谷宁馨 王帆++李敏

摘要： 该系统是为建立手写满文单词数据库，设计并开发的一种满文单词的手写录入采集系统。该系统基于STM32F4处理器设计实现，利用C语言进行开发。由触摸屏、SD卡模块、SRAM、控制模块、电源供电模块、USB模块等构成硬件组成，利用 Altium Designer 9 设计整体电路。设计了简单方便的操作界面，编写了手写满文单词录入的程序，实现手写满文单词后截图并分类存储进SD卡中的对应文件夹中，可依此系统建立手写满文单词数据库。经多次测试后，系统已可以良好运行实现所需功能。

关键词： 嵌入式系统； 满文单词录入； 手写采集； STM32F4处理器； 触摸屏

中图分类号：TP391

文献标志码：A

文章编号：2095-2163（2017）04-0121-04

0引言

文字是人类用来交流的符号系统，是纪录思想和事件的书写形式，更是一种文明存在的证据，中华传承历史悠久，对文字的理解和研究是了解史实文明的一种重要手段。尤其在清朝统治的近300年时间里，遗留下了大量有研究价值的满文文档，其中内容包罗万象，天文、水利、地理、政治、军事都有涉及。深入展开这些满文文献的系统研究对于当今人们了解满族文化，解读清代史实有着至关重要的作用。而在保存的满文档案中，有很大一部分是清代中央和地方各级机构上表事务或下发诏令时手写的文书奏折，个人的手写笔体都不相同，研究手写满文文字即已成为当今学界保存和拯救满族珍贵文化遗产的重要策略手段。

满文识别的基础首先就是要建立文字的数据库，尤其是对手写满文的识别，更需要采集大量的手写样本进行特征提取，本文研究设计的主要功能就是录入手写体的满文文字，分类储存后建立手写满文文字的数据库。

1系统构成

该系统是在STM32F4处理器的基础上设计实现的，主要有电源供电、触摸屏输入、数据处理、串行通信四个模块，手写文字由触摸屏上输入，截屏后的数据在数据处理模块进行采集、显示、转换、储存等。

电源电路有直流供电和直流降压两部分，直流供电部分接外部电源，经过稳压芯片MP2359转换为 5 V 电源输出。直流降压使用稳压芯片AMS1117_3.3把5 V电压转换为3.3 V输出。

触摸屏选用的是ALIENTEK 的 7 寸电容触摸屏模块ATK-7TFTLCD-V14，模块通过排针接在电路板的背面。触摸屏直接连接在 MCU的 FSMC 总线上面。

[JP2]数据处理模块主要有3部分：SRAM模块选用IS62WV51216作为外扩SRAM芯片，扩展内存为1M字节，连接在FSMC上。SD卡存储模块通过SDIO连接一个SD接口，采用4位SDIO方式驱动，理论上最大速度可以达到24 MB/S，[JP]用来存储读取数据。ARM控制模块主要是MCU和最小系统电路、复位电路等，选择 STM32F407ZGT6 芯片作為 MCU。

通信模块有下载调试用的JTAG模块和USB模块，其中USB模块也有供电功能，采用CH340G作为USB转串口芯片，在USB电路中加入了一键下载电路，能够利用软件控制BOOT0和BOOT1。

2系统设计

2.1界面设计

系统上电后首先显示一张BMP格式的首页图片，设置延时延长首页图片显示时间。在首页下方有“进入系统”按键，点击后进入操作界面。

同样利用LCD显示原理设计了系统的操作界面显示，整个界面由选择图片框、手写输入框、单词信息栏等多个模块构成，选择框下有2个按钮，输入框下有确认录入和清屏按钮，首页界面和操作界面如图2所示。

设置操作界面时先构建整体框架，系统的背景颜色使用简洁简单的浅色，设置显示框和手写输入框的参数；为显美观计，白色底版的输入框设置用来过渡的边框。选择图片框图片居中偏上，为印刷体图片的显示位置。上方放置了学校的LOGO，下方放置2个按键用来控制图片的选择。手写输入框占面积较大，方便在触摸屏上进行手写文字的输入，下方的“确认采集”和“清屏”按键可以控制手写框的截屏和刷新，且这2个按键在输入框上有手写输入轨迹时才能生效。

2.2程序设计

程序开始需经历图片测试，测试成功后对系统进行初始化。设置系统中断优先级分组，初始化延时函数，串口设置波特率为115 200，初始化按键、LED、LCD触摸屏、W25Q128（外部扩展Flash芯片）、内存挂载SD卡。如上的设计处理过后就将对触摸屏的显示研发拓展至汉字初始化、图片初始化，然后打开SD卡中存储进满文图片数据的文件夹和建立的对应单词信息数据库文件夹，等待后续命令的关联监控操作。初始化结束后，从首页图片文件夹里读取系统的首页图片全屏显示，首页图片像素大小为480*800，显示首页后进入到系统的操作界面。

操作部分的指令可以分为3个部分，分别是：

1）显示图片的选择。

2）手写单词的录入和清除。

3）单词信息的更改，单词信息是“罗马转写”、“汉语意思”和“存储路径”三项。

其中，单词信息的更改是协同1）和2）伴随性发生的，不能单独控制。在此，将针对每一部分给出研究论述如下。

2.2.1选择图片显示部分

选择图片模块在操作界面的左半部分，图片为像素大小300*550的满文单词图片，从满文图片文件夹中调取显示在选择框中。显示框下的“上一个”和“下一个”按钮用来控制图片的显示，控制的执行流程如图3所示。

程序将不停进入循环扫描，监测显示屏上是否有按钮按下，判断有键按下后，需研判按下为何键，并调取对应操作。选择图片显示模块的“上一个”或“下一个”按钮在选择按动后，即先对单词信息显示和图片显示进行清空更新，被按下的选键会显示按下动作。如果选按了“下一个”则显示图片库中下一张图片，已经到最后一张就回到开始重新显示第一张，“上一个”按钮的原理则与其相同。endprint

这2个按键主要是改变当前录入的满文的图片，在图片显示更改后，对应满文的相关信息也需要改变，存储路径也将联调至当前满文对应路径上。全部信息更新完毕后，被按下的按键恢复正常，继续监测是否还有选键随后按下。

2.2.2触摸屏手写录入部分

手写单词录入模块是在界面的右边，像素大小为300*550的白色输入框。在输入框内手写的数据会被触摸屏读取，显示框下的“确认采集”和“清屏”按键可以选择控制手写框内的图片保存或清空。触摸屏读取数据的具体流程如图4所示。

手写录入部分首先要对手写区域设定执行初始化和预处理，然后采集手写数据。手写区域检测到输入的时候，系统从触摸屏读取相应的值并滤波，得到触摸点的位置坐标并保存到2个记录着对应的X坐标和Y坐标的16 位无符号整形数组中，最终实现手写输入信号的采集。读取数据后判断手写框是否提供了有效输入。

得到有效的输入后，“清屏”按键和“确认采集”按键可以转入功能应用状态，清屏按键是在手写屏有输入数据时，把手写框上的所有字迹都清除掉，之前输入的数据不再保存，从而可以重新输入手写数据。

按下“确认采集”键后，使用BMP编码函数，截取LCD屏上当前手写录入区域保存为16位格式的BMP文件，RGB565格式，存储到指定的文件夹中。单词信息中显示的“存储路径”即为当前手写录入的存储地点。读取当前满文的文件夹下总手写样本数，为当前BMP文件的设定文件名。本系统的手写单词文件都录入到“手写满文单词采集库”文件夹中，每个满文单词都有以自己的罗马转写命名的文件夹。在自己的文件夹下，样本的名称后缀代表了当前手写单词手写采集样本的数量。

2.2.3单词信息框显示部分

单词信息框在界面的下方，是当前显示的满文单词的罗马转写、中文意思和存储路径。每个单词的单词信息与对应的满文图片一起显示，这3项中，存储路径还会随着手写文件录入而改变。在SD卡中建立了单词中文意思的数据库，与该单词罗马转写相对应，SD卡中，满文图片数据库也和该满文的罗马转写相对应。

满文单词的罗马转写为英文字符串形式，直接采用罗马转写为SD卡中存储的满文图片命名。改变当前显示图片时，图片对应文件名改变，显示图片名称即可显示单词的罗马转写，找到对应罗马转写，由罗马转写到中文意思数据库中找到对应数据，这时当前显示图片就可以与关联中文意思相对应。

存储路径显示的是手写单词的录入路径，由3部分组成，具体表述如下：

1）所有手写单词的总文件夹，即为已建立的数据库名称。

2）由每个单词名的罗马转写构成的子目录，当前显示图片改变时会随即转换对应子目录的显示。

3）子目录名加数字的bmp文件的文件名，由确认采集按键改变，多采集一个样本，通过改变当前文件夹下的文件总数，从而改变实际显示的文件名。

3系统测试

为进行系统测试，在SD卡中储备了40多张BMP格式的满文单词图片存入PICTURE文件夹，建立了比单词图片容量要大的中文意思和罗马转写的数据库，并设计编入MAdatabase文件夹。

开机后显示首页跳转进操作界面，点击“上一个”和“下一个”按键，左侧的选择图片栏会随之改变，更改流畅、画面自然，下方会正确显示当前满文的对应单词信息。单词选择测试如图5所示。

手写输入后按“确认采集”键，按键显示按下，采集时会显示文字“正在采集···”，延时大约一秒后结束采集，会显示文字“采集完成！”，下方的存储路径在采集完成后自动加一。点击“清屏”按键，手写输入框内的手写轨迹都被清除掉，此时可以重新输入，如上设计的效果过程则如图6所示。

4结束语

本文研究设计的满文单词录入系统经测试后，系统功能配备优良、且运行正常，能够实现大量满文单词手写体文件的保存与录入，能够方便快捷地完成满文单词的数字化录入，对每个满文单词都可以做到多样本录入，不设上限，操作简单，界面功能清晰，系统工作稳定。

本系统实为满文单词识别的基础工作，在录入手写满文后，可继续开发，对采集到的单词进行特征提取与分析，通过通信模块把數据传送到上位机中，建立起手写满文的数据库，为满文识别提供充分有效支持，但仍有很大的完善空间，可以添加功能以期达到更好的效果。

参考文献：

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