基于嵌入式系統(tǒng)的游戲程序設(shè)計(jì)

1、基于嵌入式系統(tǒng)的游戲程序設(shè)計(jì) 作者： 日期：13 個(gè)人收集整理 勿做商業(yè)用途基于嵌入式系統(tǒng)的游戲程序設(shè)計(jì)0  引  言隨著近年來計(jì)算技術(shù)、通信技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是互聯(lián)網(wǎng)的迅速普及和3C（計(jì)算機(jī)、通信、消費(fèi)電子）合一的加速，微型化和專業(yè)化成為發(fā)展的新趨勢(shì),嵌入式產(chǎn)品成為信息產(chǎn)業(yè)的主流.嵌入式系統(tǒng)被定義為以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ),軟件硬件可裁剪,適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)是面向用戶、面向產(chǎn)品、面向應(yīng)用.而廣泛用于制造工業(yè)、過程控制、通信、儀器、儀表等,消費(fèi)類產(chǎn)品,如果獨(dú)立于應(yīng)用自行發(fā)展,則會(huì)失去市場。嵌入式處理器在

2、功耗、體積、成本、可靠性、速度、處理能力、電磁兼容性等方面均受到應(yīng)用要求的制約，這些也是各個(gè)半導(dǎo)體廠商之間的競爭熱點(diǎn).嵌入式處理器的應(yīng)用軟件是實(shí)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)功能的關(guān)鍵。軟件要求固化存儲(chǔ)，軟件代碼要求高質(zhì)量、高可靠性。1  開發(fā)平臺(tái)一個(gè)完整的嵌人式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，設(shè)計(jì)中采用的硬件平臺(tái)為基于Intel Xscale架構(gòu)的PXA255開發(fā)板，CPU運(yùn)算速度為400 MHz，F(xiàn)LASH為32 MB容量的Intel Strata FLASH，SDRM容量為64 MB,USBSlave支持USB11,LCD支持640×480分辨率.由圖1可以看出，一個(gè)完整的嵌入式系統(tǒng)不僅包含有硬件

3、平臺(tái)，還有運(yùn)行于該硬件平臺(tái)的操作系統(tǒng)和基于該操作系統(tǒng)的應(yīng)用軟件，而嵌入式LinUX只是眾多嵌入式操作系統(tǒng)中的一個(gè).從20世紀(jì)80年代末開始，陸續(xù)出現(xiàn)了一些嵌入式操作系統(tǒng),例如比較著名的有Vxwork，pSOS，Neculeus,QNX，ECOS，LYNX，Palm OS和Windows CE，這些專用操作系統(tǒng)都是商業(yè)化產(chǎn)品，其高昂的價(jià)格使許多低端產(chǎn)品的小公司望而卻步；而且源代碼的封閉性也大大限制了開發(fā)者的積極性.另外，結(jié)合國內(nèi)實(shí)情,當(dāng)前國家對(duì)自主操作系統(tǒng)的大力支持，也為源碼開放的Linux推廣提供廣闊的發(fā)展前景。再者，對(duì)上層應(yīng)用開發(fā)者而言，嵌入式系統(tǒng)需要的是一套高度簡練，界面友善，質(zhì)量可靠，應(yīng)

4、用廣泛，易開發(fā)、多任務(wù)，并且價(jià)格低廉的操作系統(tǒng)?；谝陨锨闆r,采用嵌入式Linux操作系統(tǒng)作為開發(fā)的軟件平臺(tái)。2 交叉編譯工具鏈在嵌入式系統(tǒng)軟件的開發(fā)過程中，交叉編譯工具鏈?zhǔn)菢O為重要的一環(huán)，設(shè)計(jì)并制作良好的交叉編譯工具鏈?zhǔn)琼樌麑?shí)現(xiàn)軟件開發(fā)的重要保障。21 ARMLinux的gcc交叉工具鏈設(shè)計(jì)采用的Linux操作系統(tǒng)是經(jīng)過修改與裁剪的ARMLinux；使用的開發(fā)工具是非圖形開發(fā)工具gcc。gcc交叉編譯工具一般情況下需自行制作，制作方法較為簡單，這里不做詳細(xì)介紹。制作一條比較完整的ARMLinux gcc交叉工具鏈主要用到如下軟件包：binutils工具包(ftp：ftpgnuorg

5、gnubinutils);gcc編譯器(ftp：ftpgnuorggnugcc）；glibc函數(shù)庫（ftp：ftpgnuorggnuglibc)；glibc-linuxthreads包（ftp：ftpgnuorggnuglibe)；linux內(nèi)核（ftp：ftpkernleorgpublinuxkernel)。如果Linux內(nèi)核低于26版本，還應(yīng)下載相應(yīng)的內(nèi)核補(bǔ)丁。（ftp:ftparmlinuxorgukpublinuxarmkernelv24)22 SDL圖形庫為使程序運(yùn)行的界面更加友好和美觀,在設(shè)計(jì)中要使用到圖形函數(shù)接口，這就意味著要向前面的工具鏈(采用gcc工具鏈版本為332)添加第三

6、方的圖形函數(shù)庫.設(shè)計(jì)中采用的SDL（Simple DirectMedia Layer）圖形庫為免費(fèi)的跨平臺(tái)多媒體應(yīng)用編程接口，具有豐富的函數(shù)庫，便于開發(fā)者使用。221  SDL常用到的開發(fā)包（1）SDL_Image：提供顯示多種格式的圖像顯示接口，它支持bmp，png，jpeg，gif，tiff等；（2）SDL_Draw：提供畫點(diǎn)線圓等幾何圖形的接口（SDL_gfx也含有這樣的功能http：wwwferzkoppnetjoomlacontentview1914）；(3）SDL_ttf：提供顯示TTF文字的接口；（4）SDL_mixer：提供播放各種聲音文件的接口。把SDL編譯到工具鏈

7、用的并非PC機(jī)本身帶的gcc編譯器，而是要用到第21節(jié)已經(jīng)做好了的交叉編譯工具鏈.其中使用的pkg-Config工具版本要在0150版本或以上.SDL以及與SDL安裝相關(guān)或有依賴關(guān)系的軟件有:alsalib-1015，audiofile-026，esound-0238，freetype-219,jpegsrcv6b，libid3tag0151b，libmad0151b,libpng1222,madplay0152b，SDL-1212，SDL_draw1211，SDL_gfx2015，SDL_image126,sdl_mad-01，SDL_mixer-128，SDL_ttf209，tiff-38

8、2,tslib1 3，zlib123.222  交叉編譯的主要步驟主要步驟為：（1）設(shè)定環(huán)境變量:PREFIX為安裝目錄;CROSS為ARMLinux;PKG_CONFIG_PATH為pkgcon-fig的路徑；ARCH在這里設(shè)成ARM；HOST注意要是ARM-Linux，而不是i386-linux(這與前面做ARMLinux-gcc不一樣）；BUILD設(shè)置為i386linux。編譯時(shí)一定要指定CC，NM,AR等變量，讓它們跟交叉編譯器對(duì)應(yīng)的工具關(guān)聯(lián)起來，否則編譯時(shí)將會(huì)采用PC機(jī)Linux的gcc編譯器進(jìn)行編譯，不能達(dá)到交叉編譯的目的。(2）按順序依次編譯如下軟件：zlib編譯命令行

9、：configuresharedprefix=PREFIX；make；make install.freetype編譯命令行：configurehost=(HOST）build=（BUILD）-prefix=PREFIX；make；make install。libpng編譯命令行：configure host=$(HOST）build=（BUILD）-prefix=PREFIX;make；make install。libtiff編譯命令行：configurehost=（HOST)build=$（BUILD）-prefix=（PREFIX)usr-withoutx -enable-zlib

10、0; -with-zlib-includedir=（PREFIX）includewith-zlib-libdir=(PREFIX）libwithjpeginclude-dir=$(PREFIX)include -withjpeg-libdir=$（PREFIX)lib；make；make install。tslib編譯命令行:configure-host=（HOST）build=(BUILD)prefix=$（PREFIX）-cachefile=（ARCH)linuxcache  -sysconfdir=$(PREFIXetcenable-static ;make；make inst

11、all.Libmad編譯命令行：configurehost=$（HOST）-build=$（BUILD）-prefix=$(PREFIX)；make；make installlibid3tag編譯命令行：configure-host=（HOST）-build=$（BUILD)-prefix=(PREFIX）；make make installmadplay編譯命令行：configure-host=$（HOST)-build(BUILD)-prefix=$(PREFIX）;make；make installalsa編譯命令行：configure-host=(HOST）-build=$（BUILD

12、)prefix=$(PREFIX)-disable-esd-disablevideodi-rectfb；make;make install。audiofile編譯命令行:configure-host=$(HOST）-build=$(BUILD）-prefix=$(PREFIX）-disable-esddisablevideodi-rectfb；make；make install。esound編譯命令行：configure-host=$（HOST)build=$(BUILD）prefix=(PREFIX）-disable-esd-disable-video-di-rectfb;make；make

13、 install。SDL編譯命令行：configure-host=(HOST)-build=$（BUILD)prefix=$（PREFIX)-with-esdexec-prefix=(PREFIX)disablevideo-directfb；make；make install。sdl_image編譯命令行：configurehost=(HOST）-build=$(BUILD）prefix=(PREFIX）-withsdl-execprefix=(PREFIX）enable-sdhest；make；make install.sdl_tff編譯命令行：configure-host=$（HOST）-

14、build=$(BUILD)prefix=(PREFIX）with-freetype-execprefix=(PREFIX)；make;make install。sdl_draw編譯命令行：configure-host=（HOST）build=$(BUILD）prefix=$(PREFIX）-withsdlexecprefix=（PREFIX）；make；make installsdl_mixer編譯命令行:configure-host=$（HOST）-build=(BUIUD)-prefix=$(PREFIX)-withsdl-exec-prefix=（PREFIX）；make；make i

15、nstallsdl_mad編譯命令行:configure-host=(HOST）build$(BUILD)prefix=（PREFIX)-withsdl-execprefix=(PREFIX)；make；make install至此,整個(gè)工具鏈就制作完成，打包并做好備份。這個(gè)工具鏈并不限于只用于制作該工具的Linux操作系統(tǒng)上使用，同樣可用于別的Linux環(huán)境。3開發(fā)環(huán)境設(shè)置嵌入式系統(tǒng)通常為一個(gè)資源受限的系統(tǒng)，直接在嵌入式系統(tǒng)的硬件平臺(tái)上編寫軟件比較困難，有時(shí)甚至是不可能的。一般嵌入式軟件開發(fā)采用的辦法是先在通用計(jì)算機(jī)上編寫程序，然后通過交叉編譯,生成目標(biāo)平臺(tái)上可運(yùn)行的二進(jìn)制代碼格式，最后下載

16、到目標(biāo)平臺(tái)上的特定位置上運(yùn)行。僅安裝好Linux系統(tǒng)和開發(fā)工具，還沒有真正完成設(shè)計(jì)所需要的開發(fā)環(huán)境.SDL只是一個(gè)圖形的函數(shù)庫，它向上提供圖形函數(shù)接口，向下調(diào)用系統(tǒng)圖形引擎來畫圖。它支持的圖形引擎有很多，這里采用Linux內(nèi)核自帶的FrameBuffer，代碼簡潔，十分適用于嵌入式軟件開發(fā)。如果在開發(fā)板上的Linux的dev目錄及其子目錄下沒有找到fb0或fb1或其他類似名稱的設(shè)備時(shí)，則很有可能正在使用的內(nèi)核沒有FrameBuffer驅(qū)動(dòng).此時(shí)只能重新定制內(nèi)核,選擇對(duì)FrameBuffer支持和相關(guān)的驅(qū)動(dòng)，再進(jìn)行內(nèi)核編譯.4主要解決問題對(duì)于一個(gè)人機(jī)對(duì)弈的嵌入式五子棋游戲來說，主要應(yīng)解決圖形顯示

17、、人工智能算法、鍵盤事件處理3個(gè)問題。41  圖形顯示圖形顯示問題包括如何設(shè)計(jì)友好的人機(jī)交互界面；如何將光標(biāo)和棋子顯示在正確的位置上；如何在棋盤移動(dòng)光標(biāo)時(shí)去掉舊位置上的光標(biāo)痕跡;如何在光標(biāo)與棋子疊加時(shí)去除光標(biāo)痕跡;如何進(jìn)行下棋后的圖像處理問題；如何從方形圖片得到圓形棋子；如何進(jìn)行漢字的顯示問題等.由于采用的開發(fā)板LCD規(guī)格為640×480像素,根據(jù)這個(gè)規(guī)格設(shè)計(jì)所使用的背景圖片、黑棋子、白棋子、光標(biāo)。為了使界面更加友好，采用圖片字體顯示，而不使用SDL_ttf中的字體.棋盤與棋子采用3D效果，黑、白棋子與光標(biāo)三者的圖片大小一致,都是25×25像素，且背景色的色度空間

18、都選用RGB(255，0，255)，也就是粉紅色。通過調(diào)用SDL函數(shù)庫中的SDL_SetColorKey函數(shù)把粉紅色作為過濾色。因此在顯示這些圖片時(shí)，看不到粉紅色的背景，看起來就像圖片做了切割一樣。光標(biāo)在新的位置重畫后，即使使用SDL_UpdateRect函數(shù)把整個(gè)屏幕都刷新，原來的位置仍然還有光標(biāo)的圖像存在,一直到程序的退出.解決這個(gè)問題采用的辦法是當(dāng)光標(biāo)要在某個(gè)位置顯示時(shí),先把這個(gè)位置上與光標(biāo)圖片大小一樣的區(qū)域記錄起來,再顯示光標(biāo),當(dāng)光標(biāo)移動(dòng)時(shí)，把記錄起來的圖片重新畫回到原來的位置,然后在畫光標(biāo)之前記錄新的目標(biāo)區(qū)域，如此重復(fù).用上面的方法解決光標(biāo)的重畫還存在一些問題，也就是當(dāng)下棋時(shí)，光標(biāo)離

19、開這個(gè)位置時(shí)，使用下棋之前所記錄的圖片來重畫了這個(gè)位置，結(jié)果就是當(dāng)光標(biāo)離開時(shí)，這個(gè)位置的棋子突然消失。一個(gè)簡單而又實(shí)用的方法就是在選擇下棋時(shí)，同時(shí)把棋子畫到棋盤還有先前記錄區(qū)域的圖片上。這樣就算棋盤上的棋子擦掉了,還可以從記錄區(qū)域的圖片上將它重新畫出來。42  對(duì)弈算法對(duì)于一個(gè)對(duì)弈游戲來說，算法的智能性是非常重要的，但高智能的算法往往意味著要花費(fèi)更多的CPU資源和更多的內(nèi)存資源，而這兩項(xiàng)對(duì)嵌入式系統(tǒng)來說，往往都是非常缺乏的。由于嵌入式硬件資源的限制，使用了一個(gè)較簡單的算法.利用一個(gè)15×15的二維全局?jǐn)?shù)組來記錄下棋的情況，1表示是人下的棋子；2表示是機(jī)器下的棋子,0表示是空

20、位。當(dāng)機(jī)器下棋時(shí)，使用4個(gè)函數(shù)linex，liney，line45，linel35從水平、垂直、45°角、135°角4個(gè)方向搜索，遇到對(duì)手的棋子就把分?jǐn)?shù)加10。記錄每個(gè)方向上可下棋位置的分?jǐn)?shù)，選擇分?jǐn)?shù)高的位置下棋子。43鍵盤事件處理鍵盤事件響應(yīng)問題包含如何及時(shí)響應(yīng)鍵盤敲擊,如何得到鍵值，如何作出正確的響應(yīng)?？紤]到軟件的可移植性,沒有直接使用Linux系統(tǒng)的事件處理函數(shù)來處理鍵盤事件,而是采用SDL本身的鍵盤響應(yīng)事件函數(shù)，代碼簡潔清晰.5五子棋游戲設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)main主函數(shù)主要調(diào)用初始化函數(shù)InitGraph(）與控制函數(shù)GameControl（),這兩個(gè)都是全局函數(shù),返回類型

21、都是void。InitGraph（）主要進(jìn)行程序初始化和圖片裝載；GameControl（)是主要的游戲控制函數(shù)。51 InitGraph()函數(shù)InitGraph(）先調(diào)用SDL_Init(SDL_INIT_AUDI-OSDI_INIT_VIDEO)初始化一個(gè)終端屏幕，再使用SDL_SetVideoMode(640，480,16，SDL_SWSURFACE）把它設(shè)置成合適的模式。其中的“640，480”表示這是個(gè)640×480像素的屏幕；16代表的是色深。SDL中使用SDI_Surface結(jié)構(gòu)來記錄屏幕區(qū)域或圖片，過程用到的所有圖片都使用這個(gè)結(jié)構(gòu)來存取。SDL_CreateRGBS

22、urface函數(shù)用來創(chuàng)建一個(gè)SDL_Surface實(shí)例，而IMG_Load函數(shù)則可以把一張圖片裝載到一個(gè)SDI_Surface中去,接著使用SDL_SetColor-Key函數(shù)來設(shè)置透明色，這里把RGB(255,0，255）設(shè)置成透明色。因此，顯示出來的圖片中顏色為RGB（255，0，255）的區(qū)域都成了透明的。SDL_BlitSurface函數(shù)用來把一個(gè)SDL_Surface的某一部分或全部畫到另一個(gè)SDL_Surface上去.如果目標(biāo)SDL_Surface是屏幕，那就是要在屏幕上顯示此SDL_Surface，當(dāng)然要使用SDL_UpdateRect把這個(gè)區(qū)域刷新一下才能看到結(jié)果。因?yàn)榻?jīng)常要顯

23、示圖片和擦除圖片,所以這也比較麻煩,再加上要光標(biāo)移動(dòng)時(shí)不僅要畫出光標(biāo)，更是要在畫之前保存這塊區(qū)域的圖片。所以把SDL_BlitSurface包裝成一個(gè)可以保存區(qū)域圖片的畫圖函數(shù)-ShowPicture。52  GameControl()函數(shù)GameControl（)是程序的主要控制模塊。SDL_Event是記錄事件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，通過SDL_PollEvent(event）可以得到鍵盤和鼠標(biāo)事件。對(duì)event結(jié)構(gòu)的判斷可得到想要的按鍵值和按鍵的動(dòng)作.電腦下棋的位置主要是通過調(diào)用ComputerThink函數(shù)得到的。CornputerThink函數(shù)采用第42節(jié)的對(duì)弈算法，調(diào)用linex，liney，Iine45，line135對(duì)某個(gè)位置進(jìn)行水平、垂直、45°角和135°角4個(gè)方向的5個(gè)棋子