使用STM32F103ZE开发贪吃蛇游戏
目录
前言
一、设置FreeROTS用户任务
（1）事件event任务
（2）按键输入方向控制任务
（3）果实食物任务
（4）显示任务函数
（3）开始任务
二、主函数
三、ADC采样
四、效果展示
前言
网络上贪吃蛇游戏的开源资料已经很丰富了，但是详细讲解代码的很少，所以我打算取之开源，回馈于开源，帮助大家能够更好的完成这款很经典的游戏项目。
为了能够更好的实时处理贪吃蛇的各项任务，如：贪吃蛇任务，果实任务，显示任务等；所以对原始代码上了FreeROTS操作系统。
这里我就不详细介绍FreeROTS操作系统了，以后我会单独出一期FreeROTS的文章，大家想了解的话，有一份《FreeROTS内核使用指南》可以详读。 
如果大家英语好的话，推荐读英文版，会少一些翻译上的错误。
实验平台：STM32F103ZE开发板，5个独立按键
独立按键与开发板连接：
KEYUP→F0
KEYDOWN→F1
KEYLEFT→F2
KEYRIGHT→F3
STOP→F4
贪吃蛇项目概述：
贪吃蛇也叫“移动的链表”，先将不同任务所需要的参数组成结构体，在用指针不断调用，还得用TFTLCD进行显示，可以参考我以前写过的博客：
学习记录：调用TFTLCD液晶屏_lcd_shownum_Bitter tea seeds的博客-CSDN博客
废话不多说，代码（分析）来一波。
一、设置FreeROTS用户任务
一个任务就是一个线程，由于操作系统管理不同的任务，不同的任务分配在不同的内存块中，所以一开始要给不同的任务设置优先级并为他们分配堆栈空间。被挂起的任务被送回堆栈，就绪任务和运行任务从栈中恢复被送入寄存器。
#ifndef __MY_TASK_H
#define __MY_TASK_H
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
//用户任务
//任务优先级
#define EVENT_TASK_PRIO 7
//任务堆栈大小
#define EVENT_STK_SIZE 128
//任务句柄
TaskHandle_t EVENTTask_Handler;
//任务函数
void event_task(void *pvParameters);
//任务优先级
#define KEY_TASK_PRIO 6
//任务堆栈大小
#define KEY_STK_SIZE 128
//任务句柄
TaskHandle_t KEYTask_Handler;
//任务函数
void key_task(void *pvParameters);
//任务优先级
#define APPLE_TASK_PRIO 5
//任务堆栈大小
#define APPLE_STK_SIZE 128
//任务句柄
TaskHandle_t APPLETask_Handler;
//任务函数
void apple_task(void *pvParameters);
//任务优先级
#define SNAKE_TASK_PRIO 4
//任务堆栈大小
#define SNAKE_STK_SIZE 128
//任务句柄
TaskHandle_t SNAKETask_Handler;
//任务函数
void snake_task(void *pvParameters);
//任务优先级
#define DISPLAY_TASK_PRIO 3
//任务堆栈大小
#define DISPLAY_STK_SIZE 128
//任务句柄
TaskHandle_t DISPLAYTask_Handler;
//任务函数
void display_task(void *pvParameters);
//任务优先级
#define LED_TASK_PRIO 2
//任务堆栈大小
#define LED_STK_SIZE 128
//任务句柄
TaskHandle_t LEDTask_Handler;
//任务函数
void led_task(void *pvParameters);
//任务优先级
#define START_TASK_PRIO 1
//任务堆栈大小
#define START_STK_SIZE 128
//任务句柄
TaskHandle_t StartTask_Handler;
//任务函数
void start_task(void *pvParameters);
#endif
（1）事件event任务
这是最重要的任务，它负责数据处理，所以得等其他任务完成之后，才轮到它来执行，它的优先级最小，首先设置一个死循环，判断游戏是否正常运行，如果正常运行在判断游戏是否暂停，都没有我们则对按键进行检测，根据按键按下的情况对蛇头坐标进行更改，坐标根据TFTLCD分辨率进行设置，更改完蛇头坐标，对蛇尾坐标进行保存，在进行判断，如果坐标和果实坐标相同的话，蛇的长度加1，果实消失，使能食物函数生成食物，使能LCD进行显示，如果游戏结束，则返回游戏结束函数。
怎么让蛇的移速随着时间的变化越来越快？
我们可以初始化蛇的速度变量为一个定值，然后通过除以蛇的移速设置延时函数，来控制事件任务执行时间的间隔，随着不断调用蛇的移速，定值不断变大，延时函数时间的间隔边长，任务处理的时间间隔变长，显示出来蛇的移速变快。
void event_task(void *pvParameters)
{
while(1)
{
if(event.GameSta==ON)//如果游戏正常则继续
{
if(event.Process==ON)//如果没有暂停则继续
{
switch(event.Direction)//检测按键情况,根据方向调整蛇头坐标
{
case UP:
{
snake.firsty-=1;
if(snake.firsty>GAME_YPART-1)
{
snake.firsty=GAME_YPART-1;
}
}break;
case DOWN:
{
snake.firsty+=1;
if(snake.firsty>GAME_YPART-1)
{
snake.firsty=0;
}
}break;
case LEFT:
{
snake.firstx-=1;
if(snake.firstx>GAME_XPART-1)
{
snake.firstx=GAME_XPART-1;
}
}break;
case RIGHT:
{
snake.firstx+=1;
if(snake.firstx>GAME_XPART-1)
{
snake.firstx=0;
}
}break;
}
snake.lastx=snake_axis[0].x;//保存下蛇尾坐标
snake.lasty=snake_axis[0].y;
if(snake.firstx==apple.x&&snake.firsty==apple.y)//如果此时的坐标与食物坐标相同
{
event.AppleSta=OFF; //食物被吃掉
snake.energybuf+=apple.energy;//蛇的能量加一
vTaskResume(APPLETask_Handler); //使能生成食物函数
}
vTaskResume(DISPLAYTask_Handler); //使能显示函数
}
}else GameOver();//如果游戏为结束状态则游戏结束
delay_ms(1000/snake.speed); //按照蛇的速度调整此核心数据处理函数的时间间隔
}
}
（2）按键输入方向控制任务
按键任务通过switch判断语句实现，需要注意的是，我们按的方向如果是蛇移动的方向的反方向，是不能响应的，因为蛇不能有两个脑袋吧？然后就是从结构体中用指针调用参数使用。
void key_task(void *pvParameters)
{
u8 key;
while(1)
{
key=KEY_PLAY_Scan(0);
switch(key)
{
case KEY_UP_PRES:
{
if(event.Direction!=DOWN)
event.Direction=UP;
}break;
case KEY_DOWN_PRES:
{
if(event.Direction!=UP)
event.Direction=DOWN;
}break;
case KEY_LEFT_PRES:
{
if(event.Direction!=RIGHT)
event.Direction=LEFT;
}break;
case KEY_RIGHT_PRES:
{
if(event.Direction!=LEFT)
event.Direction=RIGHT;
}break;
case KEY_PASS_PRES://按下切换暂停/继续状态
{
event.Process=!event.Process;
}break;
}
delay_ms(20);//每20ms响应一次
}
}（3）果实食物任务
首先，果实的分布是随机的，所以，通过STM32F1自带的一个ADC采样随机获得ADC的值作为果实，将模拟量转换为数字量，如果在上位机上编写的话，可以使用时间戳来作为随机值。
得到随机果实的坐标之后，我们还要保证食物的坐标不能出现在蛇的身上。蛇的坐标也是通过LCD分辨率来进行设置的。
void apple_task(void *pvParameters)
{
u16 flag,i;
while(1)
{
flag=1;
while(flag)
{
flag=0;
apple.x=Get_Rand()%(u16)(GAME_XPART);
apple.y=Get_Rand()%(u16)(GAME_YPART);
for(i=0;i（4）显示任务函数
对此任务，我们首先得知道自己的LCD型号id然后根据自己LCD的型号进行驱动程序的编写。它的任务是显示出来蛇的身子。
Display显示出蛇头，如果果实坐标与蛇头坐标相同，蛇身长度+1，速度+1，然后更新蛇头坐标，保存蛇尾坐标，期间检查蛇头有没有碰到自己，遍历蛇身坐标是否与蛇头坐标相同，如果碰到了，游戏结束。
void display_task(void *pvParameters)
{
u16 i;
while(1)
{
Display(snake.firstx,snake.firsty,RED);//显示蛇头
if(snake.energybuf==0)
{
Display(snake.lastx,snake.lasty,WHITE);
for(i=0;i（3）开始任务
使用操作系统，线程进入临界区，为了处理临界区的代码，需要关闭线程中断，处理完毕后在开启中断，这是为了避免同时有其他任务或中断服务ISR进入临界区代码。
void start_task(void *pvParameters)
{
taskENTER_CRITICAL();
xTaskCreate((TaskFunction_t )snake_task,
(const char* )"snake_task",
(uint16_t )SNAKE_STK_SIZE,
(void* )NULL,
(UBaseType_t )SNAKE_TASK_PRIO,
(TaskHandle_t* )&SNAKETask_Handler);
//创建食物任务
xTaskCreate((TaskFunction_t )apple_task,
(const char* )"apple_task",
(uint16_t )APPLE_STK_SIZE,
(void* )NULL,
(UBaseType_t )APPLE_TASK_PRIO,
(TaskHandle_t* )&APPLETask_Handler);
//创建事件任务
xTaskCreate((TaskFunction_t )event_task,
(const char* )"event_task",
(uint16_t )EVENT_STK_SIZE,
(void* )NULL,
(UBaseType_t )EVENT_TASK_PRIO,
(TaskHandle_t* )&EVENTTask_Handler);
//创建显示任务
xTaskCreate((TaskFunction_t )display_task,
(const char* )"display_task",
(uint16_t )DISPLAY_STK_SIZE,
(void* )NULL,
(UBaseType_t )DISPLAY_TASK_PRIO,
(TaskHandle_t* )&DISPLAYTask_Handler);
//创建闪烁任务
xTaskCreate((TaskFunction_t )led_task,
(const char* )"led_task",
(uint16_t )LED_STK_SIZE,
(void* )NULL,
(UBaseType_t )LED_TASK_PRIO,
(TaskHandle_t* )&LEDTask_Handler);
//创建输入任务
xTaskCreate((TaskFunction_t )key_task,
(const char* )"key_task",
(uint16_t )KEY_STK_SIZE,
(void* )NULL,
(UBaseType_t )KEY_TASK_PRIO,
(TaskHandle_t* )&KEYTask_Handler);
vTaskDelete(StartTask_Handler);
taskEXIT_CRITICAL();
}二、主函数
操作系统与裸机开发的一个区别就是，少了那个while（1）死循环，改成了任务调度
int main(void)
{
delay_init();
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
Rand_Adc_Init();
uart_init(115200);
LED_Init();
KEY_PLAY_Init();
LCD_Init();
DisplayInit();
Snake_Init(&snake);
Apple_Init(&apple);
Event_Init(&event);
xTaskCreate((TaskFunction_t )start_task,
(const char* )"start_task",
(uint16_t )START_STK_SIZE,
(void* )NULL,
(UBaseType_t )START_TASK_PRIO,
(TaskHandle_t* )&StartTask_Handler);
vTaskStartScheduler();
}三、ADC采样
ADC几个比较重要的参数：
（1）测量范围：测量范围对于 ADC 来说就好比尺子的量程，ADC 测量范围决定了你外接的设备其信号输出电压范围，不能超过 ADC 的测量范围（比如，STM32系列的 ADC 正常就不能超过3.3V）。
（2）分辨率：假如 ADC 的测量范围为 0-5V，分辨率设置为12位，那么我们能测出来的最小电压就是 5V除以 2 的 12 次方，也就是 5/4096=0.00122V。很明显，分辨率越高，采集到的信号越精确，所以分辨率是衡量 ADC 的一个重要指标。
（3）采样时间：当 ADC 在某时刻采集外部电压信号的时候，此时外部的信号应该保持不变，但实际上外部的信号是不停变化的。所以在 ADC 内部有一个保持电路，保持某一时刻的外部信号，这样 ADC 就可以稳定采集了，保持这个信号的时间就是采样时间。
（4）采样率：也就是在一秒的时间内采集多少次。很明显，采样率越高越好，当采样率不够的时候可能会丢失部分信息，所以 ADC 采样率是衡量 ADC 性能的另一个重要指标
#include "rand.h"
//使用ADC产生16位随机数
void Rand_Adc_Init(void)
{
ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA |RCC_APB2Periph_ADC1 , ENABLE ); //使能ADC1通道时钟
RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6); //设置ADC分频因子6 72M/6=12,ADC最大时间不能超过14M
//PA1 作为模拟通道输入引脚
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN; //模拟输入引脚
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
ADC_DeInit(ADC1); //复位ADC1,将外设 ADC1 的全部寄存器重设为缺省值
ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent; //ADC工作模式:ADC1和ADC2工作在独立模式
ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE; //模数转换工作在单通道模式
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE; //模数转换工作在单次转换模式
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None; //转换由软件而不是外部触发启动
ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; //ADC数据右对齐
ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1; //顺序进行规则转换的ADC通道的数目
ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure); //根据ADC_InitStruct中指定的参数初始化外设ADCx的寄存器
ADC_Cmd(ADC1, ENABLE); //使能指定的ADC1
ADC_ResetCalibration(ADC1); //使能复位校准
while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1)); //等待复位校准结束
ADC_StartCalibration(ADC1); //开启AD校准
while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1)); //等待校准结束
}
//获得ADC值
//ch:通道值 0~3
u16 Get_Adc(u8 ch)
{
//设置指定ADC的规则组通道，一个序列，采样时间
ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ch, 1, ADC_SampleTime_1Cycles5 ); //ADC1,ADC通道,采样时间为239.5周期
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE); //使能指定的ADC1的软件转换启动功能
while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC ));//等待转换结束
return ADC_GetConversionValue(ADC1); //返回最近一次ADC1规则组的转换结果
}
u16 Get_Rand(void)
{
u16 randnum=Get_Adc(ADC_Channel_1)&0x0001,i;
for(i=0;i<15;i++)
{
randnum<<=1;
randnum+=Get_Adc(ADC_Channel_1)&0x0001;
}
return randnum;
} 四、效果展示
STM32精英开发板制作贪吃蛇游戏