標(biāo)題: 基于ARM9的貪吃蛇游戲設(shè)計(jì) 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐報(bào)告 [打印本頁(yè)]
作者: wanghaoyu950928    時(shí)間: 2018-11-29 12:44
標(biāo)題: 基于ARM9的貪吃蛇游戲設(shè)計(jì) 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐報(bào)告
創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐（綜合創(chuàng)新型設(shè)計(jì)）
課程論文
題目名稱：    基于ARM9的貪吃蛇游戲設(shè)計(jì)                        
學(xué)院名稱：     自動(dòng)化與電氣工程學(xué)院     
專    業(yè)：       測(cè)控技術(shù)與儀器      
課程設(shè)計(jì)任務(wù)書
課程設(shè)計(jì)題目：基于ARM9的貪吃蛇游戲設(shè)計(jì)

實(shí)踐教學(xué)要求與任務(wù):
1、熟悉所確定的題目，從問(wèn)題需求、程序結(jié)構(gòu)、難點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)等方面進(jìn)行分析,形成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案；
   2、根據(jù)方案設(shè)計(jì)硬件電路；
3、軟件編程并調(diào)試；
4、完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告，打印程序，給出運(yùn)行結(jié)果。

工作計(jì)劃與進(jìn)度安排:
第17周（1月6日-1月10日）：布置設(shè)計(jì)任務(wù)，查資料，完成總體設(shè)計(jì)框架，完善設(shè)計(jì)內(nèi)容，系統(tǒng)調(diào)試，驗(yàn)收答辯。

摘  要
在電腦極大普及的今天，游戲是我們?nèi)粘Ｉ畹闹匾獖蕵?lè)方式。隨著科技的快速發(fā)展，時(shí)間的流逝，至從觀太陽(yáng)、擺鐘到現(xiàn)在電子鐘，人類不斷研究，不斷創(chuàng)新紀(jì)錄。隨便計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，游戲行業(yè)越來(lái)越得到人們的關(guān)注，特別是在年輕人行列�，F(xiàn)行的游戲一般是基于個(gè)人計(jì)算機(jī)的，像貪吃蛇這類小游戲在高檔掌上電腦或高檔電子消費(fèi)品，但基于小型掌上低端游戲機(jī)在市場(chǎng)上卻幾乎沒(méi)有。
本文以飛利浦公司的LPC2124芯片板為平臺(tái)，在討論ARM體系結(jié)構(gòu)和游戲開(kāi)發(fā)的同時(shí)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了貪吃蛇游戲機(jī)的軟件仿真。
綜上所述此類貪吃蛇游戲機(jī)具有使用方便，綠色安全，低功耗、成本低廉等諸多優(yōu)點(diǎn)，符合電子儀器儀表的發(fā)展趨勢(shì)，具有廣闊的市場(chǎng)前景。

目    錄

創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐（綜合創(chuàng)新型設(shè)計(jì)）
課程論文
引言
1 ARM概述
2 ARM的開(kāi)發(fā)環(huán)境
2.1              Keil介紹
2.2              ADS介紹
3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
3.1              電路設(shè)計(jì)框圖
3.2              系統(tǒng)硬件概述
3.3              系統(tǒng)主要硬件
3.3.1              LPC2124
3.3.2              LP3228顯示屏
3.3.3              用戶操作接口
4 軟件仿真
5 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
5.1              游戲說(shuō)明
5.2              游戲結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
5.3              游戲具體設(shè)計(jì)
5.3.1              矩陣鍵盤按鍵掃描子程序
5.3.2              矩陣鍵盤處理子程序
5.3.3              LCD顯示子程序
5.3.4              主程序流程
6 程序測(cè)試
6.1 仿真測(cè)試
6.2 程序的局限性
7 總結(jié)
參考文獻(xiàn)
附  錄
附錄一 系統(tǒng)仿真電路圖
附錄二 程序文件清單
附錄三 使用說(shuō)明書

引言
基于ARM芯片的產(chǎn)品憑借其強(qiáng)大的功能、低廉的價(jià)格和體積小等優(yōu)點(diǎn)，在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。而當(dāng)前在游戲開(kāi)發(fā)中，ARM并沒(méi)有充分顯示出它的這些特點(diǎn)。而彩色液晶顯示器具有功耗低、顯示信息量大、顯示效果逼真等特點(diǎn)。所以若用彩色液晶顯示器為游戲提供界面一會(huì)受到歡迎。
液晶顯示屏LCD作為一種功耗低、體積小、無(wú)輻射的顯示器件，近幾年被廣泛應(yīng)用于各式各樣的嵌入式電子產(chǎn)品中，LCD可分為段位式、字符式和點(diǎn)陣式三種，其中，段位式LCD和字符式LCD只能用于字符和數(shù)字的簡(jiǎn)單顯示，不能滿足圖形曲線和漢字顯示的要求，而點(diǎn)陣式LCD不僅可以顯示字符、數(shù)字，還可以顯示各種圖形、曲線及漢字，并且可以實(shí)現(xiàn)屏幕上下左右滾動(dòng)動(dòng)畫功能，分區(qū)開(kāi)窗口、反轉(zhuǎn)、閃爍等功能，用途十分廣泛，為了簡(jiǎn)化液晶顯示電路的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，生產(chǎn)廠家通常將液晶顯示單元、顯示控制器，顯示內(nèi)存和顯示驅(qū)動(dòng)電路等裝配在一起，做成液晶顯示模塊LCD Module（LCM）。
目前，基于ARM芯片的產(chǎn)品遍布人類生活空間，在移動(dòng)娛樂(lè)工具上應(yīng)用廣泛，特別在手機(jī)游戲制作方面越來(lái)越收人們的歡迎。
1  ARM概述
              ARM（Advanced RISC Machines），既可以認(rèn)為是一個(gè)公司的名字，也可以認(rèn)為是對(duì)一類微處理器的通稱，還可以認(rèn)為是一種技術(shù)的名字。
1991 年ARM 公司成立于英國(guó)劍橋，主要出售芯片設(shè)計(jì)技術(shù)的授權(quán)。目前，采用ARM 技術(shù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)（IP）核的微處理器，即我們通常所說(shuō)的ARM 微處理器，已遍及工業(yè)控制、消費(fèi)類電子產(chǎn)品、通信系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、無(wú)線系統(tǒng)等各類產(chǎn)品市場(chǎng)，基于ARM 技術(shù)的微處理器應(yīng)用約占據(jù)了32位RISC 微處理器75％以上的市場(chǎng)份額，ARM 技術(shù)正在逐步滲入到我們生活的各個(gè)方面。ARM 公司是專門從事基于RISC 技術(shù)芯片設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的公司，作為知識(shí)產(chǎn)權(quán)供應(yīng)商，本身不直接從事芯片生產(chǎn)，靠轉(zhuǎn)讓設(shè)計(jì)許可由合作公司生產(chǎn)各具特色的芯片，世界各大半導(dǎo)體生產(chǎn)商從ARM公司購(gòu)買其設(shè)計(jì)的ARM 微處理器核，根據(jù)各自不同的應(yīng)用領(lǐng)域，加入適當(dāng)?shù)耐鈬娐罚瑥亩纬勺约旱腁RM 微處理器芯片進(jìn)入市場(chǎng)。目前，全世界有幾十家大的半導(dǎo)體公司都使用ARM 公司的授權(quán)，因此既使得ARM 技術(shù)獲得更多的第三方工具、制造、軟件的支持，又使整個(gè)系統(tǒng)成本降低，使產(chǎn)品更容易進(jìn)入市場(chǎng)被消費(fèi)者所接受，更具有競(jìng)爭(zhēng)力。
ARM公司出售芯片技術(shù)授權(quán)給半導(dǎo)體公司，ARM核因?yàn)榫哂懈咝阅�、低成本、低功耗的特點(diǎn)而被廣采用。這樣在全球范圍內(nèi)圍繞著ARM技術(shù)形成了從一個(gè)芯片設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售，工具軟件設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)以及應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)的龐大產(chǎn)業(yè)鏈。說(shuō)ARM代表著以ARM為核心的軟硬件開(kāi)發(fā)技術(shù)也不為過(guò)。
2 ARM的開(kāi)發(fā)環(huán)境2.1    Keil介紹
              uVision3集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（uVision3 IDE）是一個(gè)窗口化的軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，它集成了功能強(qiáng)大的編輯器、工程管理器以及各種編譯工具（包括C編譯器、宏編譯器、鏈接/裝載器和十六進(jìn)制文件轉(zhuǎn)換器）。uVision3包括以下功能組件，能加速嵌入式應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)過(guò)程：
              （1）功能強(qiáng)大的源代碼編輯器；
              （2）可根據(jù)開(kāi)發(fā)工具配置的設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)；
              （3）用于創(chuàng)建和維護(hù)工程的工程管理器；
              （4）集匯編、編譯和鏈接過(guò)程于一體的編譯工具；
              （5）用于設(shè)置開(kāi)發(fā)工具配置的對(duì)話框；
              （6）真正集成高速CPU及片上外設(shè)模擬器的源碼級(jí)調(diào)試器；
              （7）高級(jí)GDI接口；可用于目標(biāo)硬件的軟件調(diào)試和KEIL ULINK仿真器的連接；
              （8）用于下載應(yīng)用程序到FLASH ROM中的FLASH編程器；
              （9）完善的開(kāi)發(fā)工具手冊(cè)、設(shè)備數(shù)據(jù)手冊(cè)和用戶向?qū)А?/font>
uVision3 IDE使用簡(jiǎn)單、功能強(qiáng)大，是設(shè)計(jì)者完成設(shè)計(jì)任務(wù)的重要保證。uVision3 IDE還提供了大量的例程及相關(guān)信息，有助于開(kāi)發(fā)人員快速開(kāi)發(fā)嵌入式應(yīng)用程序。
2.2    ADS介紹
ADS 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境是 ARM 公司推出的 ARM 核微控制器集成開(kāi)發(fā)工具，英文全稱為ARM Developer Suite，成熟版本為 ADS1.2。ADS1.2 支持 ARM10 之前的所有 ARM 系列微控制器，支持軟件調(diào)試及 JTAG 硬件仿真調(diào)試，支持匯編、C、C++源程序，具有編譯效率高、 系統(tǒng)庫(kù)功能強(qiáng)等特點(diǎn)， 可以在 Windows98、 Windows XP、 Windows2000 以及 RedHat Linux上運(yùn)行。這里將簡(jiǎn)單介紹使用 ADS1.2 建立工程，編譯連接設(shè)置，調(diào)試操作等等。最后還介紹了基于 LPC2200 系列 ARM7 微控制器的工程模板的使用，EasyJTAG 仿真器的安裝與使用。
ADS 1.2 由 6 個(gè)部分組成，如表2.1所示。
表 2.1 ADS1.2組成表
名稱
描述
使用方式

代碼生產(chǎn)工具
ARM匯編去，ARM的C、C++編譯器，Thumb的C、C++編譯器，ARM連接器

由CodeWarrior IDE 調(diào)用
集成開(kāi)發(fā)環(huán)境
CodeWarrior IDE
工程管理，編譯連接
調(diào)試器
AXD,ADW/ADU,armsd
仿真調(diào)試
指令模擬器
ARMulator
由AXD調(diào)用
ARM開(kāi)發(fā)包
一些底層的例程，實(shí)用程序（如fromELF）
一些實(shí)用程序由CodeWarrior IDE 調(diào)用
ARM應(yīng)用庫(kù)
C、C++函數(shù)庫(kù)等
用戶程序使用
3系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1  電路設(shè)計(jì)框圖
系統(tǒng)以LPC2124ARM芯片作為核心控制器件，外圍只有液晶顯示和鍵盤操作，且均為串行通信器件，使得系統(tǒng)線路簡(jiǎn)單可靠性高。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖3.1所示。

圖3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
3.2  系統(tǒng)硬件概述
本電路由ARM芯片LPC2124為控制核心，具有在線編程功能，低功耗，能在3V超低壓工作；液晶顯示部份由LM2124液晶顯示器作為顯示,因其具有很多優(yōu)點(diǎn)，被廣泛使用；按鍵部分我們使用矩陣鍵盤，因其使用方便，且便于記住，所以我們使用矩陣鍵盤而不是用獨(dú)立鍵盤。
3.3  系統(tǒng)主要硬件3.3.1            LPC2124
LPC2124 是基于一個(gè)支持實(shí)時(shí)仿真和跟蹤的 16/32 位 ARM7TDMI-STM CPU 的微控制器，并帶有128/256 k字節(jié)(kB)嵌入的高速Flash存儲(chǔ)器。128位寬度的存儲(chǔ)器接口和獨(dú)特的加速結(jié)構(gòu)使32位代碼能夠在最大時(shí)鐘速率下運(yùn)行。對(duì)代碼規(guī)模有嚴(yán)格控制的應(yīng)用可使用 16 位 Thumb 模式將代碼規(guī)模降低超過(guò)30%，而性能的損失卻很小。 由于LPC2124較小的 64腳封裝、極低的功耗、多個(gè) 32 位定時(shí)器、4 路 10 位ADC以及多達(dá)9個(gè)外部中斷使它們特別適用于工業(yè)控制、醫(yī)療系統(tǒng)、訪問(wèn)控制和POS機(jī)。 在 64 腳的封裝中，最多可使用 46 個(gè) GPIO。由于內(nèi)置了寬范圍的串行通信接口，它們也非常適合于通信網(wǎng)關(guān)、協(xié)議轉(zhuǎn)換器、嵌入式軟modern以及其它各種類型的應(yīng)用。
LPC2124是64管腳封裝的，其封裝圖如圖3.3所示。

圖3.3 LPC2124封裝圖
LPC2124里面最重要的組成部分是寄存器，其部分寄存器功能如表3-1所示。
表3.1 管腳連接映射
名稱
描述
訪問(wèn)
復(fù)位值
地址
PINSEL0
管腳選擇寄存器0
讀/寫
0x0000 0000
0xE002C000
PINSEL1
管腳選擇寄存器
讀/寫
0x1540 0000
0xE002C004
PINSEL2
管腳選擇寄存器
讀/寫
見(jiàn)表63和64
0xE002C014
其管腳功能選擇寄存器如表3-2和表3-3所示。
表3.2 PINSEL0管腳選擇功能
PINSEL0
管腳名稱
00
01
10
11
復(fù)位值
1：0
P0.0
GPIO P0.0
TXD(UART0)
PWM1
保留
00
3：2
P0.1
GPIO P0.1
RXD(UART0)
PWM3
EINT0
00
5：4
P0.2
GPIO P0.1
SCL(C)
捕獲0.0（TIMER0）
保留
00
7：6
P0.3
GPIO P0.3
SDA(C)
匹配0.0（TIMER0）
EINT1
00
9：8
P0.4
GPIO P0.4
SCK(SPI0)
捕獲0.1（TIMER0）
保留
00
11：10
P0.5
GPIO P0.5
MIS0(SPI0)
匹配0.1（TIMER0）
保留
00
13：12
P0.6
GPIO P0.6
MOSI(SPI0)
捕獲0.2（TIMER0）
保留
00
15：14
P0.7
GPIO P0.7
SSEL(SPI0)
PWM2
EINT2
00
17：16
P0.8
GPIO P0.8
TXD(UART1)
PWM4
保留
00
19：18
P0.9
GPIO P0.9
RXD(UART1)
PWM8
保留
00
21：20
P1.0
GPIO P1.0
RTS(UART1)
捕獲1.0（TIMER1）
保留
00
23：22
P1.1
GPIO P1.1
CTS(UART1)
捕獲1.1（TIMER1）
保留
00
25：24
P1.2
GPIO P1.2
DSR(UART1)
匹配1.0（TIMER1）
保留
00
27：26
P1.3
GPIO P1.3
DTR(UART1)
匹配1.1（TIMER1）
保留
00
29：28
P1.4
GPIO P1.4
CD(UART1)
EINT1
保留
00
31：30
P1.5
GPIO P1.5
RI(UART1)
EINT2
保留
00
表3.3 PINSEL1管腳選擇功能
PINSEL1
管腳名稱
00
01
10
11
復(fù)位值
1：0
P0.16
GPIO P0.16
EINT0
PWM1
捕獲0.2（TIMER0）
00
3：2
P0.17
GPIO P0.17
捕獲1.2（TIMER1）
PWM3
匹配1.2（TIMER1）
00
5：4
P0.18
GPIO P0.18
捕獲1.3（TIMER1）
捕獲0.0（TIMER0）
匹配1.3（TIMER1）
00
7：6
P0.19
GPIO P0.19
匹配1.2（TIMER1）
匹配0.0（TIMER0）
匹配1.3（TIMER1）
00
9：8
P0.20
GPIO P0.20
匹配1.3（TIMER1）
捕獲0.1（TIMER0）
EINT3
00
11：10
P0.21
GPIO P0.21
PWM5
保留
捕獲1.3（TIMER1）
00
13：12
P0.22
GPIO P0.22
保留
捕獲0.0（TIMER0）
匹配0.0（TIMER0）
00
15：14
P0.23
GPIO P0.23
保留
保留
保留
00
17：16
P0.24
GPIO P0.24
保留
保留
保留
00
19：18
P0.25
GPIO P0.25
保留
保留
保留
00
21：20
P1.26
保留
00
23：22
P1.27
GPIO P1.27
AIN0(A/D轉(zhuǎn)換器)
捕獲0.1（TIMER0）
匹配0.1（TIMER0）
01
25：24
P1.28
GPIO P1.28
AIN1(A/D轉(zhuǎn)換器)
匹配0.2（TIMER0）
匹配0.2（TIMER0）
01
27：26
P1.29
GPIO P1.29
AIN2(A/D轉(zhuǎn)換器)
匹配0.3（TIMER0）
匹配0.3（TIMER0）
01
29：28
P1.30
GPIO P1.30
AIN3(A/D轉(zhuǎn)換器)
EINT3
捕獲0.0（TIMER0）
01
31：30
P1.31
保留
00
3.3.2            LP3228顯示屏
采用LM3228液晶顯示，其擁有微功耗無(wú)電磁輻射，壽命長(zhǎng)，價(jià)格低，接口方便等一系列顯著特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各種儀器儀表，測(cè)量顯示裝置，計(jì)算機(jī)顯示終端等方面。它是以點(diǎn)陣為單位組成的液晶顯示器，內(nèi)部CMOS驅(qū)動(dòng)，由日本東芝公司T6963C 控制集成電路，印制電路板和金屬支持框架所組成。LM3228液晶可以用來(lái)顯示字母，數(shù)字，漢字等，因此可以用LM3228液晶形象的模擬出貪吃蛇的形狀和它運(yùn)動(dòng)的情況。
LM3228的硬件結(jié)構(gòu)圖如圖3.3所示。

圖3.3 LM3228的硬件結(jié)構(gòu)圖
3.3.3        用戶操作接口
用戶操作接口采用的是4×4矩陣鍵盤，用戶可以通過(guò)操縱鍵盤控制貪吃蛇的游動(dòng)方向，控制方向如表3-4所示：
表3.4貪吃蛇方向控制
8
貪吃蛇向上運(yùn)動(dòng)
2
貪吃蛇向下運(yùn)動(dòng)
4
貪吃蛇向左運(yùn)動(dòng)
6
貪吃蛇向右運(yùn)動(dòng)
5
暫停/繼續(xù)游戲

矩陣鍵盤原理圖如圖3.5所示：
圖3.5 矩陣鍵盤原理圖
矩陣鍵盤的工作原理如下：
（1）先讀取鍵盤的狀態(tài)，得到按鍵的特征編碼。
先從P1口的高四位輸出低電平，低四位輸出高電平，從P1口的低四位讀取鍵盤狀態(tài)。再?gòu)腜1口的低四位輸出低電平，高四位輸出高電平，從P1口的高四位讀取鍵盤狀態(tài)。將兩次讀取結(jié)果組合起來(lái)就可以得到當(dāng)前按鍵的特征編碼。使用上述方法我們得到16個(gè)鍵的特征編碼。
（2）根據(jù)按鍵的特征編碼，查表得到按鍵的順序編碼。
將16個(gè)鍵的特征編碼按順序排成一張表，然后用當(dāng)前讀得的特征編碼來(lái)查表，當(dāng)表中有該特征編碼時(shí)，它的位置就是對(duì)應(yīng)的順序編碼。
（3）根據(jù)特征編碼與順序編碼的對(duì)應(yīng)關(guān)系就可以確定所按下的是哪一個(gè)鍵。
4  軟件仿真
Proteus ISIS是英國(guó)Labcenter公司開(kāi)發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件。它運(yùn)行于Windows操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析(SPICE)各種模擬器件和集成電路，該軟件的特點(diǎn)是：①實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和SPICE電路仿真相結(jié)合。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS232動(dòng)態(tài)仿真、I2C調(diào)試器、SPI調(diào)試器、鍵盤和LCD系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器等。②支持主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機(jī)類型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各種外圍芯片。③提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點(diǎn)等調(diào)試功能，同時(shí)可以觀察各個(gè)變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時(shí)支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如Keil C51 uVision2等軟件。④具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能。該軟件是一款集單片機(jī)和SPICE分析于一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大。
本次實(shí)中設(shè)計(jì)的貪吃蛇電路，電路核心是LPC2124,P0端接液晶顯示屏，P1端接的是控制按鍵，具體仿真電路圖請(qǐng)見(jiàn)附錄一。
5  系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)5.1  游戲說(shuō)明
游戲目標(biāo)是控制貪吃蛇吃掉畫面中的目標(biāo)豆，每吃掉一個(gè)目標(biāo)豆就會(huì)加分,但同時(shí)貪吃蛇的尾巴會(huì)相應(yīng)地長(zhǎng)上一截，吃得越多，尾巴越長(zhǎng)。游戲中，貪吃蛇碰上了自己的身體游戲即結(jié)束。分?jǐn)?shù)增加到一定后，貪吃蛇移動(dòng)的速度增加，從而逐步增加游戲的難度。
5.2  游戲結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
游戲主要分為A、B、C三個(gè)模塊。
A模塊主要用于控制游戲的開(kāi)始、暫停與結(jié)束，這些方法與其他程序相同。
B模塊主要用于完成游戲的主要功能，包括了蛇體控制，目標(biāo)豆的擺放，游戲控制，屏幕繪制等。
C模塊主要用于完成蛇體在屏幕上的定位。
5.3  游戲具體設(shè)計(jì)5.3.1            矩陣鍵盤按鍵掃描子程序
用戶設(shè)計(jì)行列鍵盤接口，一般常采用3種方法讀取鍵值。分別為：中斷式，掃描法和反轉(zhuǎn)法。
（1）中斷式：在鍵盤按下時(shí)產(chǎn)生一個(gè)外部中斷通知CPU，并由中斷處理程序通過(guò)不同的地址讀取數(shù)據(jù)線上的狀態(tài)，判斷哪個(gè)按鍵被按下。
（2）掃描法：對(duì)鍵盤上的某一行送低電平，其他行為高電平，然后讀取列值。若列值中有一位是低，則表明該行與低電平對(duì)應(yīng)列的鍵被按下；否則，掃描下一行。
（3）反轉(zhuǎn)法：先將所有行掃描線輸出低電平，讀列值。若列值有一位是底，則表明有鍵按下，讀列值；然后所有列掃描線輸出低電平，再讀行值。根據(jù)讀到的值組合就可以查表得到鍵值。
在本次實(shí)訓(xùn)中我們采用的是反轉(zhuǎn)法，其硬件連接請(qǐng)見(jiàn)圖3.5。
              關(guān)鍵代碼如下所示，具體可見(jiàn)源代碼。
uint8              Keyboard_Scan(void)
{
              uint8 keycode = 0xff;
              uint8 row;
              uint8 col;
              for(col=0;col<KEYBOARD_COLUMN;col++)
              {
                 Column_Clear(col);
                 for(row=0;row<KEYBOARD_ROW;row++)
                 {
                    if(Row_Status(row)==0)
                      {
                      keycode = row*KEYBOARD_ROW+col;            
                      }
                 }
                Column_Set(col);
              }
              return keycode;
}
5.3.2            矩陣鍵盤處理子程序
              主要是對(duì)鍵盤掃描子程序返回的鍵值進(jìn)行處理，為了程序化模塊化，處理返回的鍵值時(shí)調(diào)用了各個(gè)鍵的處理函數(shù)，這里就不給出具體的處理函數(shù)了，具體可見(jiàn)源代碼。
void Key_Process(uint8 num) //num為鍵盤掃描子程序返回的鍵值
{
  switch(num) {            
                  case 1:up();break;                //向上            
                            case 4:left();break;  //向左
                            case 5:pause();break; //暫停
                            case 6:right();break; //向右                           
                            case 9:down(); break; //向下
                 default:move();break;  //默認(rèn)為自動(dòng)移動(dòng)
              }
}
5.3.3            LCD顯示子程序
這部分的處理是在文件LOADBIT.C中完成。
子程序的功能為顯示單色圖形及漢字顯示。實(shí)現(xiàn)的流程是先將圖形轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的點(diǎn)陣數(shù)組，然后即可調(diào)用LM3228的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序中的函數(shù)輸出驅(qū)動(dòng)。
本次實(shí)訓(xùn)中采用LM3228的顯示屏，圖形液晶模塊驅(qū)動(dòng)程序要考慮它的操制器，要參考它的DataSheet來(lái)設(shè)計(jì)，這部分程序具體可見(jiàn)源代碼。
5.3.4            主程序流程

              主程序 在main.c中，它的程序流程如圖5.3所示。
圖5.3 主程序流
6  程序測(cè)試6.1 仿真測(cè)試
由于ARM芯片管腳比較多，而且很多元器件都是貼片元件，做成電路板比較困難，由于資源等客觀限制，所以在這里只進(jìn)行仿真測(cè)試。測(cè)試將粗略檢測(cè)貪吃蛇游戲的5項(xiàng)基本功能：向上，向下，向左，向右和暫停功能。這里將測(cè)試貪吃蛇向右運(yùn)動(dòng)的情況，如圖6.1所示。

圖6.1 貪吃蛇向右運(yùn)動(dòng)
測(cè)試結(jié)果：在按了矩陣鍵盤的”6”號(hào)鍵之后，貪吃蛇開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)，測(cè)試成功。
然后再測(cè)試貪吃蛇小游戲的暫停和繼續(xù)功能，按了一次矩陣鍵盤的”5”號(hào)鍵之后，貪吃蛇停止運(yùn)動(dòng)，再按一次矩陣鍵盤的”5”號(hào)鍵，貪吃蛇又繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，測(cè)試成功。
6.2 程序的局限性
由于時(shí)間的局限性和個(gè)人能力的局限性，這個(gè)程序中檢測(cè)出不少局限性，如下所述。
（1）在算法實(shí)現(xiàn)上，未充分考慮貪吃蛇碰壁的情況，只是簡(jiǎn)單的讓貪吃蛇穿過(guò)墻壁，沒(méi)做其他處理。
（2）貪吃蛇在運(yùn)動(dòng)時(shí)可以改變至相反方向，即存在掉頭情況。
（3）貪吃蛇吃到自己尾巴的時(shí)候，有時(shí)會(huì)分成兩截，有待改進(jìn)。
7  總結(jié)
本次實(shí)踐，我選的題目是基于LPC2124實(shí)現(xiàn)的貪吃蛇游戲機(jī)。因?yàn)檎n題貪吃蛇游戲比較難，此次實(shí)踐我多方請(qǐng)教同學(xué)。這次實(shí)踐，我們可謂歷經(jīng)重重困難。第一階段是方案確定，我們花了大量時(shí)間采集資料，整理資料，首先是確定自己的課題，最后著手設(shè)計(jì)。在第二階段將我們的原理圖設(shè)計(jì)好。然后進(jìn)入第三階段軟件的編程。但是在編寫程序時(shí)，困難時(shí)刻困擾著我，可能是因?yàn)樽约浩綍r(shí)不太注重動(dòng)手能力的培養(yǎng)，在實(shí)踐過(guò)程中遇到了好多問(wèn)題。我們通過(guò)虛心請(qǐng)教計(jì)算機(jī)專業(yè)的同學(xué)和老師，用自己所學(xué)的知識(shí)分析后及時(shí)改正錯(cuò)誤，通過(guò)再次不斷的修改原理圖，請(qǐng)教，再修改程序，但是在程序編寫部分我還是困難重重。當(dāng)自己著手編寫程序時(shí)，通過(guò)采集到的資料進(jìn)行修改，通過(guò)不斷的運(yùn)行調(diào)試，仿真。按照自己的設(shè)計(jì)構(gòu)思，經(jīng)過(guò)一系列的測(cè)試工作，我們終于解決了貪吃蛇小游戲中發(fā)生的部分錯(cuò)誤，完善該小游戲的基本功能。在測(cè)試過(guò)程中，面對(duì)所遇到的問(wèn)題，認(rèn)真分析流程圖，根據(jù)原理圖，認(rèn)真檢查程序流程，并觀察各寄存器的變化情況， 最終能基本實(shí)現(xiàn)貪吃蛇小游戲的功能。
由于此次實(shí)踐期間不是考試期間，時(shí)間不是很緊迫，但是我們還是分秒必爭(zhēng)，有時(shí)呆在科協(xié)一呆就是一天，經(jīng)常晚上凌晨?jī)扇c(diǎn)才回宿舍。這次實(shí)訓(xùn)真的是對(duì)我們最大的考驗(yàn)，困難問(wèn)題的不斷出現(xiàn)，讓我們應(yīng)付不過(guò)來(lái)，因?yàn)槲覀兊膱?jiān)持不懈，相信失敗是成功之母，功夫不負(fù)有心人，最后終于成功了，成功的喜悅讓人舒心。
通過(guò)這次實(shí)踐，我覺(jué)得對(duì)我來(lái)說(shuō)本身就是一個(gè)提升。真理正是靠實(shí)踐而證明的，而成功就是靠自己的摸索而成功的。當(dāng)自己遇到失敗的時(shí)候，不要心灰氣餒，沉著冷靜，認(rèn)真分析原理，實(shí)在不懂虛心向老師和同學(xué)學(xué)習(xí)請(qǐng)教，終會(huì)有所收獲。
在做作品的過(guò)程中我學(xué)到了很多在課堂上學(xué)不到的東西，雖然說(shuō)這次實(shí)踐很累。但是在這期間，我感覺(jué)真的是過(guò)得和充實(shí)，而且得到了許多寶貴的經(jīng)驗(yàn)，相信對(duì)我以后的軟件編程和專業(yè)的學(xué)習(xí)都會(huì)有很大的幫助。

參考文獻(xiàn)
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[2]  田澤.嵌入式開(kāi)發(fā)與應(yīng)用[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005.
[3]  周立功等.ARM嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)教程[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005.
[4]  譚浩強(qiáng).C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì).北京:清華大學(xué)出版社，2002.

附  錄附錄一 系統(tǒng)仿真電路圖
附錄二 程序文件清單
表1所示系統(tǒng)源程序文件清單如附。
表1 系統(tǒng)源程序文件清單
文件名
說(shuō)明
config.h
系統(tǒng)及應(yīng)用程序配置文件
GUI_CONFIG.H
GUI配置文件
GUI_StockC.h
設(shè)置前景色及背景色變量聲明文件
lcmdrv.h
液晶模塊驅(qū)動(dòng)程序聲明文件
Loadbit.h
顯示單色圖形及漢字顯示聲明文件
keyboard.h
鍵盤驅(qū)動(dòng)程序聲明文件
LPC2124.h
LPC2124寄存器定義文件
target.h
目標(biāo)板特殊的代碼頭文件
GUI_StockC.C
設(shè)置前景色及背景色變量實(shí)現(xiàn)文件
loadbit.c
顯示單色圖形及漢字顯示實(shí)現(xiàn)文件
lcmdrv.c
液晶模塊驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)文件
resource.c
資源定義文件
keyboard.c
鍵盤驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)文件
main.c
主函數(shù)所在的文件
IRQ.s
中斷處理代碼文件
Startup.s
LPC2124啟動(dòng)代碼文件
Target.c
目標(biāo)板特殊的代碼實(shí)現(xiàn)文件

附錄三 使用說(shuō)明書
貪吃蛇小游戲簡(jiǎn)單易玩，矩陣鍵盤的2 ,4,6, 8鍵分別使蛇向下，左，右，上方運(yùn)動(dòng)，按5鍵為暫停/繼續(xù)游戲，在游戲過(guò)程中貪吃蛇吃到東西身體會(huì)變長(zhǎng)，身體長(zhǎng)度長(zhǎng)到一定程序貪吃蛇運(yùn)動(dòng)的速度就加快，游戲的難度就增加，總的來(lái)說(shuō)這款貪吃蛇小游戲比其他的更簡(jiǎn)單更容易上手。


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作者: tttkkk    時(shí)間: 2021-5-21 11:10
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