcLed.bottom - rcLed.top), hMemDC,srcX, 0, SRCCOPY); } SelectObject(hMemDC, hOldBm); DeleteDC(hMemDC); EndPaint(hwnd, &ps); } break;
（3）最重要的函数：生成LED位图（CreateLedBitmap）；
这个函数的作用是：根据指定的字符串，生成 LedBitmap；并返回 LedWidth （该图片的LED屏幕坐标的像素宽度）；在这个函数里，临时位图实际上在使用完毕后清除，但我为了在PC上的范例的对话框上展示它，所以没有立即清除。
如下图所示，为 4 个 LED 的放大图形，上面两个为熄灭，下面两个为点亮状态；
【注意】我们绘制的原始图像特点是“白底黑字”，因此黑色映射到LED图像的“点亮”状态，白色映射到“熄灭”状态；在下面代码中可看到这一点；
下面是 CreateLedBitmap 的代码，在这段代码中，包含了前面所讲的对“像素定位”的非常重要的方法和信息，涉及了扫描行宽度，位图中的逆序扫描，在图像数据中的像素定位，在像素中的RGB通道定位，这些都是通过指针来完成的，需要务必小心以确保指针的指向合法和正确。
//根据指定的字符串创建实际的用于滚动的位图（比实际图像会增大4倍） //返回创建的位图的未LED化像素长度（也就是实际字符串的绘制长度） int CreateLedBitmap(HWND hWnd, TCHAR* text) { //创建字体 LOGFONT lf; HFONT hFont = NULL, hOldFont = NULL; SIZE size = {0,0}; BITMAPINFO bminfo; HBITMAP hOldBitmap; //临时位图（为非LED化的实际像素大小） HBRUSH hBrush =NULL; RECT rc; int i, j, stride, strideTemp; //两个位图的像素数据地址 BYTE *lpBytes, *lpBytesTemp, *lpLed; //设置位图信息 memset(&bminfo.bmiHeader, 0, sizeof(BITMAPINFOHEADER)); bminfo.bmiHeader.biSize = sizeof(BITMAPINFOHEADER); //40 bminfo.bmiHeader.biPlanes = 1; bminfo.bmiHeader.biBitCount = 24; //测量字符串的大小，其决定作用的还有当前HDC中的字体 HDC hWndDC = GetDC(hWnd); HDC hDC = CreateCompatibleDC(hWndDC); ReleaseDC(hWnd, hWndDC); HFONT hSysFont = (HFONT)GetStockObject(DEVICE_DEFAULT_FONT); GetObject(hSysFont, sizeof(LOGFONT), &lf); lf.lfWeight = FW_NORMAL; lf.lfHeight = (long) -((11.0 * (double)GetDeviceCaps(hDC, LOGPIXELSY) / 72.0) + .5); //lf.lfHeight = 11; wcscpy(lf.lfFaceName, _T("宋体")); // create the font hFont = CreateFontIndirect(&lf); //创建背景刷 hBrush = CreateSolidBrush(BKCOLOR_LED); hOldFont = (HFONT)SelectObject(hDC, hFont); //测量字符串，得到的高度应该是14，宽度取决于字符串 GetTextExtentPoint32(hDC, text, wcslen(text), &size); //计算扫描行宽度 stride = (24 * size.cx * LEDSIZE + 31)/32 * 4; strideTemp = (24* size.cx + 31)/32 * 4; bminfo.bmiHeader.biWidth = size.cx * LEDSIZE; //去掉上下的2行像素 bminfo.bmiHeader.biHeight = size.cy * LEDSIZE; //(14-2)*4=48pixels, bminfo.bmiHeader.biSizeImage = bminfo.bmiHeader.biHeight * stride; //创建位图 if(g_BitmapLed != NULL) DeleteObject(g_BitmapLed); if(g_BitmapTemp != NULL) DeleteObject(g_BitmapTemp); //注意WinCe平台上不支持内存映射，所以无法提供我们自己的位图数据，而是由系统负责分配 g_BitmapLed = CreateDIBSection(hDC, &bminfo, DIB_RGB_COLORS, (VOID**)&lpBytes, NULL, 0); //是否创建成功？ if(g_BitmapLed == NULL) { goto CLEARNUP_EXIT; } //创建实际大小的位图 bminfo.bmiHeader.biWidth = size.cx; bminfo.bmiHeader.biHeight = size.cy; g_BitmapTemp = CreateDIBSection(hDC, &bminfo, DIB_RGB_COLORS, (VOID**)&lpBytesTemp, NULL, 0); if(g_BitmapTemp == NULL) { goto CLEARNUP_EXIT; } //在实际绘图上进行绘制 hOldBitmap = (HBITMAP)SelectObject(hDC, g_BitmapTemp); rc.left = rc.top = 0; rc.right = size.cx; rc.bottom = size.cy; //填充白色背景 FillRect(hDC, &rc, (HBRUSH)GetStockObject(WHITE_BRUSH)); SetTextColor(hDC, RGB(0,0,0)); //黑色字体 SetBkMode(hDC, TRANSPARENT); //绘制字符串 DrawText(hDC, text, wcslen(text), &rc, DT_LEFT | DT_VCENTER| DT_NOCLIP | DT_SINGLELINE); //现在再把LED图选入DC中去刷一次背景 SelectObject(hDC, g_BitmapLed); //rc设置为LED图的大小 rc.right = size.cx * LEDSIZE; rc.bottom = size.cy * LEDSIZE; FillRect(hDC, &rc,hBrush); //复原DC SelectObject(hDC, hOldBitmap); SelectObject(hDC, hOldFont); //现在根据它进行拷贝到新的位图中，去掉了上下两行像素，i，j是在 bitmaptemp中的坐标 //每个LED灯实际上是 4 * 4像素的小矩形块！设置6个像素即可 for(j = 0; j< size.cy; j++) { for(i = 0; i < size.cx; i++) { //把指针定位到LED灯的左上角！ //注意这里行是倒序的！（所以距离内存起始点的最远的哪一行才是LED第一行，逐行向内存起始处返回） lpLed = lpBytes + stride*(j*LEDSIZE+3) + i*3*LEDSIZE; if(lpBytesTemp[strideTemp * j + i*3] == 0) //即，该通道为黑色，表示这里是字迹（应该点亮这个灯） { //点亮 9 * 9 //第一行 0-Blue, 1-Green, 2-Red lpLed[0]= 76, lpLed[1]=154, lpLed[2]=186; lpLed[3]=130, lpLed[4]=207, lpLed[5]=236; lpLed[6]= 56, lpLed[7]=145, lpLed[8]=204; //第二行 lpLed -= stride; lpLed[0]=127, lpLed[1]=214, lpLed[2]=245; lpLed[3]=193, lpLed[4]=232, lpLed[5]=247; lpLed[6]= 43, lpLed[7]=167, lpLed[8]=241; //第三行 lpLed -= stride; lpLed[0]= 56, lpLed[1]=144, lpLed[2]=204; lpLed[3]= 43, lpLed[4]=160, lpLed[5]=231; lpLed[6]= 43, lpLed[7]=125, lpLed[8]=207; } else { //熄灭 9 * 9 //第一行 0-Blue, 1-Green, 2-Red lpLed[0]= 65, lpLed[1]= 65, lpLed[2]= 65; lpLed[3]= 84, lpLed[4]= 84, lpLed[5]= 84; lpLed[6]= 65, lpLed[7]= 65, lpLed[8]= 65; //第二行 lpLed -= stride; lpLed[0]= 84, lpLed[1]= 84, lpLed[2]= 84; lpLed[3]= 66, lpLed[4]= 66, lpLed[5]= 66; //lpLed[6]= 65, lpLed[7]= 65, lpLed[8]= 65; //第三行 lpLed -= stride; lpLed[0]= 65, lpLed[1]= 65, lpLed[2]= 65; //lpLed[3]=130, lpLed[4]=207, lpLed[5]=236; //lpLed[6]= 56, lpLed[7]=145, lpLed[8]=204; } } } CLEARNUP_EXIT: //清理 if(hBrush !=NULL) DeleteObject(hBrush); if(hFont != NULL) DeleteObject(hFont); if(hDC != NULL) DeleteDC(hDC); return size.cx; }
（4）PC上的演示程序；
最后，本范例的代码是运行在 PDA （WINDOWS MOBILE）上的今日插件，但这里提到的LED滚屏技术是不局限平台的，因此我也做了一个在PC可以运行的对话框程序，来演示上面的代码和技术：对话框的截图如下：
（5）下载连接；
代码下载连接（包含PC端演示程序，和 WindowMobile 插件源代码）：
http://files.cnblogs.com/hoodlum1980/JRL_LedScreen.rar
同时，我开发的插件也发布到 pdafans 论坛供网友测试和使用，因此也可以在 pdafans 论坛的以下帖子下载到本文提到的今日插件的最新 CAB 包，在我的博客上仅保留插件的较早版本。
一个模拟LED显示屏的桌面今日插件
by hoodlum1980 @ 2009