基于树莓派RP2040设计简单的游戏并实现鼠标功能

内容介绍

树莓派RP2040的简单利用

本项目使用了硬禾学堂“2022年寒假在家一起练”推出的“基于RP2040的嵌入式系统学习平台”，使用LCD显示屏，四向摇杆，Buzzer蜂鸣器和俩个按键，通过编程软件MicroPython设计了一个简单的“别碰方块”游戏。

实现目标：

利用板上的四向摇杆和按键设计一款“鼠标”
在240*240的LCD屏幕内可以通过该鼠标进行菜单选择和参数控。
用蜂鸣器播放音乐。
在LCD屏显示游戏，通过按键动作控制方块起跳。
通过USB端口可以控制PC屏幕上的光标移动和点击操作，行使电脑鼠标的功能

对于初学练手的我来说，完成这样的任务不能执着于深入了解单片机和python。我要做的是了解他们的一些基础功能，比如说怎么样在屏幕上画一个点？

有了这一个点，即使是牺牲运行速度，我也能画出一幅图片来。

import machine
import st7789 as st7789
from fonts import vga2_8x8 as font1
from fonts import vga1_16x32 as font2

st7789_res = 0
st7789_dc  = 1
disp_width = 240
disp_height = 240
spi_sck=machine.Pin(2)
spi_tx=machine.Pin(3)
spi0=machine.SPI(0,baudrate=4000000, phase=1, polarity=1, sck=spi_sck, mosi=spi_tx)

display = st7789.ST7789(spi0, disp_width, disp_width,
                          reset=machine.Pin(st7789_res, machine.Pin.OUT),
                          dc=machine.Pin(st7789_dc, machine.Pin.OUT),
                          xstart=0, ystart=0, rotation=0)

#-----------------------------通过以上代码可以实现用像素绘制一些简单图形-------------------------
import math

def p(x,y):
    display.pixel(x,y,st7789.color565(0xff,0xff,0xff))

rule=4*3.14/240
for i in range(240):
    p(i,int(120+50*math.sin(rule*i)))

经过四处查阅，尤其要感谢交流群里的老师，我了解到了画图需要的代码，能让屏幕按我的心意亮起来，任务已经完成了一大半!

（全部代码在百度网盘： https://pan.baidu.com/s/15OZSKgfkTptf2Jg-7k8zqw?pwd=1su7 提取码: 1su7 ）

我还总结了四向摇杆，“A”，“B”按键的人机交互（交互.py）。有了这些代码，思路也就有了，我可以做一个简单的像素小游戏，其次可以实现鼠标在PC端和单片机上的全部功能，可以为游戏做一个菜单，我还可以把蜂鸣器（Buzzer -蜂鸣器）用起来，唱一首歌。

其实在LCD上的鼠标实现方式和在PC端上的实现方式是有很大的不同的，但对鼠标的控制很多想法都是想通的，比如如何对ADC函数获得的波过滤，达到不让鼠标一直晃动的目的？通过实践观察发现，摇杆不动的时候，函数值的变化范围最多只有600，所以我想到了通过下面的判断来实现这一功能。

if xValue-x0>1000 or xValue-x0<-1000 or yValue-y0>1000 or yValue -y0<-1000:
        m.move((xValue-x0)//2000,(yValue-y0)//2000)

其次是LCD上鼠标的绘制，我采用的办法是以一个点来确定鼠标的位置，然后根据这个点画线。这样，鼠标的移动也就是这个点的移动了。最后就是如何判断按键的时候到底按的是哪个键呢？我们可以记录选项字体的范围，然后判段按键时的鼠标位置是否在范围里就可以了。

display.text(font2, "Music_one", 55, 95)
display.text(font2, "Music_two", 55, 125)
    
if a.value():
     if mouse_x>50 and mouse_x<150 and mouse_y>90 and mouse_y<120:
          mu=1
          break
     elif mouse_x>50 and mouse_x<150 and mouse_y>130 and mouse_y<150:
          mu=2
          break

不过用点一个一个地画，对于这样的单片机来说刷新确实很吃力。所以就要想办法节约资源，我在屏幕刷新这一步上想到了俩种方法，一种是全屏刷新（mouse-01.py)，另一种想法是局部覆盖（mouse-02.py)，俩种方法各有千秋，在后面的代码中也都有自己的用处。

在“别碰方块”的游戏中，碰撞逻辑和起跳对我来说是另一个难点，是我从一本书中了解到了解决的办法（《C和C++游戏趣味编程》）的。

if a.value():
            square_vy=-26
if rect_x1 <= square_0x + square_side//2 and rect_x1 + rect_width1 >= square_0x - square_side//2 and disp_height - rect_height1 <= square_0y + square_side//2:
            display.text(font2, "Lose", 85, 125)
            sleep(10)
            led.value(0)

在播放音乐的时候，我遇到了当时难以理解的事情，那就是音乐停下后往往都是蜂鸣器刺耳的声音，让我很是无奈，后来慢慢理解到，原来是强行中断音乐，但蜂鸣器的引脚却任然处于开的状态，所以会有刺耳的长鸣，我模仿其他引脚的控制函数，在结束音乐后人为地把引脚关掉，这样就不会再有刺耳的声音了。

 if mu==1:
        display.fill(st7789.BLACK)
        display.text(font2, "Music_one", 85, 95)
        while True:
            mySong1.tick()
            sleep(0.04)
            if b.value():
                song=Pin(23,Pin.OUT)
                song.value(0)
                break

如何上手单片机，方法很多：看书，看教程，请教其他人，这些都是可行的。但最重要的是学习的热情，以及由之而来的动力。正是因为单片机能让我们按自己的想法实现很多事情，所以我们才有了探索的动力。

主要困难：Python对我来说是一门新语言，对MicroPython功能的不熟悉，而且受其语言本身运行速度较慢的影响，游戏的质量很难做到让人满意。但关于C游戏编程，我已经能做到在PC端编码“贪吃蛇”，“推箱子”，“十步万度”，“十字消除”以及“见缝插针”等游戏（源代码已包含在压缩包）。

所以下一步的目标就是学习用C/C++进行RP2040的编程，之所以起初没用C编程，而选择了MicroPython是因为是因为对环境的配置不太了解，比如画图用的EasyX库该如何导入这一问题比较难办，还望有经验的前辈指导一二。

未来计划：在解决了运行速度和编译环境的基础上，就可以尝试将更多的游戏移植到RP2040游戏机上。而且我还有个计划，我们学院有一间小图书馆，缺一个管理系统：我是不是可以做一个管理系统移植到这个游戏机上呢？

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