第一部分 設計概述

1.1 設計目的

我們設計了一款基于 FPGA 的SEA開發板 的飛機大戰游戲。飛機大戰游戲是一款休閑益智類游戲，既簡單又耐玩。在初始界面，我們有開始游戲、重新開始、皮膚選擇和結束游戲四個選項。開始游戲后，玩家可以用游戲手柄方便的控制飛機在屏幕上向任意方向移動，通過躲避子彈和射擊敵機得分，在屏幕左上角可以看到當前生命和得分。

1.2 應用領域

最近的一些復古游戲網上商店吸引了許多喜歡老式電子游戲的買家。一些愛好者一直在收集復古游戲產品，一些普通玩家也開始收集舊式磁帶和CD，還有小時候玩過的游戲機。

雖然復古游戲只占全球 1090 億美金游戲行業的一小部分，但確是非常有吸引力的縫隙市場。該游戲平臺可以作為一個復古游戲機使用，經過后期加工改良，可以將游戲移植到專用游戲機或手機等設備上，供玩家使用。這款飛機大戰游戲，可以放松心情，釋放壓力，提高反應能力。

1.3 主要技術特點

（1） 在 BRAM 資源較少的情況下，采用了圖片壓縮編碼的方式，以較少的數據量來表示原來的像素矩陣。

（2） 我們編寫了游戲的主菜單和控制邏輯，游戲功能豐富，界面美觀。

（3） 我們外接了自制游戲手柄，可以直插在開發板上，方便地控制游戲。

1.4 關鍵性能指標

（1） 游戲界面美觀，飛機圖標清晰，游戲動畫顯示流暢。

（2） 游戲手柄上的搖桿與按鍵靈敏度高、指令延遲小。

1.5 主要創新點

（1） 使用了自制游戲手柄，相比普通按鍵，能更方便地控制游戲，提升用戶體驗。

（2） 在板載 BRAM，資源較少的情況下，采用了圖片壓縮編碼的方式，以較少的數據量來表示原來的像素矩陣。

第二部分 系統組成及功能說明

2.1 整體介紹

系統硬件由 SEA 開發板（型號 xc7s25ftgb196-1）、游戲手柄拓展板和 HDMI 顯示屏組成。FPGA 讀取按鍵和搖桿的狀態，來控制游戲顯示的內容， 其中，FPGA 通過 IIC 方式來讀取搖桿的狀態。游戲總體控制模塊分為按鍵 功能控制、主菜單控制、游戲邏輯控制和文字圖片信息顯示控制四個方面。根據玩家不同的指令，HDMI 屏上顯示相應的內容。

2.2 各模塊介紹

根據總體系統框圖，給出各模塊的具體設計說明。

（1） 游戲總體控制模塊

按鍵功能控制：不同的按鍵對應不同的指令，該模塊主要負責按鍵消抖與指令轉化。

主菜單控制：游戲初始界面的主菜單有開始游戲、重新開始、皮膚選擇和結束游戲四個選項。可以通過按鍵上下移動光標，選擇不同功能。

游戲邏輯控制：該模塊主要進行了游戲規則的設計。

顯示模塊：主要負責文字顯示和飛機圖標、子彈顯示。

（2） HDMI 顯示驅動模塊：驅動 HDMI 屏，在屏上流暢的顯示游戲界面。

（3） 游戲手柄驅動模塊：驅動手柄上的 PCF8591 芯片，輸出搖桿的位置狀態。

（4） IIC 通信模塊：實現游戲手柄和 FPGA 的通信，FPGA 讀取 PCF8591 輸出的數據。

第三部分 完成情況及性能參數

顯示的菜單如圖 3 所示，可以上下移動光標選擇相應的功能。游戲界面如圖 4 所示，實現了搖桿控制飛機朝任意方面移動。圖片清晰，畫面顯示流暢，指令延時小，并且游戲規則正確，可以給玩家良好的游戲體驗感。

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第四部分 總結

可擴展之處

A.利用板載的 esp32 模塊，實現脫機下載。

B.可以存儲一些其他游戲，設計個游戲選擇菜單。

C.利用板載的藍牙模塊，實現聯機游戲。

D.增加游戲音樂部分。

編輯：黃飛

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