1、实验介绍
贪吃蛇是一个起源于1976年的街机游戏 Blockade。此类游戏在1990年代由于一些具有小型屏幕的移动电话的引入而再度流行起来，在现在的手机上基本都可安装此小游戏。版本亦有所不同。
在游戏中，玩家操控一条细长的蛇，它会不停前进，玩家只能操控蛇的头部朝向（上下左右），一路拾起触碰到食物，并要避免触碰到自身或者其他障碍物。每次贪吃蛇吃掉一件食物，它的身体便增长一些。
2、涉及知识点
- OLED绘图
- 按键事件
3、软硬件环境准备
3.1、硬件
开发用电脑一台
HAAS EDU K1 开发板一块
USB2TypeC 数据线一根
3.2、软件
"贪吃蛇"功能已经包含在edu_demo应用中，并且包含在发布版本中。
3.2.1、固件版本
固件版本：V1.0.0
3.2.2、代码路径
-
git clone
https:
//gitee.com/alios-things/AliOS-Things.git -b dev_3.1.0_haas
-
-
cd AliOS-Things
/application/example
/edu_demo/k1_apps/greedySnake
3.2.3、编译
进入代码的顶层目录如AliOS-Things进行编译。直接编译application/example/目录下的edu_demo应用。
两种方法进行编译
命令行方式
-
aos
make distclean
-
-
aos
make edu_demo@haaseduk1 -c config
-
-
aos
make
AliOS Studio IDE方式
3.2.4、编译烧录
见开发环境章节
4、设计思路
4.1、游戏空间映射到逻辑空间
当玩家在体验游戏时，他们能操作的都是游戏空间，包括按键的上下左右，对象物体的运动等等。对于开发者而言，我们需要将这些设想的游戏空间映射到逻辑空间中，做好对用户输入的判断，对象运动的处理，对象间交互的判定，游戏整体进程的把控，以及最终将逻辑空间再次映射回游戏空间，返回给玩家。
4.2、对象定义
这一步是将游戏空间中涉及到的对象抽象化。在C语言的实现中，我们将对象抽象为结构体，对象属性抽象为结构体的成员。
蛇
-
typedef
struct
-
-
{
-
-
uint8_t length;
// 当前长度
-
-
int16_t *XPos;
// 逻辑坐标x 数组
-
-
int16_t *YPos;
// 逻辑坐标y 数组
-
-
uint8_t cur_dir;
// 蛇头的运行方向
-
-
uint8_t alive;
// 存活状态
-
-
} Snake;
食物
-
typedef
struct
-
-
{
-
-
int16_t x;
-
-
int16_t y;
// 食物逻辑坐标
-
-
uint8_t eaten;
// 食物是否被吃掉
-
-
} Food;
地图
-
typedef
struct
-
-
{
-
-
int16_t border_top;
-
-
int16_t border_right;
-
-
int16_t border_botton;
-
-
int16_t border_left;
// 边界像素坐标
-
-
int16_t block_size;
// 网格大小 在本实验的实现中 蛇身和食物的大小被统一约束进网格的大小中
-
-
} Map;
游戏
-
typedef
struct
-
-
{
-
-
int16_t score;
// 游戏记分
-
-
int16_t pos_x_max;
// 逻辑最大x坐标 pos_x_max = (map.border_right - map.border_left) / map.block_size;
-
-
int16_t pos_y_max;
// 逻辑最大y坐标 pos_y_max = (map.border_botton - map.border_top) / map.block_size;
-
-
}
snake_game_t;
通过Map和snake_game_t的定义，我们将屏幕的 (border_left, border_top, border_bottom, border_right) 部分设定为游戏区域，并且将其切分为 pos_x_max* pos_y_max 个大小为 block_size 的块。继而，我们可以在每个块中绘制蛇、食物等对象。
4.3、对象初始化
在游戏每一次开始时，我们需要给对象一些初始的属性，例如蛇的长度、位置、存活状态，食物的位置、状态， 地图的边界、块大小等等。
-
Food food = {
-1,
-1,
1};
-
-
Snake snake = {
4,
NULL,
NULL,
0,
1};
-
-
Map
map = {
2,
128,
62,
12,
4};
-
-
snake_game_t snake_game = {
0,
0,
0};
-
-
-
-
int greedySnake_init(void)
-
-
{
-
-
// 计算出游戏的最大逻辑坐标 用于约束游戏范围
-
-
snake_game.pos_x_max = (
map.border_right -
map.border_left) /
map.block_size;
-
-
snake_game.pos_y_max = (
map.border_botton -
map.border_top) /
map.block_size;
-
-
// 为蛇的坐标数组分配空间 蛇的最大长度是填满整个屏幕 即 pos_x_max* pos_y_max
-
-
snake.XPos = (
int16_t *)
malloc(snake_game.pos_x_max * snake_game.pos_y_max *
sizeof(
int16_t));
-
-
snake.YPos = (
int16_t *)
malloc(snake_game.pos_x_max * snake_game.pos_y_max *
sizeof(
int16_t));
-
-
// 蛇的初始长度设为4
-
-
snake.length =
4;
-
-
// 蛇的初始方向设为 右
-
-
snake.cur_dir = SNAKE_RIGHT;
-
-
// 生成蛇的身体 蛇头在逻辑区域最中间的坐标上 即 (pos_x_max/2, pos_y_max/2)
-
-
for (
uint8_t i =
0; i < snake.length; i++)
-
-
{
-
-
snake.XPos[i] = snake_game.pos_x_max /
2 + i;
-
-
snake.YPos[i] = snake_game.pos_y_max /
2;
-
-
}
-
-
// 复活这条蛇
-
-
snake.alive =
1;
-
-
-
-
// 将食物设置为被吃掉
-
-
food.eaten =
1;
-
-
// 生成食物 因为食物需要反复生成 所以封装为函数
-
-
gen_food();
-
-
-
-
// 游戏开始分数为0
-
-
snake_game.score =
0;
-
-
-
-
return
0;
-
-
}
-
-
void gen_food()
-
-
{
-
-
int i =
0;
-
-
// 如果食物被吃了
-
-
if (food.eaten ==
1)
-
-
{
-
-
while (
1)
-
-
{
-
-
// 随机生成一个坐标
-
-
food.x = rand() % snake_game.pos_x_max;
-
-
food.y = rand() % snake_game.pos_y_max;
-
-
-
-
// 开始遍历蛇身 检查坐标是否重合
-
-
for (i =
0; i < snake.length; i++)
-
-
{
-
-
// 如果生成的食物坐标和蛇身重合 不合法 重新随机生成
-
-
if ((food.x == snake.XPos[i]) && (food.y == snake.YPos[i]))
-
-
break;
-
-
}
-
-
// 遍历完蛇身 并未发生重合
-
-
if (i == snake.length)
-
-
{
-
-
// 生成有效 终止循环
-
-
food.eaten =
0;
-
-
break;
-
-
}
-
-
}
-
-
}
-
-
}
-
4.4、对象绘画
这一步其实是将逻辑空间重新映射到游戏空间，理应是整个游戏逻辑的最后一步，但是在我们开发过程中，也需要来自游戏空间的反馈，来验证我们的实现是否符合预期。因此我们在这里提前实现它。
蛇
-
static
uint8_t icon_data_snake1_4_4[] = {
0x0f,
0x0f,
0x0f,
0x0f};
// 纯色方块
-
-
static
icon_t icon_snake1_4_4 = {icon_data_snake1_4_4,
4,
4,
NULL};
-
-
-
-
static
uint8_t icon_data_snake0_4_4[] = {
0x09,
0x09,
0x03,
0x03};
// 纹理方块
-
-
static
icon_t icon_snake0_4_4 = {icon_data_snake0_4_4,
4,
4,
NULL};
-
-
-
-
void draw_snake()
-
-
{
-
-
uint16_t i =
0;
-
-
-
-
OLED_Icon_Draw(
-
-
map.border_left + snake.XPos[i] *
map.block_size,
-
-
map.border_top + snake.YPos[i] *
map.block_size,
-
-
&icon_snake0_4_4,
-
-
0
-
-
);
// 蛇尾一定使用纹理方块
-
-
-
-
for (; i < snake.length -
2; i++)
-
-
{
-
-
OLED_Icon_Draw(
-
-
map.border_left + snake.XPos[i] *
map.block_size,
-
-
map.border_top + snake.YPos[i] *
map.block_size,
-
-
((i %
2) ? &icon_snake1_4_4 : &icon_snake0_4_4),
-
-
0);
-
-
}
// 蛇身交替使用纯色和纹理方块 来模拟蛇的花纹
-
-
-
-
OLED_Icon_Draw(
-
-
map.border_left + snake.XPos[i] *
map.block_size,
-
-
map.border_top + snake.YPos[i] *
map.block_size,
-
-
&icon_snake1_4_4,
-
-
0
-
-
);
// 蛇头一定使用纯色方块
-
-
}
食物
-
static
uint8_t icon_data_food_4_4[] = {
0x06,
0x09,
0x09,
0x06};
-
-
static
icon_t icon_food_4_4 = {icon_data_food_4_4,
4,
4,
NULL};
-
-
void draw_food()
-
-
{
-
-
if (food.eaten ==
0)
// 如果食物没被吃掉
-
-
{
-
-
OLED_Icon_Draw(
-
-
map.border_left + food.x *
map.block_size,
-
-
map.border_top + food.y *
map.block_size,
-
-
&icon_food_4_4,
-
-
0);
-
-
}
-
-
}
4.5、对象行为
4.5.1、蛇的运动
在贪吃蛇中，对象蛇发生运动，有两种情况，一是在用户无操作的情况下，蛇按照目前的方向继续运动，而是用户按键触发蛇的运动。总而言之，都是蛇的运动，只是运动的方向不同，所以我们可以将蛇的行为抽象为
void Snake_Run(uint8_t dir)。
这里以向上走为例。
-
void Snake_Run(uint8_t dir)
-
-
{
-
-
switch (dir)
-
-
{
-
-
// 对于右移
-
-
case
SNAKE_UP:
-
-
// 如果当前方向是左则不响应 因为不能掉头
-
-
if (snake.cur_dir != SNAKE_DOWN)
-
-
{
-
-
// 将蛇身数组向前移
-
-
// 值得注意的是，这里采用数组起始(XPos[0],YPos[0])作为蛇尾，
-
-
// 而使用(XPos[snake.length - 1], YPos[snake.length - 1])作为蛇头
-
-
// 这样实现会较为方便
-
-
for (uint16_t i =
0; i < snake.length -
1; i++)
-
-
{
-
-
snake.XPos[i] = snake.XPos[i +
1];
-
-
snake.YPos[i] = snake.YPos[i +
1];
-
-
}
-
-
// 将蛇头位置转向右侧 即 snake.XPos[snake.length - 2] + 1
-
-
snake.XPos[snake.length -
1] = snake.XPos[snake.length -
2];
-
-
snake.YPos[snake.length -
1] = snake.YPos[snake.length -
2] -
1;
-
-
snake.cur_dir = dir;
-
-
}
-
-
break;
-
-
case
SNAKE_LEFT:
-
-
...
-
-
case
SNAKE_DOWN:
-
-
...
-
-
case
SNAKE_RIGHT:
-
-
...
-
-
break;
-
-
}
-
-
-
-
// 检查蛇是否存活
-
-
check_snake_alive();
-
-
// 检查食物状态
-
-
check_food_eaten();
-
-
// 更新完所有状态后绘制蛇和食物
-
-
draw_snake();
-
-
draw_food();
-
-
}
-
4.5.2、死亡判定
在蛇每次运动的过程中，都涉及到对整个游戏新的更新，包括上述过程中出现的 check_snake_alive check_food_eaten 等。
对于 check_snake_alive， 分为两种情况：蛇碰到地图边界/蛇吃到自己。
-
void
check_snake_alive()
-
-
{
-
-
//
判断蛇头是否接触边界
-
-
if
(snake.XPos[
snake.length
-
1]
<
0
||
-
-
snake.XPos[
snake.length
-
1]
>=
snake_game.pos_x_max
||
-
-
snake.YPos[
snake.length
-
1]
<
0
||
-
-
snake.YPos[
snake.length
-
1]
>=
snake_game.pos_y_max)
-
-
{
-
-
snake.alive
=
0
;
-
-
}
-
-
-
-
//
判断蛇头是否接触自己
-
-
for
(int
i
=
0
;
i
<
snake.length
-
1
;
i++)
-
-
{
-
-
if
(snake.XPos[
snake.length
-
1]
==
snake.XPos[
i]
&&
snake.YPos[
snake.length
-
1]
==
snake.YPos[
i]
)
-
-
{
-
-
snake.alive
=
0
;
-
-
break;
-
-
}
-
-
}
-
-
}
4.5.3、吃食判定
在贪吃蛇中，食物除了被吃的份，还有就是随机生成。生成食物在上一节已经实现，因此这一节我们就来实现检测食物是否被吃。
-
void check_food_eaten()
-
-
{
-
-
// 如果蛇头与食物重合
-
-
if (snake.XPos[snake.length -
1] == food.x && snake.YPos[snake.length -
1] == food.y)
-
-
{
-
-
// 说明吃到了食物
-
-
food.eaten =
1;
-
-
// 增加蛇的长度
-
-
snake.length++;
-
-
// 长度增加表现为头的方向延伸
-
-
snake.XPos[snake.length -
1] = food.x;
-
-
snake.YPos[snake.length -
1] = food.y;
-
-
// 游戏得分增加
-
-
snake_game.score++;
-
-
// 重新生成食物
-
-
gen_food();
-
-
}
-
-
}
4.6、绑定用户操作
在贪吃蛇中，唯一的用户操作就是用户按键触发蛇的运动。好在我们已经对这个功能实现了良好的封装，即void Snake_Run(uint8_t dir)
我们只需要在按键回调函数中，接收来自底层上报的key_code即可。
-
#define SNAKE_UP EDK_KEY_2
-
-
#define SNAKE_LEFT EDK_KEY_1
-
-
#define SNAKE_RIGHT EDK_KEY_3
-
-
#define SNAKE_DOWN EDK_KEY_4
-
-
-
-
void greedySnake_key_handel(key_code_t key_code)
-
-
{
-
-
Snake_Run(key_code);
-
-
}
4.7、游戏全局控制
在这个主循环里，我们需要对游戏整体进行刷新、绘图，对玩家的输赢、得分进行判定，并提示玩家游戏结果。
-
void
greedySnake_task(void)
-
-
{
-
-
while (
1)
-
-
{
-
-
if (snake.alive)
-
-
{
-
-
// 清除屏幕memory
-
-
OLED_Clear();
-
-
// 绘制地图边界
-
-
OLED_DrawRect(
11,
1,
118,
62,
1);
-
-
// 绘制“SCORE”
-
-
OLED_Icon_Draw(
3,
41, &icon_scores_5_21,
0);
-
-
// 绘制玩家当前分数
-
-
draw_score(snake_game.score);
-
-
// 让蛇按当前方向运行
-
-
Snake_Run(snake.cur_dir);
-
-
// 将屏幕memory输出
-
-
OLED_Refresh_GRAM();
-
-
// 间隔200ms
-
-
aos_msleep(
200);
-
-
}
-
-
else
-
-
{
-
-
// 清除屏幕memory
-
-
OLED_Clear();
-
-
// 提示 GAME OVER
-
-
OLED_Show_String(
30,
24,
"GAME OVER",
16,
1);
-
-
// 将屏幕memory输出
-
-
OLED_Refresh_GRAM();
-
-
// 间隔500ms
-
-
aos_msleep(
500);
-
-
}
-
-
}
-
-
}
5、实现效果
接下来请欣赏笔者的操作。
6、开发者技术支持
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