基于 FPGA 的飞机大战游戏系统设计

FPGA技术江湖

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第一部分 设计概述

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1.1 设计目的

     我们设计了一款基于 FPGA 的SEA开发板 的飞机大战游戏。飞机大战游戏是一款休闲益智类游戏，既简单又耐玩。在初始界面，我们有开始游戏、重新开始、皮肤选择和结束游戏四个选项。开始游戏后，玩家可以用游戏手柄方便的控制飞机在屏幕上向任意方向移动，通过躲避子弹和射击敌机得分，在屏幕左上角可以看到当前生命和得分。

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1.2 应用领域

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     最近的一些复古游戏网上商店吸引了许多喜欢老式电子游戏的买家。一些爱好者一直在收集复古游戏产品，一些普通玩家也开始收集旧式磁带和CD，还有小时候玩过的游戏机。

     虽然复古游戏只占全球 1090 亿美金游戏行业的一小部分，但确是非常有吸引力的缝隙市场。该游戏平台可以作为一个复古游戏机使用，经过后期加工改良，可以将游戏移植到专用游戏机或手机等设备上，供玩家使用。这款飞机大战游戏，可以放松心情，释放压力，提高反应能力。

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1.3 主要技术特点

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（1） 在 BRAM 资源较少的情况下，采用了图片压缩编码的方式，以较少的数据量来表示原来的像素矩阵。

（2） 我们编写了游戏的主菜单和控制逻辑，游戏功能丰富，界面美观。

（3） 我们外接了自制游戏手柄，可以直插在开发板上，方便地控制游戏。

1.4 关键性能指标

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（1） 游戏界面美观，飞机图标清晰，游戏动画显示流畅。

（2） 游戏手柄上的摇杆与按键灵敏度高、指令延迟小。

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1.5 主要创新点

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（1） 使用了自制游戏手柄，相比普通按键，能更方便地控制游戏，提升用户体验。

（2） 在板载 BRAM，资源较少的情况下，采用了图片压缩编码的方式，以较少的数据量来表示原来的像素矩阵。

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第二部分 系统组成及功能说明

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2.1 整体介绍

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     系统硬件由 SEA 开发板（型号 xc7s25ftgb196-1）、游戏手柄拓展板和 HDMI 显示屏组成。FPGA 读取按键和摇杆的状态，来控制游戏显示的内容， 其中，FPGA 通过 IIC 方式来读取摇杆的状态。游戏总体控制模块分为按键 功能控制、主菜单控制、游戏逻辑控制和文字图片信息显示控制四个方面。根据玩家不同的指令，HDMI 屏上显示相应的内容。

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2.2 各模块介绍

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根据总体系统框图，给出各模块的具体设计说明。

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（1） 游戏总体控制模块

按键功能控制：不同的按键对应不同的指令，该模块主要负责按键消抖与指令转化。

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主菜单控制：游戏初始界面的主菜单有开始游戏、重新开始、皮肤选择和结束游戏四个选项。可以通过按键上下移动光标，选择不同功能。

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游戏逻辑控制：该模块主要进行了游戏规则的设计。

显示模块：主要负责文字显示和飞机图标、子弹显示。

（2） HDMI 显示驱动模块：驱动 HDMI 屏，在屏上流畅的显示游戏界面。

（3） 游戏手柄驱动模块：驱动手柄上的 PCF8591 芯片，输出摇杆的位置状态。

（4） IIC 通信模块：实现游戏手柄和 FPGA 的通信，FPGA 读取 PCF8591 输出的数据。

第三部分 完成情况及性能参数

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     显示的菜单如图 3 所示，可以上下移动光标选择相应的功能。游戏界面如图 4 所示，实现了摇杆控制飞机朝任意方面移动。图片清晰，画面显示流畅，指令延时小，并且游戏规则正确，可以给玩家良好的游戏体验感。

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第四部分 总结可扩展之处

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A.利用板载的 esp32 模块，实现脱机下载。

B.可以存储一些其他游戏，设计个游戏选择菜单。

C.利用板载的蓝牙模块，实现联机游戏。

D.增加游戏音乐部分。

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xygongkui

FPGA现在是主流，功能也很强大