FPGA学习之基于MicroBlaze软核的推箱子游戏设计

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有一段时间没有做fpga的项目了，趁现在还有一丝丝映像，把之前做的一款推箱子小游戏项目写在这里。

经典的推箱子是一个来自日本的古老游戏，目的是在训练你的逻辑思考能力。在一个狭小的仓库中，要求把木箱放到指定的位置，稍不小心就会出现箱子无法移动或者通道被堵住的情况，所以需要巧妙的利用有限的空间和通道，合理安排移动的次序和位置，才能顺利的完成任务。本次项目就是设计这样一款游戏。

硬件平台采用SPARTAN3，为了显示游戏界面，外接一块3.3v的12864液晶屏。由于推箱子逻辑相对比较复杂，用vhdl实现比较困难，因此我选择搭建一个MicroBlaze软核，简单来说，就是可以用C语言编程了。关于MicroBlaze软核这里不做进一步介绍，参考这里可以直接进行配置。本来以为按照这个过程配置会很简单，但在实际操作的过程中，遇到莫名其妙的问题：将MicroBlaze例化元件与其他元件连线时，MicroBlaze例化元件的接口便会失去电气效果，出现无法通过代码控制硬件端口高低电平的现象。经过一段时间的摸索，发现在进行例化的过程中，不能对已经建好的管脚改动，否则会导致该管脚不可用。所以在例化管脚的过程中，必须在初始过程一次例化成功，不可以在后期添加，很蛋疼啊。。。

上图是系统整体的框架，由控制器、三态门和MicroBlaze软核例化得到的lcd12864器件组成。其中，控制器部分主要完成辅助功能，比如使用拨码开关进行选关操作、采用数码管显示当前关卡、用led进行倒计时操作以及按键输入来控制游戏人物的移动等等。三态门是数电里一个重要的模块，当端口进行输入时，需要将其输出设置为高阻态。因为液晶屏需要读写数据，所以这里采用三态门这一中间级。

entity three_state_gate isPort ( clk : in STD_LOGIC;data_in : in STD_LOGIC_VECTOR (7 downto 0);data_out : out STD_LOGIC_VECTOR (7 downto 0);data_inout : inout STD_LOGIC_VECTOR (7 downto 0);we : in STD_LOGIC_VECTOR(0 downto 0));end three_state_gate;architecture Behavioral of three_state_gate isbeginprocess(clk,we)beginif(clk'event and clk = '1') thenif(we = "1") thendata_inout <= data_in;  elsedata_out <= data_inout;data_inout <= "ZZZZZZZZ";end if;end if;end process;end Behavioral;

核心部分就是12864模块，这块通过C语言实现复杂的逻辑判断，以及液晶屏的显示控制，对于液晶屏的操作这里也不做介绍，网上有很多资料，这里用8x8的像素区域作为一个图形块，利用控制不同像素点01两种状态，构成人物、墙、箱子以及空地等元素，从而完成整个地图的显示。当捕获到按键输入时，更改相应位置的元素，从而更新地图，达到动态显示的效果。

不难看出，圆圈代表目标点，方块代表箱子。

整个工程文件戳这儿