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1、 基于ARMCortexM4的改进贪吃蛇游戏设计及开发 摘 要：文章采用ARM Cortex-M4的TM4C1294系列微处理器，在CCSv6.0开发环境下，介绍基于改进贪吃蛇的游戏开发和系统各个模块的功能实现，包括矩阵键盘模块、TFT液晶显示模块、TFT LCD触摸屏模块、ADC模块以及米字管模块。实验结果表明，该系统的人机交互性能强，功能扩展性优异，对今后的游戏开发有一定的指导意义。关键词：Cortext-M4；贪吃蛇游戏；游戏设计；模块实现；CCSv6.0引言基于ARM Cortex-M4处理器的TM4C1294系列微处理器具有高效的信号处理及浮点运算功能1，外设满足开发要求，包括120
2、MHz的ARM CortexM4F微处理器外核、系统控制及外设、高速ADC、多种串行通信功能和TFT液晶等等2。经典传统的贪吃蛇游戏3，4缺乏创新，人机交互能力差，缺少即时反馈信息。针对传统贪吃蛇游戏设计的不足，以及能具体阐述基于Cortex-M4的游戏开发思路、流程和方法，本文提出一种改进的贪吃蛇游戏设计及开发。1 系统整体设计方案1.1 系统整体结构本文系统以ARM Cortex-M4为主控制器，负责控制系统的各个模块，包括TFT液晶模块，矩阵键盘模块，米字管模块，ADC模块，TFT LCD触摸屏模块，蜂鸣器警报和GPIO流水灯模块等等。1.2 系统整体设计思路1.2.1 基本贪吃蛇功能设
3、计。蛇体从默认方向开始移动，通过矩阵键盘5按键改变蛇的运动方向，按键7、5、2、10，分别对应上、下、左、右四个方向。矩阵按键采用软件循环扫描的方式识别按键，同时具备软件消抖功能。食物在随机的位置产生，有效范围根据游戏难度可以自由设定，蛇头进入该范围则身体加长。游戏结束的判断条件，蛇头碰到区域边界、障碍物或自身。蛇体和食物的显示依靠LCD显示屏模块实现，由OTM4001A控制芯片驱动。1.2.2 改进贪吃蛇模块设计思路。基于矩阵键盘的按键识别，设计中间按键6，负责游戏的开始和暂停。利用I2C总线对PCA9557芯片进行操作，控制四个米字管模块显示当前获得分数。ADC采样通道PD7的模拟量，可以
4、通过波动滚轮得到不同的输入电压，计算出蛇体的速度。TSC2046芯片控制TFT LCD触摸屏6，工作于12位差分模式，读取x轴测量值和y轴测量值，再通过SSI分别读取x、y轴方向的转换数据，实时调整目标食物数量。利用高速并行EPI总线控制OTM4001A芯片，在TFT液晶上显示贪吃蛇的游戏界面，具有丰富的色彩和形状，替代传统的黑白界面。LED流水灯和蜂鸣器提醒功能。当游戏结束时，触发定时器中断，在3s后蜂鸣器自动结束响声。综上所述，本文改进贪吃蛇的开发功能丰富，实现功能如下：暂停与继续、触摸屏改变游戏目标食物值、通过滚轮实时改变速度、错误按键响应处理、米字管实时显示分数、障碍物躲避功能、LED
5、流水灯和蜂鸣器等等。2 系统模块功能软件设计本文采用CCSv6.0开发环境，能完成系统的软件開发，提供一整套的程序编制、维护、编译和调试环境。因为具备简洁的用户界面，高级代码编辑器和GUI框架，是一款非常好用且受欢迎的开发工具。2.1 传统贪吃蛇的功能软件设计（1）蛇体移动。定义存储蛇身的结构数组snake100，包括节点x、y坐标。移动过程中删除尾节点，依次把snake100中的每个节点向前一节点移动，然后在当前方向的蛇头位置前添加节点，即实现移动。（2）检测蛇体吃到食物。蛇头与食物未碰撞，则只需要执行移动操作；碰撞，则表示吃到食物，在蛇头的前方添加一个节点，使蛇体长度增长。（3）在随机位置
6、产生新的食物。利用伪随机数种子产生新的食物位置，每次在蛇体吃到食物后刷新食物位置。（4）障碍物或边界与蛇头发生碰撞，结束游戏。2.2 改进贪吃蛇的功能软件设计游戏暂停功能。当按下“6”键时，若游戏已经开始且蛇体在移动，则使当前按键为无效按键，使游戏暂停；若要使蛇体继续移动，使当前按键为当前方向。米字管显示当前获得食物数量。先设置米字管管选信号，依次对四个米字管选择相应码段，即低八位、高八位的数字信号。波动滚轮实时控制蛇体的速度。利用ADC模块可以实时控制贪吃蛇的速度，先采样通道PD7的模拟量，转换后的数字量是0-4096，则蛇体速度V=timeDelay-，调整延迟函数则改变蛇体速度。3 系统
7、测试及结果经过CCSv6.0环境编译、链接和下载，实验结果如图1所示：实验表明，本文算法在TM4C1294开发板上测试正确，人机交互能力强，对游戏开发有指导意义。4 结束语本文针对传统的贪吃蛇实验，基于ARM Cortext-M4的TM4C1294系列微处理器，在CCSv6.0编译环境下提出一种改进贪吃蛇游戏。在传统的贪吃蛇移动、食物刷新和碰障碍物失败的设计思路下，开发ADC采样实时控制蛇体速度，米字管显示分数，TFT LCD触摸调整目标分数，游戏暂停和继续，TFT液晶显示功能。经实验，该系统的人机交互性能强，游戏功能扩展优异，对今后的游戏开发具有指导意义。参考文献1蔡伯峰，王宜怀.基于ARM
8、 Cortex-M4的构件化汇编框架的研究J.计算机测量与控制，2016（10）：138-141.2王超艺.基于Cortex-M4内核的Kinetis微控制器的应用研究D.苏州：苏州大学，2011.3贺敬凯.基于FPGA平台的贪吃蛇游戏开发研究J.深圳信息职业技术学院学报，2015（03）：17-21.4何志敏，谢杰.基于FPGA的贪食蛇游戏设计J.现代电子技术，2014，（18）：105-106+109.5梁显思，刘炜.基于ARM的矩阵键盘设计及其linux驱动实现J.电子世界，2013（21）：84-85.6孙林军，贺锋涛.基于ARM的TFT-LCD液晶显示图像控制系统研究J.黄冈师范学院学报，2012（03）：41-45. -全文完-
