基于M5StickC Plus完成体感游戏手柄，并设计游戏“小心外星人”

内容介绍

1 项目介绍

简介：本项目基于M5StickC Plus，基于UIFlow平台进行开发，使用姿态传感器完成体感游戏手柄，并设计了“小心外星人”的小游戏。

游戏规则：玩家通过M5StickC Plus内部的姿态传感器控制火箭的左右移动，躲避外星人的攻击。共有五种不同的外星人，每种外星人具有不同的攻击特性，成功躲避25次即可获得胜利。

硬件介绍：M5StickC Plus 是M5StickC的大屏幕版本，主控采用ESP32-PICO-D4模组，具备蓝牙4.2与WIFI功能，小巧的机身内部集成了丰富的硬件资源，如红外、RTC、麦克风、LED、IMU、按键、蜂鸣器、PMU等，在保留原有M5StickC功能的基础上加入了无源蜂鸣器，同时屏幕尺寸升级到1.14寸、135*240分辨率的TFT屏幕，相较之前的0.96寸屏幕增加18.7%的显示面积，电池容量达到120mAh，接口同样支持HAT与Unit系列产品。

2 实现的功能

1)控制火箭：通过加速计的变化判定倾斜方向控制变量x的增减，从而控制“火箭飞船”的左右移动。

2)不同的“外星人”：设置不同的“外星飞船”以及“外星人”作为障碍物，以不同的速度以及规则落下。共有五个不同的障碍物：敌人1、敌人2、敌人3、Boss1、Boss2。其中敌人1、2、3体型较小，但速度不同，1最慢3最快。Boss1体型较大，速度中等。Boss2体型最大，行动缓慢，但是会随着玩家控制的飞船所在方向进行移动，躲避难度较大。

3)判定碰撞：判定飞船是否与外星人碰撞，若成功躲避则玩家积1分，积累得25分则游戏胜利；若在完成25次躲避之前与外星人发生碰撞，则游戏结束。

4)重新开始：按下按键A，游戏重新开始。

3 框图和软件流程图

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4 设计思路

4.1 倾斜m5StickC Plus完成最简单的控制飞船运动模块，需要使用到了m5StickC Plus的姿态传感器，此目的通过UIFlow中Hardwares-IMU-Get X ACC获取X轴方向的加速度实现。

4.2 设计不同的飞船以及外星人模块，首先上网搜集合适的图片，通过Photoshop进行图片样式转化，由于m5StickC Plus的屏幕尺寸为14寸、135*240分辨率的，所以将所有的导入图片修改到50*50像素以内的大小，再进行导入。

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4.3 屏幕中每次只出现一个外星人，所以引用函数对每个外星人的参数进行编辑，并通过变量diren来决定出现哪个外星人，出现外星人通过主函数调用对应外星人函数来实现。

4.4 不同的外星人具有不同的外形大小，所以根据外星人的大小设置不同的碰撞判定参数。同时为了增加游戏的乐趣体验以及难度，Boss2被设置为具有朝玩家移动方向移动的特点。

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4.5 根据实时得分score来决定出现外星人的躲避难易，得到的score越多，出现的外星人越难以躲避。此目的通过对score进行条件判断从而得到不同的diren值区间来实现。

4.6 当得分score达到25，将直接跳出胜利页面：“wonderful！！！you win”；若score未达到25却发生碰撞，则跳出失败页面：“sorry please try again”。

4.7 游戏结束后通过按键A可以重新开始。

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5 主要代码片段

5.1 通过得分来判断出现外星人的区间

if score <= 5:
    diren = 1
elif score <= 10:
    diren = random.randint(1, 3)
elif score <= 15:
    diren = random.randint(2, 4)
elif score <= 20:
    diren = random.randint(3, 5)
elif score < 25:
    diren = random.randint(4, 5)
else:
    diren = 0

5.2 通过diren来调用不同外星人的函数

randomx = random.randint(0, 105)
if diren == 1:
    diren1()
elif diren == 2:
    diren2()
elif diren == 3:
    diren3()
elif diren == 4:
    randomx = random.randint(0, 99)
    boss1()
elif diren == 5:
    randomx = random.randint(0, 63)
    boss2()
elif diren == 0:
    flag = False

5.3 根据姿态传感器来控制宇宙飞船的左右移动

if (imu0.acceleration[0]) >= 0.1 and x >= 1:
    x = (x if isinstance(x, Number) else 0) + -3
    image0.setPosition(x=x)
if (imu0.acceleration[0]) <= 0.1 and x <= 121:
    x = (x if isinstance(x, Number) else 0) + 3
    image0.setPosition(x=x)

5.4 根据坐标位置距离来判定是否发生碰撞

if j > 199 and x - randomx < 19 and randomx - x < 14:
    flag = False

5.5 Boss2可以跟随玩家控制的火箭移动

boss2x = int((boss2x + (x - boss2x) / 10))

6 遇到的难题以及解决办法

难点1：实现不同的外星人随机出现以及游戏难度由简单到难的过渡。

解决方法：创建diren参数，在不同的score下取不同的diren区间，从而实现随着玩家得分越来越高的情况下，取得的diren值对应的外星人躲避难度越大。

难点2：不同外星人碰撞参数的设置。

解决方法：通过photoshop提前设置好外星人图片的大小，根据大小参数，即像素点参数，对对应外星人的碰撞参数进行设置。

难点3：玩家游戏体验以及游戏可玩性的验证。

解决方法：找同学们进行玩，收集他们的建议（比如Boss2跟随速度太快，应该调低些），根据建议对代码进行修改。

7 未来的计划或建议

本次“暑假在家一起练”活动正好赶上暑假备战考研以及学校提早开学进行校内生产实习，并没有太多的精力来深入学习M5StickC Plus的外设硬件，以后肯定会花时间把对应的开发环境配置好，然后把8*8LED灯板研究一下。

至于这个小游戏，其实还有很多想实现想法，比如在得分越来越高地过程中火箭升级，体型变大，速度变快，甚至可以通过发射子弹击败BOS，但碍于时间精力有限，暂时无法实现。

当初想做这个还是因为在入门教程中看到了类似的案例，然后又回想起儿时玩过的雷霆战机、飞机大战的像素游戏，于是马上去网上找了类似元素的飞船外星人图片，照着案例改进了小游戏中，然后又自己设计了很多（自以为）很有趣的规则，最后做出了这一版小游戏。在写这份报告的时候，还花了一些表格，让我有一种自己在做游戏攻略的感觉哈哈哈哈哈哈，也许这就是开发游戏的一种乐趣吧，今天在我的游戏处子秀中感受到了。

研究开发板真的是一个很有趣的过程，尤其是看到自己的代码反馈出想要的结果，那种充满自豪的感觉难以比拟，感谢硬禾学堂这次“暑假在家一起练”的活动，我的建议就是这个活动要一直一直办下去呀！我超级喜欢的！