Визуальная электроника

Login Form

Первый проект для VE-LCMXO27000HC. Часть 3.

По доброй традиции, в третьей части проекта для нашей платы VE-LCMXO27000HC мы создадим видео игру. За основу возьмем проект PONG game on Nexys3, in Verilog. В основу этого дизайна заложена идея знаменитой игры PONG. Которая является одной из самых ранних аркадных видео игр, это теннисная спортивная игра с использованием простой двухмерной графики. До него были и другие видео игры, такие как Computer Space, однако PONG стал первой достаточно популярной видео игрой. В состав проекта входят следующие файлы:

  • top.v - модуль верхнего уровня, выполняет роль связующего между остальными модулями
  • clk_pixel.v - генератор тактовой частоты 25 МГц, для VGA сигнала
  • clk_test.v - модуль тестбенча тактовой частоты 25 МГц, для VGA сигнала
  • debounce.v - антидребезг для кнопок
  • vga_sync.v - генератор VGA сигналов
  • sync_test.v - модуль тестбенча генератора VGA сигналов
  • timer_1ms.v - генератор 1 мс. импульсов
  • graphic.v - собственно сама игра

Самым интересным файлом является graphic.v, рассмотрим его подробнее:

Verilog Code:
  1. `timescale 1ns / 1ps
  2.  
  3. // show pixel(x, y) on the screen
  4. module graphic(
  5.     input wire  clk, reset,
  6.     input wire  [1:0]  miao,
  7.     input wire  [10:0] x, y,
  8.     input wire  [1:0]  btn1, btn2,
  9.     output wire [7:0]  rgb
  10. );
  11.  
  12.     // colors: [B1 B2 G1 G2 G3 R1 R2 R3]
  13.     localparam COLOR_BG   = 8'b01001000;
  14.     localparam COLOR_BALL = 8'b11011101;
  15.     localparam COLOR_LINE = 8'b11100001;
  16.     localparam COLOR_LBAR = 8'b10010111;
  17.     localparam COLOR_RBAR = 8'b00101011;
  18.     localparam COLOR_NULL = 8'b00000000;
  19.  
  20.     // sizes
  21.     reg [10:0] BAR_H   = 11'd60;
  22.     reg [10:0] BAR_W   = 11'd5;
  23.     localparam BALL_R  = 11'd5;
  24.     localparam L_BOUND = 11'd60;
  25.     localparam R_BOUND = 11'd580;
  26.     localparam U_BOUND = 11'd40;
  27.     localparam D_BOUND = 11'd440;
  28.  
  29.     // velocities
  30.     localparam BAR_V  = 10'd1;
  31.     localparam BALL_V = 10'd1;
  32.  
  33.     // initialize values
  34.     reg [10:0] ball_x, ball_y, lbar_y, rbar_y;
  35.     reg ball_move_x, ball_move_y;
  36.     reg [5:0] lscore, rscore;
  37.     initial begin
  38.         ball_x = 11'd320;
  39.         ball_y = 11'd240;
  40.         lbar_y = 11'd240;
  41.         rbar_y = 11'd240;
  42.         ball_move_x = 1'b1;
  43.         ball_move_y = 1'b1;
  44.         lscore = 1'b0;
  45.         rscore = 1'b0;
  46.     end
  47.  
  48.     reg [7:0] rgb_now;
  49.     wire clk_frame = (x == 0 && y == 0);
  50.     always @(posedge clk) begin
  51.  
  52.         if (clk_frame) begin
  53.             // controls
  54.             if (btn1[0] && lbar_y > U_BOUND + BAR_H / 2) lbar_y = lbar_y - BAR_V;
  55.             if (btn1[1] && lbar_y < D_BOUND - BAR_H / 2) lbar_y = lbar_y + BAR_V;
  56.             if (btn2[0] && rbar_y > U_BOUND + BAR_H / 2) rbar_y = rbar_y - BAR_V;
  57.             if (btn2[1] && rbar_y < D_BOUND - BAR_H / 2) rbar_y = rbar_y + BAR_V;
  58.  
  59.             if (miao[0]) BAR_H  = 11'd150;
  60.             else BAR_H  = 11'd60;
  61.             if (miao[1]) BAR_W  = 11'd20;
  62.             else BAR_W  = 11'd5;
  63.             if (reset) begin
  64.                 lscore = 0;
  65.                 rscore = 0;
  66.             end
  67.  
  68.             // ball move
  69.             if (ball_move_x) ball_x = ball_x + BALL_V;
  70.             else ball_x = ball_x - BALL_V;
  71.             if (ball_move_y) ball_y = ball_y + BALL_V;
  72.             else ball_y = ball_y - BALL_V;
  73.  
  74.             // coliision detect
  75.             if (ball_y <= U_BOUND + BALL_R || ball_y >= D_BOUND - BALL_R)
  76.                 ball_move_y = ~ball_move_y;
  77.             if (ball_x == L_BOUND + BAR_W + BALL_R &&
  78.                 ball_y + BALL_R >= lbar_y - BAR_H / 2 && ball_y - BALL_R <= lbar_y + BAR_H / 2)
  79.                 ball_move_x = ~ball_move_x;
  80.             if (ball_x == R_BOUND - BAR_W - BALL_R &&
  81.                 ball_y + BALL_R >= rbar_y - BAR_H / 2 && ball_y - BALL_R <= rbar_y + BAR_H / 2)
  82.                 ball_move_x = ~ball_move_x;
  83.  
  84.             // bound detect
  85.             if (ball_x < 3 || ball_x > 637) begin
  86.                 if (ball_x < 3)
  87.                     rscore = rscore + 1'b1;
  88.                 else if (ball_x > 637)
  89.                     lscore = lscore + 1'b1;
  90.                 ball_x = 320;
  91.                 ball_y = 240;
  92.                 ball_move_x = (rscore > lscore);
  93.                 ball_move_y = 1'b1;
  94.             end
  95.         end
  96.  
  97.         if (x >= 0 && y >= 0 && x < 640 && y < 480) begin
  98.  
  99.             rgb_now <= COLOR_BG;
  100.  
  101.             // border
  102.             if ((y == 40 || y == 440) && (x >= L_BOUND && x <= R_BOUND))
  103.                 rgb_now <= COLOR_LINE;
  104.  
  105.             // bars
  106.             if ((x >= L_BOUND && x <= L_BOUND + BAR_W) &&
  107.                 (y >= lbar_y - BAR_H / 2 && y <= lbar_y + BAR_H / 2))
  108.                 rgb_now <= COLOR_LBAR;
  109.             if ((x >= R_BOUND - BAR_W && x <= R_BOUND) &&
  110.                 (y >= rbar_y - BAR_H / 2 && y <= rbar_y + BAR_H / 2))
  111.                 rgb_now <= COLOR_RBAR;
  112.  
  113.             // ball
  114.             if ((x >= ball_x - BALL_R && x <= ball_x + BALL_R) &&
  115.                 (y >= ball_y - BALL_R && y <= ball_y + BALL_R))
  116.                 rgb_now <= COLOR_BALL;
  117.  
  118.             // score
  119.             if (x >= 6 && x <= 12)
  120.                 if (y / 6 % 2 == 1 && lscore > y / 6 / 2)
  121.                     rgb_now <= COLOR_LBAR;
  122.             if (x >= 628 && x <= 634)
  123.                 if (y / 6 % 2 == 1 && rscore > y / 6 / 2)
  124.                     rgb_now <= COLOR_RBAR;
  125.  
  126.         end else begin
  127.             // outside of the display area, fill black
  128.             rgb_now <= COLOR_NULL;
  129.         end
  130.     end
  131.  
  132.     assign rgb = rgb_now;
  133.  
  134. endmodule

Данный модуль реализует три основных функции, необходимых для реализации нашей игры: опрашивает клавиши управления, реализует логику игры и осуществляет формирование изображения игровых объектов.

Сопоставим выводы нашего проекта, с реальными выходами нашей платы:

Таблица выводов

Для управления игровым процессом, реализуем управление выводами нашего контроллера по USB порту. Для этого в функции инициализации портов static void GPIO_Init() добавим инициализацию битов 7-4 порта D:

C++ Code:
  1. SIM_SCGC5 |= SIM_SCGC5_PORTD_MASK;
  2.  
  3. /* FPGAs port settings */
  4. PORTD_PCR7 =  PORT_PCR_MUX(1);
  5. PORTD_PCR6 =  PORT_PCR_MUX(1);
  6. PORTD_PCR5 =  PORT_PCR_MUX(1);
  7. PORTD_PCR4 =  PORT_PCR_MUX(1);
  8.  
  9. GPIOD_PDDR |= (1<<7);
  10. GPIOD_PDDR |= (1<<6);
  11. GPIOD_PDDR |= (1<<5);
  12. GPIOD_PDDR |= (1<<4);

Также изменим функцию обработки принятого USB пакета:

C++ Code:
  1. /******************************************************************************
  2.  *
  3.  *    @name       Virtual_Com_App
  4.  *
  5.  *    @brief      Implements Loopback COM Port
  6.  *
  7.  *    @param      None
  8.  *
  9.  *    @return     None
  10.  *
  11.  *****************************************************************************
  12.  * Receives data from USB Host and transmits back to the Host
  13.  *****************************************************************************/
  14. static void Virtual_Com_App(void)
  15. {
  16.     static uint_8 status = 0;
  17.     /* Loopback Application Code */
  18.     if(g_recv_size)
  19.     {
  20.     	/* Copy Received Buffer to Send Buffer */
  21.     	for (status = 0; status < g_recv_size; status++)
  22.     	{
  23.     		g_curr_send_buf[0]='С';
  24.     		g_curr_send_buf[1]='и';
  25.     		g_curr_send_buf[2]='м';
  26.     		g_curr_send_buf[3]='в';
  27.     		g_curr_send_buf[4]='о';
  28.     		g_curr_send_buf[5]='л';
  29.     		g_curr_send_buf[6]='=';
  30.     		g_curr_send_buf[status+7] = g_curr_recv_buf[status];
  31.  
  32. 			//Управление битом 7 порта D
  33.     		if(g_curr_recv_buf[0]=='q'){GPIOD_PSOR = 1 << 7;} 
  34.     		else{GPIOD_PCOR = 1 << 7;}
  35. 			//Управление битом 6 порта D
  36.     		if(g_curr_recv_buf[0]=='a'){GPIOD_PSOR = 1 << 6;} 
  37.     		else{GPIOD_PCOR = 1 << 6;}
  38. 			 //Управление битом 5 порта D
  39.     		if(g_curr_recv_buf[0]=='p'){GPIOD_PSOR = 1 << 5;}
  40.     		else{GPIOD_PCOR = 1 << 5;}
  41. 			//Управление битом 4 порта D
  42.     		if(g_curr_recv_buf[0]=='l'){GPIOD_PSOR = 1 << 4;} 
  43.     		else{GPIOD_PCOR = 1 << 4;}
  44.  
  45.     	}
  46.     	g_curr_send_buf[status+7]='\r';
  47.     	g_curr_send_buf[status+8]='\n';
  48.  
  49.     	g_send_size = g_recv_size+9;
  50.     	g_recv_size = 0;
  51.     }
  52.     if(g_send_size)
  53.     {
  54.         /* Send Data to USB Host*/
  55.         uint_8 size = g_send_size;
  56.         g_send_size = 0;
  57.         status = USB_Class_CDC_Interface_DIC_Send_Data(CONTROLLER_ID,
  58.         g_curr_send_buf,size);
  59.         if(status != USB_OK)
  60.         {
  61.             /* Send Data Error Handling Code goes here */
  62.         }
  63.     }
  64.  
  65.     return;
  66. }

Как не трудно догадаться, теперь для управления нашей игрой используются клавиши q,a,p,l. Ну и по традиции видео и исходники:

Проект игры PONG для FPGA: pong_game.zip

Проект управление по USB для микроконтроллера: usb_mk20_rom.zip

Добавить комментарий
Защитный код
Обновить