Greedy-Snake-Verilog
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20 hours ago •
yusanshi
yusanshi
Greedy Snake game on Nexys 4 DDR with Verilog.
Greedy Snake Verilog
Greedy Snake game on Nexys 4 DDR with Verilog.
参考了https://github.com/tiezhu-lee/Greedy_Snake ，鸣谢@tiezhu-lee。
1. 游戏说明
1.1 操作方式
| 按键 | 功能 |
|---|---|
| 上、下、左、右按钮 | 转向 |
| 中间按钮 | 重新开始 |
| Switcher 0 | 暂停/继续 |
| Switcher 1 | 调节移动速度 |
1.2 功能说明
-
基本功能（转向，随机生成苹果，显示分数……）；
-
暂停/继续；
-
调速；
-
重新开始；
-
死亡时（撞墙或撞自己）蛇身闪烁两秒；
-
启动图（如下）。
2. 代码说明
2.1 程序结构
2.1.1 图示
2.1.2 文字说明
- top (主模块，用于调用各个模块)
- clk_wiz (用于生成vga扫描时钟信号)
- display (显示模块，用于显示启动图、苹果、墙壁、蛇)
- vga_sync_generator (生成VGA行、列同步信号)
- blk_men_gen (调用ROM，存储启动图数据)
- snake (蛇模块，负责蛇的运动、死亡检测、得分检测等)
- fsm (状态机，用于游戏状态的初始化和转换)
- turn (转向模块，用于生成next_direction)
- apple (苹果模块，用于生成苹果的坐标)
- score (计分模块，输出seg和an的信息)
- c_counter_binary x4 (内置的counter，用于计数)
- seg (用于将每个四位二进制数在数码管上显示出来)
- bcdto8segment_dataflow x4 (四位BCD码转为数码管编码)
- launch_1320x770_8_paint.coe (ROM的初始化文件，存储启动图信息)
- Nexys4DDR_Master.xdc (管脚约束文件)
2.2 变量说明（部分）
| 变量 | 功能 | 变量 | 功能 |
|---|---|---|---|
| CLK100MHZ | 100MHz时钟 | CLK148DOT5MHZ | 148.5Mhz时钟 |
| reset | 重新开始 | [32*6-1:0] snake_.._temp | 蛇身坐标临时变量 |
| up,right,down,left | 方向键 | [31:0] snake_piece_is_display | 控制体长 |
| pause | 暂停 | [5:0] apple_.. | 苹果坐标 |
| slow_down | 减速 | [1:0] game_status | 游戏状态 |
| [7:0] an | 数码管使能 | [1:0] .._direction | 方向 |
| [7:0] seg | 数码管输出 | get_apple | 吃到苹果 |
| [11:0] vga | vga颜色信号 | hit_.. | 撞死否 |
| h_sync,v_sync | 行、列扫描信号 | in_display_area | 是否在显示区域 |
2.3 状态机说明
| 状态 | 编码 | 意义 | 下一状态 | 备注 |
|---|---|---|---|---|
| LAUNCHING | 2'b00 | 正在显示启动图 | 数秒后到INITIALIZING | 刚开机时的状态 |
| PLAYING | 2'b01 | 正在游戏 | 撞墙或撞自己后到DIE_FLASHING | |
| DIE_FLASHING | 2'b10 | 死亡闪烁 | 两秒后到INITIALIZING | |
| INITIALIZING | 2'b11 | 等待开始 | 按下方向键到PLAYING | 任意状态下按下reset进入此态 |
2.4 实现方法（部分）
| 功能 | 实现方法 |
|---|---|
| VGA显示 | vga_sync_generator生成行、列扫描信号，参考自https://ktln2.org/2018/01/23/implementing-vga-in-verilog/ |
| 随机生成苹果坐标 | reg [11:0] random;每次posedge clock执行random<=random+997，取其中某几位 |
| 计分 | 调用四个counter，get_apple作为enable |
| 检测是否撞到自己 | snake_x[0]==snake_x[i] && snake_y[0]==snake_y[i] && snake_piece_is_display[i]==1),i=1,2,3... |
| 存储蛇长 | reg [31:0] snake_piece_is_display; |
| 蛇长加一 | snake_piece_is_display<=2*snake_piece_is_display+1; |
| 传递二维数组 | Verilog不允许模块间直接传递二维数组，故使用一维数组来传递，参考自https://stackoverflow.com/questions/16369698/how-to-pass-array-structure-between-two-verilog-modules |
| 蛇身闪烁 | 由于使用了snake_piece_is_display存储蛇长，用snake_piece_is_display_origin存储旧值，让snake_piece_is_display在0和snake_piece_is_display_origin间转换即可 |
| 控制速度 | 将8000000*(2+slow_down)作为count的最大值，若slow_down为1则一次前进用时增加1/2 |
| 图片显示 | 将想要显示的图（1920x1080）只保留中间有效部分（1320x770），创建ROM，深度为1320x770=1016400，其中BMP转化为COE文件使用了BMP2Mif.exe，用试错法调整常量解决了ROM的延迟（表现为图像左右移动）问题 |
3. 游戏截图（部分）
3.1 启动图
3.2 计分
3.3 死亡闪烁
4. 演示视频
完整视频演示：https://storage.yusanshi.com/Greedy_Snake_Verilog.mp4
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