《推荐系统实践》二刷开始,顺便做个规划

作为大三学生,为了即将到来的校园招聘季,我正在积极准备,通过阅读专业书籍如《推荐系统实践》来提升自己的技术水平,并计划通过实践项目加强信息管理和编程能力。

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大三上学期开学时看了好几本比较感兴趣的书,包括吴军的《浪潮之巅》、《数学之美》还有项亮的《推荐系统实践》。里面讲的很多东西都和专业所学有联系,或者和当前的互联网以及技术发展有关。今天晚上又把《推荐系统实践》拿出来看,这次打算有选择地做一些笔记,每天在博客上记录下来。


距离九月份校招只有短短半年,这半年要做的事情很多,现在心里已经有了目标,也大致了解了互联网公司技术岗位的要求,感觉自己在基础知识和项目实战上都还较为欠缺。这个学期课比较少也都没有什么难度,所以精力可以放在为找工作所做的准备上。只想着半年以后怎么样是没用的,做青天白日梦也是没有用的,现在就要开始学习研究怎么写简历,一点点把计算机相关的系统知识掌握扎实,然后利用Java来做手上这篇论文的实证,尝试来做信息的分类聚类,提高自己在信息管理方面的优势。


开学以来,一直坚持的事情是每天晚上坚持跑步30分钟,接下来要坚持的事情还有:每天阅读优快云上的优秀博客、每天关注微信公众号上的互联网科技以及财经相关信息、每天在博客上记录一天内所看所学。最好再研究一下GitHub到底怎么用,后面可以尝试把上学期技术课程的期末作业代码整理上传。


之前纠结了很长时间到底是考研还是工作,现在看来,不管怎样,都要用心付出,合理规划时间,一旦目标确定,就不要再给自己后悔和回头的机会了。



<think>我们注意到用户的需求存在一个根本性的问题:Quartus是FPGA开发工具,而STM32F103是ARMCortex-M3微控制器。通常,STM32开发使用Keil、IAR或STM32CubeIDE等工具。用户要求使用Quartus13.0设计贪吃蛇游戏,这只有在以下两种情况下可行:1.用户有一个FPGA与STM32协同工作的系统(例如FPGA作为协处理器或显示控制器)2.用户误解了工具链,实际想用STM32开发工具根据用户引用[1]和引用[3]的内容,用户似乎有FPGA和STM32协同工作的经验(如频率计设计),并且知道如何用Quartus给FPGA下载程序。因此,我们假设用户有一个包含STM32F103和FPGA(如AlteraCyclone系列)的开发板,并且FPGA与液晶屏连接,STM32通过某种接口(如SPI或FSMC)与FPGA通信。因此,我们将设计分为两部分:1.STM32部分:运行主程序(贪吃蛇游戏逻辑)并读取四个按键2.FPGA部分:接收STM32发送的显示数据,驱动液晶屏显示,并将按键状态反馈给STM32系统框图:$$\text{STM32}\leftrightarrows\text{FPGA}\rightarrow\text{LCD}$$$$\text{按键}\rightarrow\text{FPGA}\rightarrow\text{STM32}$$具体步骤:###1.硬件连接假设开发板连接如下:-STM32与FPGA通过SPI通信(也可用并行总线,但SPI较简单)-四个按键连接到FPGA的IO引脚(因为用户要求用Quartus设计,所以按键接FPGA)-FPGA驱动1.8寸液晶屏(如ST7735控制器)注意:如果按键直接接在STM32上,则无需FPGA处理按键。但用户要求用Quartus,所以我们假设按键接在FPGA上。###2.FPGA设计(使用Quartus13.0)在Quartus中设计以下模块:a.**SPI从机模块**:用于与STM32通信-接收STM32发来的显示数据(如屏幕像素数据或命令)-向STM32发送按键状态b.**按键检测模块**:消抖并检测四个按键的状态(上、下、左、右)```verilogmodulekey_debounce(inputclk,input[3:0]key_in,//四个按键输入outputreg[3:0]key_out//消抖后的按键状态);//使用计数器消抖always@(posedgeclk)begin//消抖逻辑(略)endendmodule```c.**液晶屏驱动模块**:根据接收到的数据驱动LCD-初始化序列-实现画点、画矩形等基本函数-注意:由于贪吃蛇游戏需要新整个画面,建议使用帧缓存(FPGA内部RAM)d.**顶层模块**:将上述模块连接```verilogmoduletop(inputFPGA_CLK,//FPGA时钟inputSPI_SCK,//SPI时钟(来自STM32)inputSPI_MOSI,//SPI主出从入outputSPI_MISO,//SPI主入从出(用于发送按键状态)inputSPI_CS,//SPI片选input[3:0]KEY,//四个按键outputLCD_CS,//LCD片选outputLCD_DC,//LCD数据/命令选择outputLCD_WR,//LCD写信号output[15:0]LCD_DATA//LCD数据线);//实例化各模块spi_slavespi(.sck(SPI_SCK),.mosi(SPI_MOSI),.miso(SPI_MISO),.cs(SPI_CS),...);key_debouncekey(.clk(FPGA_CLK),.key_in(KEY),.key_out(key_state));lcd_driverlcd(.clk(FPGA_CLK),.data_in(spi.rx_data),.cmd(spi.rx_cmd),...);//将按键状态连接到SPI模块的发送数据端assignspi.tx_data=key_state;endmodule```###3.STM32程序设计(使用Keil或STM32CubeIDE)在STM32上实现贪吃蛇游戏逻辑:a.初始化SPI(主机模式)b.通过SPI周期性地向FPGA发送显示数据(如整个屏幕的像素信息,或更新区域)c.通过SPI接收FPGA传来的按键状态d.根据按键状态更新贪吃蛇方向代码框架:```cwhile(1){//1.读取按键(通过SPI从FPGA获取)uint8_tkey_state=SPI_Read();//2.更新游戏状态(蛇的移动,食物检测等)update_game(key_state);//3.生成显示数据(一个维数组,表示每个像素的颜色)generate_display_buffer();//4.将显示数据通过SPI发送给FPGASPI_Write_Buffer(display_buffer,BUFFER_SIZE);}```###4.显示优化由于SPI速度有限,全屏新可能较慢。优化方法:-只发送变化的部分(如蛇移动时,只更新蛇头和蛇尾)-使用双缓冲:FPGA内部设置两个帧缓存,STM32更新后台缓存,然后通知FPGA切换###5.Quartus工程实现细节-创建工程,选择正确的FPGA型号(如CycloneIVEP4CE6)-编写Verilog代码,并编译综合-分配引脚(根据开发板原理图)-生成.sof文件,通过USB-Blaster下载到FPGA(参考引用[3])###6.调试-使用SignalTapII嵌入式逻辑分析仪(Quartus自带)调试FPGA内部信号-在STM32端使用串口打印调试信息###注意事项1.**时钟同步**:FPGA和STM32的SPI时钟要匹配(STM32配置SPI时钟不超过FPGA设计所支持的最大频率)2.**数据传输协议**:自定义简单的协议,例如:-第一个字节:命令(0x01表示写显示数据,0x02表示读按键)-后续字节:数据3.**液晶屏驱动**:确保FPGA中的LCD驱动时序正确(参考液晶屏数据手册)###纯STM32方案(如果用户没有FPGA)如果用户实际上没有FPGA,而是误解了工具,那么应该使用纯STM32方案:1.使用STM32直接驱动液晶屏(通过FSMC或SPI)2.将四个按键接到STM32的GPIO3.使用STM32开发工具(如Keil)编写贪吃蛇游戏由于用户明确要求使用Quartus,我们假设有FPGA。但如果用户没有FPGA,请告知,我们可以提供纯STM32方案。由于问题复杂,以上为概要设计。具体实现需要根据开发板的实际连接调整。§§相关问题§§1.如何为STM32和FPGA之间的SPI通信设计协议?2.在FPGA中如何实现液晶屏的帧缓存?3.如何优化贪吃蛇游戏的显示新率?4.使用Quartus如何调试SPI从机模块?5.如何为STM32的SPI主模式配置DMA以提高速度?</think>### 使用STM32F103和Quartus 13.0开发贪吃蛇游戏的完整方案 #### 系统架构设计 $$ \begin{array}{c} \text{STM32F103} \\ \downarrow \text{SPI/FSMC通信} \\ \text{FPGA(Quartus设计)} \\ \downarrow \\ \text{1.8寸LCD} \quad \text{4个按键} \end{array} $$ #### 步骤1:硬件连接设计 1. **FPGA与LCD接口**(并行总线): ```verilog // Quartus顶层模块 module snake_game( input clk_50m, // 50MHz时钟 input [3:0] key_in, // 4个按键输入 output lcd_cs, lcd_rs, lcd_wr, output [15:0] lcd_data // RGB565数据 ); ``` 2. **STM32与FPGA通信**: - 使用SPI接口(推荐)或FSMC并行总线 - 引脚连接: ``` STM32_SPI_MOSI → FPGA_SDI STM32_SPI_SCK → FPGA_CLK FPGA_SDO → STM32_SPI_MISO ``` #### 步骤2:Quartus FPGA设计(贪吃蛇逻辑) ##### 游戏状态机 ```verilog // 贪吃蛇核心逻辑 module snake_engine( input clk, input rst, input [3:0] key_press, // 方向按键 output reg [7:0] head_x, head_y, output reg [2:0] game_state // 0:初始化 1:运行 2:结束 ); parameter GRID_SIZE = 16; // 每个网格像素大小 reg [9:0] snake_body [0:63]; // 蛇身坐标存储 reg [5:0] body_length = 6; // 初始长度 always @(posedge clk or posedge rst) begin if(rst) begin // 初始化蛇位置 head_x <= 8'd32; head_y <= 8'd24; game_state <= 0; end else begin case(game_state) 0: game_state <= 1; // 进入游戏 1: begin // 根据按键移动蛇头 case(key_press) 4'b0001: head_y <= head_y - 1; // 上 4'b0010: head_y <= head_y + 1; // 下 4'b0100: head_x <= head_x - 1; // 左 4'b1000: head_x <= head_x + 1; // 右 endcase // 碰撞检测 if(head_x == 0 || head_x == 63 || head_y == 0 || head_y == 47) game_state <= 2; // 游戏结束 end endcase end end endmodule ``` ##### 按键消抖模块 ```verilog module debounce( input clk, input [3:0] key_in, output reg [3:0] key_out ); reg [19:0] count[0:3]; // 20ms消抖计数器 genvar i; generate for(i=0; i<4; i=i+1) begin: debounce_gen always @(posedge clk) begin if(key_in[i] != key_out[i]) begin if(count[i] < 20'd1_000_000) // 50MHz时钟计数 count[i] <= count[i] + 1; else begin key_out[i] <= key_in[i]; count[i] <= 0; end end else count[i] <= 0; end end endgenerate endmodule ``` #### 步骤3:STM32与FPGA协同 ##### STM32代码框架(HAL库) ```c // 初始化SPI通信 void MX_SPI1_Init(void) { hspi1.Instance = SPI1; hspi1.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER; hspi1.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES; hspi1.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT; hspi1.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_32; HAL_SPI_Init(&hspi1); } // 主游戏循环 while (1) { // 从FPGA读取游戏状态 uint8_t game_status; HAL_SPI_Receive(&hspi1, &game_status, 1, 100); // 处理游戏逻辑 if(game_status == 2) { // 游戏结束 reset_game(); } // 发送控制命令到FPGA uint8_t ctrl_cmd = get_direction(); HAL_SPI_Transmit(&hspi1, &ctrl_cmd, 1, 100); HAL_Delay(100); // 控制游戏速度 } ``` #### 步骤4:显示模块设计 ##### LCD控制器(ST7735驱动) ```verilog module lcd_controller( input clk, input [7:0] pixel_data, input [10:0] x_pos, input [9:0] y_pos, output reg lcd_cs, lcd_rs, lcd_wr, output [15:0] lcd_data ); // 颜色定义 localparam SNAKE_COLOR = 16'h07E0; // 绿色 localparam BG_COLOR = 16'h0000; // 黑色 always @(posedge clk) begin case(state) INIT: begin // 发送初始化序列 lcd_cmd(0x11); // Sleep out #100000; lcd_cmd(0x3A); // RGB565 lcd_data(0x05); end DRAW: begin set_window(x_pos, y_pos, x_pos+15, y_pos+15); lcd_data <= (pixel_data) ? SNAKE_COLOR : BG_COLOR; end endcase end endmodule ``` #### 步骤5:Quartus实现流程 1. **创建工程** - 选择FPGA型号(如Cyclone IV EP4CE6) - 添加所有Verilog模块 2. **引脚分配** ```tcl # 按键引脚 set_location_assignment PIN_E1 -to key_in[0] set_location_assignment PIN_E2 -to key_in[1] # ...其他按键 # LCD引脚 set_location_assignment PIN_B12 -to lcd_data[0] # ...其他数据线 ``` 3. **时序约束** ```tcl create_clock -name clk_50m -period 20 [get_ports clk_50m] set_output_delay -clock clk_50m 5 [get_ports {lcd_data[*]}] ``` 4. **下载调试** - 连接USB-Blaster(参考引用[3]) - 使用SignalTap II验证按键时序 #### 性能优化技巧 1. **双缓冲技术**: ```verilog reg [127:0] frame_buffer[0:63]; // 128x64像素 always @(posedge v_sync) begin active_buffer <= ~active_buffer; // 切换缓冲区 end ``` 2. **SPI加速**: - 在STM32中启用SPI DMA传输 - 提高SPI时钟到最大允许频率 #### 常见问题解决 1. **按键无响应**: - 检查消抖参数(引用[1]) - 使用SignalTap II捕获按键信号 2. **显示异常**: - 验证LCD初始化序列 - 检查时序约束是否满足 3. **通信错误**: - 确保STM32和FPGA的SPI模式匹配 - 添加CRC校验(引用[2]) > 实现提示:先验证FPGA的按键输入和LCD输出功能,再集成游戏逻辑[^1][^3]
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