[7] 游戏机项目说明
在这节课中，我们将学习如何基于FreeRTOS开发一个简单的游戏项目。我们会使用一个开源项目nwatch，它是一个基于STM32的开源手表，包含了三个游戏。我们的目标是将这个游戏移植到我们的开发板上，并逐步使用FreeRTOS来优化和增强游戏功能。
1. 游戏项目概述
这个游戏是一个经典的挡球游戏，玩家控制挡板，阻止球落下。游戏的核心部分是绘制各种图标和处理图形的更新，比如球的位置、挡板的移动和碰撞检测。
我们使用的是一个128x64像素的OLED显示屏，通过位图的方式来绘制图标。例如，挡球板的图标就是由多个像素点组成的，每一个像素的点亮与熄灭决定了图标的形状。
1.1 游戏程序结构
这个游戏程序包括三个主要的部分：
- 裸机程序：最简单的版本，直接控制硬件，无操作系统。
- Flludos程序：加入了简单的操作系统，可能没有太多优化。
- 完整的Andwatch移植版本：移植了完整的游戏功能，并且在此基础上使用FreeRTOS进行优化。
我们将逐步优化这个程序，使其更为高效，并增加新的功能。
2. 游戏核心：图标绘制
游戏的核心逻辑是对图标的绘制。在游戏中，我们要实时更新球和挡板的位置。当玩家操作时，挡板的图标会被移动，球的图标则根据物理规则在屏幕上移动。每次更新时，我们先隐藏当前图标，然后在新的位置绘制它。
2.1 OLED显示屏和位图
OLED显示屏是一个128x64的点阵显示屏。在上面绘制图标时，我们通过控制每个像素点的亮灭来显示图像。例如，球的图标是由多个像素点表示的，每次更新时会清除之前的图标，然后在新位置绘制。
位图的表示方法
一个图标的数据可以通过16进制数表示。例如，挡球板的图标就由一个8x8的位图组成，每一列的8个像素在内存中表示为一个字节。每个字节的低位表示上面8个像素的状态，1表示亮，0表示灭。
以下是一个简单的示例：
- 挡球板图标：通过8个字节表示，其中每个字节表示一列，1代表该列的像素点点亮。
0x60, 0x60, 0x60, 0x60, 0x60, 0x60, 0x60, 0x60
- 球的图标：也是用8个字节表示，表示球的形状。
0x01, 0x03, 0x07, 0x0F, 0x0F, 0x07, 0x03, 0x01
2.2 绘制和更新图标
在游戏中，我们的任务是不断地绘制和更新这些图标。通过隐藏旧图标并在新位置绘制图标，我们就能模拟物体的移动。例如：
- 隐藏球：在球的新位置绘制全零数据来清除球的旧图标。
- 绘制新球：在新的位置绘制新的球的图标。
3. 控制与输入
游戏的控制部分主要通过以下几种方式来实现：
- 遥控器：通过遥控器的左键和右键来控制挡球板的移动。
- 陀螺仪：通过陀螺仪来实现姿态控制，进一步增加游戏的交互性。
- 旋转编码器：通过旋转编码器来控制挡球板，增加游戏的精度和灵活性。
3.1 游戏操作的实现
每个操作的实现都依赖于实时更新游戏中的元素。例如，按下左键时，挡球板向左移动，按下右键时，挡球板向右移动。与此同时，球的速度和方向也根据物理规则变化。
3.2 游戏的声音
游戏还可以发出声音，使用无源蜂鸣器来实现。每当球与挡板或墙壁发生碰撞时，蜂鸣器发出声音提示，增加游戏的沉浸感。
4. FreeRTOS在游戏中的应用
虽然这个游戏最初是一个裸机程序，但我们将逐步将FreeRTOS集成进来，优化游戏性能并添加新的功能。FreeRTOS将帮助我们管理多个任务，例如：
- 任务1：控制图标的绘制和更新。
- 任务2：处理用户输入（遥控器、陀螺仪、旋转编码器）。
- 任务3：处理游戏的逻辑和碰撞检测。
- 任务4：管理蜂鸣器和声音效果。
4.1 使用FreeRTOS优化
在FreeRTOS中，我们可以为每个任务设置不同的优先级和时间片，以确保游戏操作的流畅性。任务之间通过信号量和队列进行同步，确保资源的正确共享和访问。
5. 目标和未来发展
这个游戏是我们学习FreeRTOS的一个实验项目。我们将不断扩展游戏的功能，包括：
- 改进的图形和动画：优化图标绘制的效果，使得游戏更加生动。
- 声音效果和音效增强：加入更多的游戏音效和背景音乐。
- 多种控制方式：支持更多的外设控制，例如触摸屏或其他输入设备。
通过这篇博客，你可以回顾和理解整个游戏项目的实现过程，并了解如何在FreeRTOS环境下开发和优化嵌入式应用。希望你能从中学到如何管理多任务并处理复杂的输入输出操作。
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