用STM32F103RCT6+0.96寸OLED模块(ssd1306 12864 SPI)+4×4矩阵键盘实现贪吃蛇游戏的实验

程序员文章站 2022-07-04 18:51:52

...

使用了STM32CubeMX及Keil（HAL库）
材料：stm32开发板、0.96寸OLED模块(ssd1306 12864 SPI)、4×4矩阵键盘、杜邦线、st-link

实验原理：

1、 OLED通过SPI2显示游戏画面（使用了某商家驱动，包括oled.c、oled.h、oledfont.h）

2、矩阵键盘实现按键事件判断（只用矩阵键盘行2、行3）
S11(上：w) S12( 下：s) S8( 左：a) S16( 右：d) S4( 确认：o)

3、贪吃蛇游戏的原理是普通的贪吃蛇游戏的算法

实验设计：

PA4 PA5 PA6 PA7输出低电平
PC4 PC5为下降沿触发外部中断，并且设置为上拉
一行中有按键按下则触发中断，进行消抖，然后把一行中4个按键对应的PA依次置为高电平，检测4个按键中哪个按键被按下

具体按图连接
用STM32F103RCT6+0.96寸OLED模块(ssd1306 12864 SPI)+4×4矩阵键盘实现贪吃蛇游戏的实验

OLED按照下图连

用STM32F103RCT6+0.96寸OLED模块(ssd1306 12864 SPI)+4×4矩阵键盘实现贪吃蛇游戏的实验

关于游戏：

蛇的最大长度为36个方块

关于贪吃蛇游戏画面：
1、标题界面（实现在play和help之间循环选择）
左边64×64部分为标题，右边64×64部分为菜单
2、帮助界面
提供帮助信息
3、游戏界面
左边64×64部分为游戏显示，右边64×64部分为分数显示
左边64×64部分留了宽度为4像素的空白，以及宽度为4像素的围墙

蛇由方块（8×8像素，填充部分为6×6像素）组成，撑满围墙内需要36块食物为一个方块（8×8像素，填充部分为2×2像素）

关于这个的贪吃蛇游戏的规则：

初始长度为3，方向为右
每秒移动1个长度单位（匀速）
通过按键，方向可以改变为蛇前进方向的左边或右边（有bug，在往新方向移动之前）
随机生成食物
吃到食物长度+1
碰到墙壁或身体结束游戏（失败）
【长度达到最长长度结束游戏（成功？）

实验过程：
1、测试OLED基本功能

商家给的驱动没有图片显示，于是写了个简单粗暴的图片显示函数，定义在oled.c里，顺便在oled.h中声明（图片取模后就存在一个数组里。。。我放在了oledfont.h里）

//画图

void OLED_PIC1616(const unsigned char pic[][16]){
	int i,j,k,temp;
	for(i=0;i<64;i++){
		for(j=0;j<16;j++){
			temp=pic[i][j];
			for(k=0;k<8;k++){
				OLED_DrawPoint(j*8+k,i,temp&0x80); //写好的设置单个像素是否填充的函数
				temp=temp<<1;

			}
		}
	}
	
}

图片取模方式如下（至于阴码、阳码，根据具体的效果来选）：

用STM32F103RCT6+0.96寸OLED模块(ssd1306 12864 SPI)+4×4矩阵键盘实现贪吃蛇游戏的实验

原图（阳码）：

用STM32F103RCT6+0.96寸OLED模块(ssd1306 12864 SPI)+4×4矩阵键盘实现贪吃蛇游戏的实验

显示效果：

2、测试矩阵键盘的功能
出现了按键时的抖动、释放可能多次触发了中断的问题

3、写代码测试

修复了一些bug

STM32CubeMX中的设置：

用STM32F103RCT6+0.96寸OLED模块(ssd1306 12864 SPI)+4×4矩阵键盘实现贪吃蛇游戏的实验

主要代码（以下只有USER CODE BEGIN里的代码）：

/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "oled.h"
#include <stdlib.h>
/* USER CODE END Includes */

/* USER CODE BEGIN PV */
/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
extern const unsigned char pic1[][16]; //title图片
extern const unsigned char pic2[][16]; //lose图片
extern const unsigned char pic3[][16]; //win图片
const uint16_t gpio[]={GPIO_PIN_4,GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_6,GPIO_PIN_7};
const char key5[]={'d','s','a','o'}; //d:right a:left w:up s:down o:ok
uint8_t scene=0; //0:title 1:help 2:game
uint8_t select=0; //0:run game 1:run help
uint8_t length=3; //蛇的长度
//以下坐标都是方块左上角坐标
uint8_t head_x=32; //头部方块x坐标
uint8_t head_y=24; //头部方块y坐标
uint8_t snake_x[36]={32,24,16}; //身体方块x坐标
uint8_t snake_y[36]={24,24,24}; //身体方块y坐标
uint8_t direction='d'; //方向
uint8_t food=1;//判断食物存在
uint8_t food_x;//食物x坐标
uint8_t food_y;//食物y坐标
char score[3];//分数（长度）【用于打印】
/* USER CODE END PV */

/* USER CODE BEGIN PFP */
/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void draw_food(void);
void draw_score(void);
void generateFood(void);
void snake_init(void);
uint8_t game(void);
void init_title(void);
/* USER CODE END PFP */

 /* USER CODE BEGIN 2 */
	__HAL_SPI_ENABLE(&hspi2);
	OLED_Init();//初始化OLED      
	srand(1);
	init_title();
  /* USER CODE END 2 */

/* USER CODE BEGIN 3 */
		
 if(scene==2){
	uint8_t flag;
	 snake_init();
	 while(1){            //游戏循环
		 HAL_Delay(1000);
		 flag=game();
		 if(flag==0){
			 OLED_PIC1616(pic2);
			 HAL_Delay(5000);
			 init_title();
			 scene=0;
			 break;
		 }
			else if(flag==2){
				OLED_PIC1616(pic3);
				HAL_Delay(5000);
				init_title();
				scene=0;
				break;
			 }
		 
		 
	 }
 }
  }
  /* USER CODE END 3 */

/* USER CODE BEGIN 4 */
//画出标题界面
void init_title(void){  
	OLED_Clear();
	OLED_PIC1616(pic1);
	OLED_ShowString(64,4,"play",16);
	OLED_ShowString(64,24,"help",16);
	OLED_ShowString(104,20*select+4,"<-",16);
}



//画食物
void draw_food(void){
	
	OLED_Fill(food_x+3,food_y+3,food_x+5,food_y+5,1);
}




//写分数
void draw_score(void){
		sprintf(score,"%d",length);
		OLED_ShowString(64,24,score,16);
}


//生成食物坐标
void generateFood(void){
	int i;
	do{
		food_x=8*(rand()%6)+8;
		food_y=8*(rand()%6)+8;
		for(i=0;i<length;i++){
				if(food_x==snake_x[i]&&food_y==snake_y[i]){
					break;
				}
		}
	}while(i<length);
}


//进入游戏进行初始化
void snake_init(void){
	int i;
	length=3; 
	head_x=32; 
	head_y=24; 
	snake_x[0]=32; 
	snake_x[1]=24;
	snake_x[2]=16;
	snake_y[0]=24;
	snake_y[1]=24;
	snake_y[2]=24;
	direction='d';
	generateFood();
	food=1;
	OLED_Clear();
	OLED_Fill(4,4,60,60,1);
	OLED_Fill(8,8,56,56,0);
	
	for(i=0;i<length;i++){
		OLED_Fill(snake_x[i]+1,snake_y[i]+1,snake_x[i]+6,snake_y[i]+6,1);
	}
	draw_food();
	OLED_ShowString(64,4,"length:",16);
	draw_score();
}


//游戏循环
uint8_t game(void){ 
	int i;
	//更改头部坐标
	switch(direction){
		case 'w':head_y-=8;break;
		case 's':head_y+=8;break;
		case 'd':head_x+=8;break;
		case 'a':head_x-=8;break;
	}
		
	//撞墙判断
	if(head_x==0||head_x==56||head_y==0||head_y==56){
		return 0;
	}
	
	//更改身体坐标
	for(i=length-1;i>=0;i--){
		snake_x[i+1]=snake_x[i];
		snake_y[i+1]=snake_y[i];
	}
		snake_x[0]=head_x;
		snake_y[0]=head_y;
	
	//撞身判断
	for(i=1;i<length;i++){
		if(head_x==snake_x[i]&&head_y==snake_y[i]){
			return 0;
		}
	}
	
	
	//吃判断
	if(head_x==food_x&&head_y==food_y){
		food=0;
		length++;
		if(length==36){ //长度最大，结束游戏
			return 2;
		}
		draw_score();
	}
	else{//若没有吃到，就消去最后一个方块
		OLED_Fill(snake_x[length],snake_y[length],snake_x[length]+8,snake_y[length]+8,0);
	}
	OLED_Fill(head_x+1,head_y+1,head_x+6,head_y+6,1); //画头
	
	
	//是否需要生成食物
	if(food==0){
		generateFood();
		draw_food();
		food=1;
	}
	
	
	return 1;
}


void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin){
	UNUSED(GPIO_Pin);
	char key='n';
	//确定键值
	if(GPIO_Pin == GPIO_PIN_4){
		HAL_Delay(50);
		if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC,GPIO_PIN_4) == 0){
				HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_SET);
				if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC,GPIO_PIN_4) == 1){
					key='w';
				}
				HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_RESET);	
				while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC,GPIO_PIN_4) == 0);
		}
		
	}
	else{
			HAL_Delay(50);
			if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC,GPIO_PIN_5) == 0){
				int i;
				for(i=0;i<4;i++){
					HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,gpio[i],GPIO_PIN_SET);
					if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC,GPIO_PIN_5) == 1){
						key=key5[i];
						HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,gpio[i],GPIO_PIN_RESET);
						break;
					}
					HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,gpio[i],GPIO_PIN_RESET);
				}
				while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC,GPIO_PIN_5) == 0);
			}
		}
	
		//根据界面进行不同的操作
		switch(scene){
			case 0://标题界面
				if(key=='w'||key=='s'){//选择
					OLED_Fill(104,20*select+4,120,20*select+20,0);
					if(select){select=0;}
					else{select=1;}
					OLED_ShowString(104,20*select+4,"<-",16);
				}
				if(key=='o'){//确认
					if(select){
						scene=1;
						OLED_Clear();
						OLED_ShowString(0,0,"normal play...",16);
					}
					else{
						scene=2;
					}
				}
				break;
			case 1://帮助界面
				if(key=='o'){//确认
					scene=0;
					init_title();
				}
				break;
			case 2://游戏界面
				switch(direction){//改方向
					case 'w':
					case 's':
						if(key=='a'||key=='d'){
							direction=key;
						}
						break;
					case 'a':
					case 'd':
						if(key=='w'||key=='s'){
							direction=key;
						}
						break;
				}
				break;
		}
		
}
/* USER CODE END 4 */

实验成果：

（↑还没赢过。。。）

基本实现了游戏功能，然而这个游戏还是有bug的（比如长按按键可以暂停、可以快速掉头进行自杀），暂时没改。

参考资料：普通的贪吃蛇游戏算法 http://blog.csdn.net/fengsser/article/details/8474331