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在2KB内存的单片机上实现的的俄罗斯方块

时间:10-19 10:36 阅读:955次
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简介：相对于五子棋，俄罗斯方块算法更是满天飞。我的代码还是相对好移植的，看起来也更清晰，方便学弟学妹们做编程小学期时移植。

一. 综述

相对于五子棋，俄罗斯方块算法更是满天飞。我的代码还是相对好移植的，看起来也更清晰，方便学弟学妹们做编程小学期时移植。不过要做就要做的有特色：它运行在软硬件由我们独立开发的平台上。以下是截图：

有如下特点：

跑在独立开发的平台上，平台为MSP430F149，内存2KB,频率8MHz 支持体感：可以通过左右倾斜来左右移动方块，还可以上下抖动改变方块形状 代码精简，方便移植 内存占用率极低 支持横屏和竖屏操作 支持等级:用户在达到一定分数后，等级会上升，从而方块下落速度变得更快 二. 系统设计

我们将问题细化为以下几个方面：

1. 方块的形状如何存储

俄罗斯方块总共有19种形状，每种形状都由四个小方块组成。如何高效存储这些方块的形状是个值得思考的问题。

上图介绍了存储方法：

我们用以下数组保存形状：

const unsigned char  BoxShape[19][9]=
{    
    
    { 1,0,0,1,1,1,2,1,1  },   
    { 1,0,1,1,2,1,1,2,2  },   
    { 0,0,1,0,2,0,1,1,3  },   
    { 1,0,0,1,1,1,1,2,0  },   
    
    { 1,0,2,0,1,1,1,2,5  },   
    { 0,0,1,0,2,0,2,1,6  },   
    { 2,0,2,1,2,2,1,2,7  },   
    { 0,0,0,1,1,1,2,1,4  },   
    
    { 1,0,2,0,2,1,2,2,9  },   
    { 2,0,0,1,1,1,2,1,10 },   
    { 1,0,1,1,1,2,2,2,11 },   
    { 0,0,1,0,2,0,0,1,8  },   
    
    { 0,0,0,1,1,1,1,2,13 },   
    { 1,0,2,0,0,1,1,1,12 },   
    
    { 2,0,1,1,2,1,1,2,15 },   
    { 0,0,1,0,1,1,2,1,14 },   
    
    { 1,0,1,1,1,2,1,3,17 },   
    { 0,1,1,1,2,1,3,1,16 },   
    
    { 1,0,2,0,1,1,2,1,18 } 
};

2. 如何解决各个方块的互相转换的顺序：

以上的数组已经解决了这一问题，多维数组的最后一位即该形状发生改变后的下一个形状。

3. 如何存储当前的画布信息

3. 如何解决碰撞问题：

这大概是算法当中最值得考虑的了，我们用以下四个函数解决：

所有的函数形参类似，它们的定义分别是：

XAxi,YAxi：存储当前形状的左上角的点在画布中的实际偏移量。

Data[][22]：存储的画布数据

Type:当前形状的ID(即BoxSharp的数组偏移量)

u8 Bottom_Anti(u8 XAxi ,u8 YAxi,u8  Data[][22],u8 Type)
{
    u8 i;
    u8 Value=1;
    for(i=0;i<4;i++)   
    {   
        if(Data[XAxi+BoxShape[Type][2*i]][YAxi+BoxShape[Type][2*i+1]+1]==1)   
            Value=0;
    }  
    return Value;     
}
u8 Right_Anti(u8 XAxi ,u8 YAxi,u8  Data[][22],u8 Type)
{
    u8 i;
    u8 Value=1; 
    
    for(i=0;i<4;i++)   
    {   
        if(Data[XAxi+BoxShape[Type][2*i]+1][YAxi+BoxShape[Type][2*i+1]]==1)   
            Value=0;
    }                 
    return Value;     
    
}
u8 Lift_Anti(u8 XAxi ,u8 YAxi,u8  Data[][22],u8 Type)
{
    u8 i;
    u8 Value=1; 
    
    for(i=0;i<4;i++)   
    {   
        if(Data[XAxi+BoxShape[Type][2*i]-1][YAxi+BoxShape[Type][2*i+1]]==1)   
            Value=0;
    }                 
    return Value;    
    
}
u8 Change_Anti(u8 XAxi ,u8 YAxi,u8  Data[][22],u8 *Type)
{
    u8 i;
    u8 Value=1; 
    for(i=0;i<4;i++)   
    {   
        if(Data[XAxi+BoxShape[BoxShape[*Type][8]][2*i]][YAxi+BoxShape[BoxShape[*Type][8]][2*i+1]]==1)   
            Value=0; //???????????    
    }   
    return Value;   
    
}

算法本身很清晰，分别检测四个方块在改变后的实际位置是否已经有墙壁或方块存在。这个属性用临时变量Value存储，默认为1，如发现碰撞，则赋值为0并返回。

4. 如何判断某一行已经被填充满并计分？

下面是代码，很简单，检测该行的10个方格是不是都填满了，若填满，则加分，并重新刷新LCD

void CheckMark(u8 *mark ,u8  Data[][22],u8 dir)
{
    u8 m,t,s;
    u8 tMark=0;
    
    for(m=20;m>2;m--)  
    {
        tMark=0;
        for(t=1;t<11;t++)
        {
            if(Data[t][m]==1)
                tMark++;
        }
        if(tMark==10)
        {
            for(t=m;t>2;t--)
            {
                for(s=1;s<11;s++)
                {
                    Data[s][t]= Data[s][t-1];
                }
            }
            m++;
            TotalRefreshLCD(Data,dir);
            delay_ms(200);
            (*mark)++;
        }          
    }
}

5. 如何产生方块？并检查方块已经顶到头？

代码如下：（值得讨论的是，在单片机中如何产生随机数？）

void GenerateBox(u8 *XAxi ,u8 *YAxi,u8 *Type,u8 Data[][22],u8 *FailFlag)
{
    u8 temp;
    *XAxi=5;
    *YAxi=2;
    *Type=random(0,18);  //产生随机数
    
    for(temp=2;temp<10;temp++)
    {
        if(Data[temp][2]==1)   //若在画布上的第3行出现方块，则失败
        {
            *FailFlag=2;
            return;
        }
    }    
    
}

好了，这些核心问题我们都讨论完了，下面讨论核心流程。

三 . 核心处理流程

若加上全部处理，包括刷新界面，显示欢迎界面，显示失败和分数界面，那么还是很冗长的。这些对于实现核心算法无益，我们也不需要关心。

下面是流程图：

主要操作代码如下，使用了状态机，请注意看OS_func_state==1的流程，这是系统在运行时的主要流程。

主要核心操作流程

复制代码

u8 TerisBrick()
{
    u8 grade=0,mark=0;
    u8 GameGUIData[12][22];
    u8 KeyTemp;
    u8 XAxi,YAxi,Type,OriGrade=0;

        TickControlEN=1;
    u8* temp[2];
    u8 dir=0;
    
    temp[0]="竖版游戏模式";
    temp[1]="横版游戏模式";
         if(AccControlEN==1)
                        {
                          
                            ADXL345Init(0);
                        }
      
    
    
    while(OS_func_state<10)
    {
        switch(OS_func_state)
        {
        case 0:
            GUI_GameOpen("俄罗斯方块",&grade);
            
            OriGrade=grade;
            dir=ListGUI(temp,"选择游戏方向",2);  //dir 表征运动方向，0：横版，1竖版
            dir--;
            Clear_Screen();
            OS_func_state=1;
            
            break;
        case 1:
            
            TerisBrickInit(GameGUIData,12,22);
            _EINT();
            SetPaintMode(1,COLOR_Black);
            if(dir==0)
            {
                Rectangle(30,22,110,190,1);
                
            }
            else
                Rectangle(22,32,232,132,1);  
            PutString(275,70,"grade");
            PutString(275,110,"mark");
            Lcd_disp(2,200,"左右方向键移动，下键加速，上改变形状");  
            while(OS_func_state==1)
            { 
                          back_light=back_light_set;
                          FontSetTotal(COLOR_Black);
            
            NumberDis(275,90,grade,3,1);
            NumberDis(275,130,mark,3,1);
            GenerateBox(&XAxi,&YAxi,&Type,GameGUIData,&OS_func_state);
            while(Bottom_Anti(XAxi,YAxi,GameGUIData,Type))
            {       key_data=KEYNULL;
            ShowBoxGUI(XAxi,YAxi,Type,1,dir);    
                        if(AccControlEN==1)
                        {
                          ADXL345ReadData();
                          ADXL345ShowData(0);
                          L3G4200DReadData();
                          L3G4200DShowData();
                        }
            if(KeyTemp==KEYDOWN_DOWN)
                delay_ms(150);
            else 
                delay_ms(500-70*grade);
            
            ShowBoxGUI(XAxi,YAxi,Type,0,dir);    
            YAxi++;
            if(AccControlEN==1)
                        {
                              if(dir==0)  //横版
                          {
                            if(AccX>3)
                              key_data=KEYLEFT_UP    ;
                             else if(AccX<-3)
                              key_data=KEYRIGHT_UP  ;
                             if(GyroY>400||GyroY<-400)
                             {
                               key_data=KEYUP_UP  ;
                                 delay_ms(200);
                             }
                               
                          }
                          else
                          {
                             if(AccY>3)
                              key_data=KEYLEFT_UP    ;
                             else if(AccY<-3)
                              key_data=KEYRIGHT_UP  ;
                               if(GyroX>400||GyroX<-400)
                               {
                               key_data=KEYUP_UP  ;
                               delay_ms(200);
                               }
                            
                          }
                        }
            switch(key_data)
            {
            case KEYLEFT_UP    :
                if(Lift_Anti(XAxi,YAxi,GameGUIData,Type)!=0)
                    XAxi--;
                break;    
            case KEYRIGHT_UP  :
                
                if(Right_Anti(XAxi,YAxi,GameGUIData,Type)!=0)
                    XAxi++;
                
                break;
            case KEYUP_UP  :
                if(Change_Anti(XAxi,YAxi,GameGUIData,&Type)!=0)
                    Type=BoxShape[Type][8];
                break;
            case KEYDOWN_UP  :
                
                if(Bottom_Anti(XAxi,YAxi,GameGUIData,Type))
                    YAxi++;
                break;
                
            case KEYCANCEL_UP    :
                if(MessageGui("提示信息","是否跳出?",1)==1)
                {
                                         TickControlEN=1;
                    OS_func_state=2;
                    return 1;
                }
                else
                    TotalRefreshLCD(GameGUIData,dir);
                break;
                
            }
            KeyTemp=key_data;
                        key_data=KEYNULL;
            }
            
            for(u8 t=0;t<4;t++)
            {
                GameGUIData[XAxi+BoxShape[Type][2*t]][YAxi+BoxShape[Type][2*t+1]]=1;
            }
            ShowBoxGUI(XAxi,YAxi,Type,1,dir);    
            CheckMark(&mark,GameGUIData,dir);
            grade=OriGrade+mark/10;
            
            } 
            
            break;
        case 2:
            if(mark==0)
                MessageGui("超级菜鸟","学习下游戏规则",0);
            else if(mark>0&&mark<10)
                MessageGui("初学者","你还要加油哦",0);
            else if(mark>9&&mark<20)
                MessageGui("中级水平","哥们你很牛逼",0);
            else if(mark>19&&mark<30)
                MessageGui("高级水平","无敌哥！膜拜",0);
            else
                MessageGui("超级无敌","不是一般人！！",0);
            if( MessageGui("提示信息","是否继续",1)==1)
                OS_func_state=0;
            else 
            {
                          TickControlEN=1;
                OSTaskClose();
                
            }
            break;
            
        }
        }
        
        return 1;
        
        
        
}

复制代码

四. 其他模块

其他模块主要包括界面显示，分数显示，方块显示和键盘输入等。考虑到和平台相关，因此不具备移植性，贴在下面仅供参考。

1. 初始化界面绘图画布数组，主要是建立“围栏”

void TerisBrickInit(u8  Data[][22],u8 i,u8 j)
{
    
    u8  a,b;
    for(b=0;b<i;b++)
    {
        for(a=0;a<j;a++)
            Data[b][a]=0;
    }
    for(b=0;b<j;b++)
    {
        Data[0][b]=1;
        Data[11][b]=1;
    }
    for(a=0;a<i;a++)
    {
        Data[a][0]=1;
        Data[a][21]=1;
    }
    
    
}

2. 绘制方块和刷新界面

绘制界面和方块

复制代码

void  ControlBox(u8 x,u8 y,u8 mood,u8 dir)
{
    //dir指出方向，0,为横版，1为竖版
    if(mood==1)
    {       SetPaintMode(0,COLOR_Black);
    if(dir==1) 
        Rectangle(22+10*y,22+10*x,32+10*y,32+10*x,1);
    else 
        
        Rectangle(22+8*x,22+8*y,30+8*x,30+8*y,1);
    SetPaintMode(0,COLOR_Red);
    if(dir==1) 
        Rectangle(23+10*y,23+10*x,31+10*y,31+10*x,1);
    else
        Rectangle(23+8*x,23+8*y,29+8*x,29+8*y,1);
    }
    
    else
    {
        SetPaintMode(1,COLOR_Black);
        if(dir==1) 
            
            Rectangle(22+10*y,22+10*x,32+10*y,32+10*x,1);
        else
            Rectangle(22+8*x,22+8*y,30+8*x,30+8*y,1);
        
    }
    
}
void TotalRefreshLCD(u8  Data[][22],u8 dir)
{
    u8 t,s;
    SetPaintMode(1,COLOR_Black);
    if(dir==0)
        
        Rectangle(30,22,110,190,1);
    
    
    else
        Rectangle(22,32,232,132,1);  
    
    
    for(t=1;t<11;t++)
    {
        for(s=2;s<21;s++)
        {
            if(Data[t][s]==1)
                ControlBox(t,s,1,dir);
        }
    }
    
}

复制代码

五. 总结

本科一年级时候写过一个俄罗斯方块，代码冗长可读性极差，各种判断和奇怪的变量，最后还有一堆BUG。 这套代码算是对当时愚蠢的我的补偿吧，其实写的也不怎么地。比如，画布大小必须是22*12么？为什么不可变？

蛮想把我开发的这套系统拿出来给大家分享的，可惜自制硬件就是这样：给自己带来了快乐，给别人带来了开发和移植的麻烦。

说多了，呵呵

标签 ：
单片机俄罗斯方块编程移植
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期待
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