在Proteus软件仿真STM32F103寄存器玩俄罗斯方块之第三篇

这篇文章主要是代码分享，俄罗斯方块的游戏功能代码部分以及简单解析。
对代码哪里不理解的，欢迎找我讨论哈。
和上篇代码结构不一样的地方是多文件和分模块，使得工程更加有条理。
本意是直接抛代码的，没想到啰里啰唆搞了一大堆。

俄罗斯方块总体设计

为什么第三篇和其他不一样呢？很显然这块是这个小项目的核心嘛，单片机是个专用的计算机系统，在这个项目里就体现在这里了。因为你所有的设计都是围绕着这个目标来的，甚至于可能要推到重来。

一、游戏规则

我们大多数人就算没有玩过，也应该听说过这个游戏，不然你也搜不到这个文章。这里我们以自己观察到的游戏现象，简单的例举几条规则。

1.游戏中，图形自上而下以恒定的速度下落

我觉得，这条规则，进入游戏，不需要任何操作，立马就能观察到，但可能不以为然。3秒之后你就可能认为不重要了，但是你不能忘记这个时候你的角色不是玩家，你是要自己写出来这个游戏的。单片机所有的现象都是出自于你的程序，如果出现了你预料之外的情况，那就是你作为开发者考虑不周，丢掉这些情况的处理，这就要求，你要尽可能多的制定规则，多熟悉规则，当你完整的做完一个小游戏，你就能体会到什么叫无规矩不成方圆，规则之内你是自由的。
那么你是不是应该能想到，他是不是应该有个限制，这就引出了第二条规则。

2.游戏中，图形运动范围是有限的，且是变化的

我觉得，你立马能想到的是速度，是恒定的。接着是下落是由范围的，接触到底边就不动了。然后顶部会出现新的图形，继续下落，当碰到上一个已经不动的图形后，新图形也就不动了，再在顶部出现一个新图形继续开始下落。

3.游戏结束的触发条件

直至最新的图新出现后立马就碰到了上一个图形，游戏就结束了。
以上观察到的规则都是基于你没有任何操作。
如果这个时候你的小手手那么轻轻的一抖，碰到了按键，恭喜你发现新大陆了。

4.游戏中，图形左右运动范围是也有限的

假设你碰到的是左右移按键，你绝对会发现，下落过程中的图形是可以左右移动的，且两边都是有边界的。碰到之后就不能往这个方向移动了。然后你在看看按键，这才两个，另外的可能是什么效果。

5.游戏中，移动的图形是可以旋转的

假设你碰到的是图形变换按键，下落过程中的图形就会旋转，实际上是每次90°，但部分图形，旋转180°还是原来的样子，有的干脆怎么旋转都是原来的样子，没有什么变化。

6.游戏中，移动的图形是可以加速下落的

假设你碰到的是加速键，你就会敏锐的发现，下落过程中的图形，嗖就下来了。说明速度在这个时候变大了，但是是另一个很定值。当你松开加速按键的时候，速度就恢复到原来的速度了。

7.游戏中，每集满一行，这一行是可以消除掉的，并且上边累积的图形可以向下落，补上这一行

正常情况下我们能观察到的游戏规则就多这么多了。
如果从来没有做过复盘的人，是不是被震惊到了，没想到一个简单的小游戏竟然这么多规则。
所以说没有哪个东西是容易的，都是需要花心思的。

二、游戏中的小功能实现

了解了上述规则，浅玩一下这个小游戏肯定是够了，但是离动手做出来还是有点距离的。
到目前为止，我们已经有独立按键的输入检测和屏幕的输出驱动。
但是屏幕输出驱动提供的接口只提供了像素点的读写，总是感觉哪里不对，是滴，你得感觉没有错。
这篇文章到这里位置，从来没有提过每个图形的组成。

1.画小方块的函数实现

你仔细观察就会发现，每个图形都是由小方块组成的。每个小方块都是由像素点组成的。
聪明的你立马就能想到，我需要一个函数能画小方块。
这个时候就会和显示硬件打交道了，我们这次用的显示屏LCD12864，每个像素点该怎么控制显示。这个屏幕呢是个单色屏，也就是一个像素点只能显示两种状态，亮和灭，似乎有一丝丝熟悉的味道，没错就是led灯。那就是说，我只要告诉显示屏你把我需要的像素点亮和关闭就可以了。那问题来了，这里边你需要的哪个像素点怎么描述，我想行你瞬间就能想到坐标这两个字。这个时候画小方块的函数呼之欲出了，有没有。那还有几个问题，每个小方块该画多大，样式是什么样的，还能让人一眼就看出来每个小方块边界。我们的屏幕规格是长边是128个像素点，短边是64个像素点，所以方块不能太大，那就每个方块占4X4个像素点，为了能一眼就分辨出，再留个边，显示部分3X3，中间空一个像素点。

void Game_SquareDraw(Game_PointTypedef P,uint8_t Value)
{
    Value &= 0x01;
    Game_PointTypedef p = {P.x << 2,P.y << 2};
    LCD_Pixel_Write(p.x + 0,p.y + 0,Value);
    LCD_Pixel_Write(p.x + 1,p.y + 0,Value);
    LCD_Pixel_Write(p.x + 2,p.y + 0,Value);
    LCD_Pixel_Write(p.x + 0,p.y + 1,Value);
    //LCD_Pixel_Write(p.x + 1,p.y + 1,0);
    LCD_Pixel_Write(p.x + 2,p.y + 1,Value);
    LCD_Pixel_Write(p.x + 0,p.y + 2,Value);
    LCD_Pixel_Write(p.x + 1,p.y + 2,Value);
    LCD_Pixel_Write(p.x + 2,p.y + 2,Value);
}

2.屏幕坐标描述

那你就会说，这多简单啊，坐标嘛，不就是x，y吗，我在数学书上学过这个，这有什么值得说道的。没错没错，这个确实简单，数学中常常是这么用x轴向右，y轴向上。x和y就可以确定平面里的所有坐标了，当然屏幕里也是x和有，只是需要注意的是，大家公认的都是左上角为原点(0,0),向右为x的正方向，向下为y的正方向，包括windows图形界面开发中也是这样。
这样的话抛个描述坐标的结构体不过分吧。

typedef struct
{
    int8_t x;
    int8_t y;
}Game_PointTypedef;

3.图形的组成描述

小方块可以画了，接下来肯定是画图形了嘛，所以我们需要观察这个游戏，你会发现一共7种图形，每个图形由四个小方块组成。那我们应该把这图形组织起来，那就的来个结构体了。每个小方块形状是固定的，那我们就可以用一个坐标代替一个小方块，这样一个坐标就可以由四个坐标组成。

typedef struct
{
    Game_PointTypedef       p[4];
}Game_PicTypedef;

4.图形的枚举

好了，图形并不是凭空产生的，这种情况下我们就需要把我们所需要的所有图形枚举出来。C语言关键字const，在单片机的世界里一般认为是保存在flash中，使用的时候也是直接从flash中读取，不可在运行过程中修改。为什么说是一般认为呢？我们大多数情况下单片机的程序是直接从flash运行的，和其他soc，通用计算机（eg：你的windows电脑）不一样。

#define GamePicNum      7ul

const Game_PicTypedef PicEg[GamePicNum] = {
    {{{0,0},{1,0},{2,0},{3,0}}},
    {{{0,0},{1,0},{0,1},{1,1}}},
    {{{1,0},{0,1},{1,1},{2,1}}},
    {{{0,0},{1,0},{1,1},{2,1}}},
    {{{1,0},{2,0},{0,1},{1,1}}},
    {{{0,0},{1,0},{2,0},{2,1}}},
    {{{2,0},{0,1},{1,1},{2,1}}},
};

5.图形的显示

现在我们已经有了图形，那就成热打铁，直接给他先显示出来。很好很好，马上就产生了一个问题，我要把这个图形显示在哪里？给这个图形一个base坐标呗，我想改变位置的时候，直接更改这个base坐标就好了。

void Game_DisplyaPic(Game_PicTypedef* Pic,Game_PointTypedef Point)
{
    for(uint32_t i = 0;i < 4; i ++)//指定位置显示
    {
        Game_PointTypedef p;
        p.x = Pic->p[i].x + Point.x;
        p.y = Pic->p[i].y + Point.y;
        Game_SquareDraw(p,1);
    }
}

6.图形的清除

很好很好，图形显示出来了，欢呼雀跃。但当你换了一个坐标后发现，为什么之前的图形还在？好嘛你仔细一想，单片机他比较听话，你没让他干的他坚决不会自己主动干，没有主观能动性，所以这个事儿还得你自己动手搞一搞。

void Game_DisplyaPicClean(Game_PicTypedef* Pic,Game_PointTypedef Point)
{
    for(uint32_t i = 0;i < 4; i ++)//指定位置显示清除
    {
        Game_PointTypedef p;
        p.x = Pic->p[i].x + Point.x;
        p.y = Pic->p[i].y + Point.y;
        Game_SquareDraw(p,0);
    }
}

7.图形的移动（一）

哇偶哇偶，咱继续加快速度干，图形的显示和清除都有了，那不就是可以移动了嘛。确实是这样子的，咱再回忆一下游戏，就会发现图形每次移动，不管是哪个方向都只有小方块的距离。so，我们就有了图形移动的函数雏形了。

static Game_PointTypedef MovePoint = {0,0};

void Game_Move(Game_PicTypedef* Pic,uint8_t Direction)
{
	Direction &= 0x03;//1:left 2:down 3:right
    if(Direction == 0)return 0;
	
	Game_DisplyaPicClean(Pic,MovePoint);
	
	switch (Direction)
    {
        case 1:MovePoint .x -= 1;break;
        case 2:MovePoint .y += 1;break;
        case 3:MovePoint .x += 1;break;
    }

	Game_DisplyaPic(Pic,MovePoint);
}

8.图形移动的边沿检测

图形移动函数有了，欢天喜地的编译测试，嗯，似乎没有问题，也按照我们预想的情况可以左右下移动了。等等，可千万不要高兴的太早，但凡可以动的东西都没有简单的，这话可不是毫无根据的，一开始我们就说过无规矩不成方圆、规则之内你是自由的。那这里是不是有什么东西我们没有考虑到，想啊想，也没有写错啊，函数也正确执行了，有啥不对的嘛？规矩、规则，似乎在提示着什么，嗯~~，突然灵光一现，那不就是说，这玩意是不是移动有个极限，到某个情况下就不能移动了。然后翻看游戏规则，显然，第二条规则进入了你得眼睛，游戏是有边界的，图形的移动，总不能超出边界吧。对啊，我的游戏边界呢，好像从来没有定义过。

#define GameWidth       10ul
#define GameHight       32ul

游戏边界有了，那就是需要检测图形移动的时候不能超过边界呗，走起。

uint8_t Game_EdgeCheck(Game_PicTypedef* Pic,Game_PointTypedef *pPoint)
{
    for(uint32_t i = 0;i < 4;i ++)
    {
        if((Pic->p[i].x + pPoint->x) >=  GameWidth)return 1;
        if((Pic->p[i].y + pPoint->y) >=  GameHight)return 1;
        if((Pic->p[i].x + pPoint->x) <=  0)return 1;
        if((Pic->p[i].y + pPoint->y) <=  0)return 1;
    }
    return 0;
}

9.图形移动的重叠检测

弄完边沿检测，你谨慎了很多，又仔细看了看规则，就发现上边的边沿检测，还是会部分情况漏掉了，哪种情况呢？就是当前一个图形不能动之后，新图新的检测边沿就不再是一个矩形了，是一个不规则图形，没发用有限描述囊括所有的情况。怎么办？这个时候就需要换个角度看问题了，如果我知道每个点是不是空的。。。。

uint8_t Game_SquareRead(Game_PointTypedef P)
{
    Game_PointTypedef p = {P.x << 2,P.y << 2};
    return LCD_Pixel_Read(p.x,p.y);
}

好了，这次终于可以愉快的检测了。

uint8_t Game_OverlapCheck(Game_PicTypedef* Pic,Game_PointTypedef *pPoint)
{
    for(uint32_t i = 0;i < 4;i ++)
    {
        Game_PointTypedef Point = {Pic->p[i].x + pPoint->x,Pic->p[i].y + pPoint->y};
        if(Game_SquareRead(Point))return 1;
    }
    return 0;
}

10.图形的移动（二）

经过上述折腾，这个图形移动函数终于达到理想状态了，不会出现预料之外的现象了。
我们的想法就是，先预先移动一下，检查一下看看是不是满足规则，如果不满足，就不移动了，满足规则，那就真的移动一下。

uint8_t Game_Move(Game_PicTypedef* Pic,uint8_t Direction)
{
    uint8_t temp = 0;
    Direction &= 0x03;//1:left 2:down 3:right
    if(Direction == 0)return 0;
    
    Game_PointTypedef Point = {MovePoint.x,MovePoint.y};
    switch (Direction)
    {
        case 1:Point.x -= 1;break;
        case 2:Point.y += 1;break;
        case 3:Point.x += 1;break;
    }
    
    Game_DisplyaPicClean(Pic,MovePoint);
    
    if(Game_EdgeCheck(Pic,&Point))temp = 1;
    if(Game_OverlapCheck(Pic,&Point))temp = 1;
    
    if(temp == 0)
    {
        MovePoint.x = Point.x;
        MovePoint.y = Point.y;
    }
    
    Game_DisplyaPic(Pic,MovePoint);
    
    return temp;
}

11.图形的旋转

到这里，游戏的一个大功能我们已经实现了，接着肯定的旋转了。
还是个移动是一样的思维，先预先旋转一下，判断一下，如果可以就旋转。

void Game_PicCopy(Game_PicTypedef *dest,Game_PicTypedef *src)
{
    for(uint32_t i = 0;i < 4; i ++)
    {
        dest->p[i].x = src->p[i].x;
        dest->p[i].y = src->p[i].y;
    }
}

void Game_Spin(Game_PicTypedef* Pic)
{
    uint8_t temp = 0;
    Game_PicTypedef pic;
    Game_PicCopy(&pic,Pic);
    
    for(uint32_t i = 0;i < 4; i ++)
    {
        Game_PointTypedef p;
        p.x = pic.p[i].x;
        p.y = pic.p[i].y;
        pic.p[i].x = p.y;
        pic.p[i].y = (p.x * -1) + 3;
    }
    
    Game_DisplyaPicClean(Pic,MovePoint);
    
    if(Game_EdgeCheck(&pic,&MovePoint))temp = 1;
    if(Game_OverlapCheck(&pic,&MovePoint))temp = 1;
    
    if(temp == 0)Game_PicCopy(Pic,&pic);
    
    Game_DisplyaPic(Pic,MovePoint);
}

有人要问了，你这个代码都能看懂，唯独哪个变换代码看不懂，怎么就变过来了呢？首先你是知道你即将要旋转图形的每个小方块的坐标，再者，可以通过草稿纸画图的方式，确定旋转后图形的每个小方块坐标，然后观察一下就得到这个坐标关系了。

好了，今天的分享就这么多了。
有哪里不动的可以联系我哦，一起讨论学习。