升級我的復(fù)古手持游戲機(jī)，配備運(yùn)動控制和液晶顯示器

按照我對手持游戲控制器的升級，我添加了一個新的1.8英寸彩色LCD用于動畫圖形，以及一個用于運(yùn)動控制輸入的加速計(jì)模塊。

在我之前的一篇文章中，我介紹了一種復(fù)古風(fēng)格的手持游戲機(jī)的開發(fā)過程，該游戲機(jī)具有本地?zé)o線多人連接功能。本文將重點(diǎn)介紹使用1.8英寸彩色LCD進(jìn)行動畫圖形升級，以及使用加速計(jì)模塊進(jìn)行運(yùn)動控制輸入。

對于我們升級的硬件，我們將使用ESP8266編寫一個簡單的基于Arduino的格斗游戲，在游戲中，屏幕兩側(cè)的兩名玩家相互戰(zhàn)斗，直到其中一人失去所有生命值。每個角色都將以16位顏色設(shè)置動畫，并可通過傾斜和搖晃玩家各自的控制臺進(jìn)行控制。

在構(gòu)建這個項(xiàng)目之前，您可能想回顧一下本系列的第一部分，了解使用ESP-NOW進(jìn)行無線通信的基礎(chǔ)知識，將MIDI文件轉(zhuǎn)換為背景音頻并播放，視頻游戲中的碰撞檢測，以及如何將代碼上傳到ESP8266微控制器。

電路設(shè)計(jì)和PCB布局

圖1是我們復(fù)古手持設(shè)備改進(jìn)版本的Eagle接線示意圖。

帶LCD屏幕的復(fù)古游戲機(jī)電路示意圖

圖1.帶LCD屏幕的復(fù)古游戲機(jī)電路示意圖

升級后的控制臺的PCB設(shè)計(jì)不必改變，因?yàn)槲夜室饬舫隽藬U(kuò)展空間，包括用于更大SPI顯示器和I2C傳感器模塊的引腳頭（圖2）。然而，與我的大多數(shù)項(xiàng)目一樣，今天所涵蓋的一切都是面包板和性能板友好的。

復(fù)古游戲機(jī)的PCB布局

圖2.復(fù)古游戲機(jī)的PCB布局

我已經(jīng)提供了Eagle原理圖和電路板文件供下載。

物料清單

下表顯示了構(gòu)建一個設(shè)備的物料清單。請記住，您需要兩個游戲機(jī)才能進(jìn)行無線多人游戲。

表1.升級游戲機(jī)項(xiàng)目的物料清單（BOM）

彩色顯示和圖形庫

該顯示器為1.8英寸128x160像素TFT LCD，內(nèi)置ST7735S SPI驅(qū)動IC。它使用一種名為RGB565的16位顏色格式，這意味著我們可以顯示高達(dá)65K的顏色。您會發(fā)現(xiàn)此顯示器的不同版本提供了不同的引腳排列，因此請確保正確連接。如果你正在復(fù)制我的自定義PCB，你需要修改它以支持不同的引腳。

對于這個項(xiàng)目，我們將使用Bodmer的TFT_eSPI圖形庫，該庫專門用于在ESP8266等32位微控制器上顯示動態(tài)圖像。這些類型的圖像稱為精靈，存儲在處理器的RAM內(nèi)存中。它們可以以各種方式操縱，并集成在更大的2D場景之前或之后。精靈的一種顏色總是被指定為透明的，這樣很容易將它們疊加在其他圖像上。

帶游戲屏幕的復(fù)古游戲機(jī)視圖，包括玩家

人物

圖3.屏幕上的玩家角色是使用精靈實(shí)現(xiàn)的

此項(xiàng)目中使用的所有精靈都是itch.io的Free Tiny Hero精靈素材的修改版本。您始終可以按照我代碼中的相同邏輯，用自己的藝術(shù)或互聯(lián)網(wǎng)上的其他圖形替換它們。

游戲場景

我們游戲中的場景分為三個部分：

背景

戰(zhàn)斗區(qū)域

HUD（平視顯示器）

對于背景，我選擇了一個漸變，從底部的白色開始，在頂部過渡到不同的次要顏色。在啟動時，次要顏色是從我認(rèn)為與頂部素材搭配得很好的幾種顏色中隨機(jī)選擇的。

我們的戰(zhàn)斗區(qū)域，或顯示器的中間，是玩家將戰(zhàn)斗的地方。一個玩家將在左側(cè)生成，而另一個玩家會在右側(cè)生成?？偣灿腥齻€角色，而且，每當(dāng)游戲開始時，它都會隨機(jī)分配給每個玩家一個角色，而不會重復(fù)。

HUD位于顯示器的頂部和底部，使用綠色狀態(tài)欄顯示每個玩家的健康點(diǎn)（HP），該狀態(tài)欄隨著玩家失去HP而遞減。在狀態(tài)欄旁邊，有描繪玩家角色和標(biāo)識符（玩家1或玩家2）的框架圖像。

為精靈制作動畫

為了達(dá)到運(yùn)動的效果，每當(dāng)玩家執(zhí)行一個動作時，我們都會快速滾動與該特定動作相關(guān)的一系列圖像，而不是顯示靜止圖像，給人一種我們的角色在屏幕上流暢動態(tài)移動的錯覺，類似于卡通或傳統(tǒng)視頻游戲的工作方式。

這些圖像是我使用Rinky Dink Electronics的image-to-RGB565工具轉(zhuǎn)換為Arduino代碼的精靈資產(chǎn)，以指針數(shù)組的形式組織，使其在渲染動作時易于迭代。

在這個游戲中，動作被定義為空轉(zhuǎn)（原地停留和呼吸）、行走（步態(tài)模式）和拳擊（向?qū)κ峙e起手臂）。每個動作只有幾個圖像，這些圖像會根據(jù)游戲計(jì)數(shù)器變量激活，該變量在Arduino循環(huán)時遞增。

使用加速度計(jì)進(jìn)行運(yùn)動傳感

最后，我們需要給用戶一種控制他們性格的方法。我們將使用MPU6050加速計(jì)/陀螺儀模塊，以及Refetick的MPU6050_light.h庫。該庫通過MPU6050芯片提供了一種輕量級、快速、簡單的通信方法。

在這個項(xiàng)目中，我將傳感器垂直連接到PCB上，使我們能夠使用X軸傾斜角度讀數(shù)，在整個控制臺向任一方向傾斜時向左或向右移動角色。此外，與我的電子墨水蝕刻草圖項(xiàng)目類似，我使用了所有三個軸的加速度讀數(shù)，實(shí)現(xiàn)了震動檢測，每當(dāng)用戶搖動控制臺時，都會觸發(fā)一個沖壓動作。

傾斜和抖動范圍可能因您的特定MPU6050模塊及其位置而異。請記住，在確定哪種靈敏度最適合您的設(shè)置之前，您必須修改不同的值。

上傳代碼

現(xiàn)在我們了解了這個項(xiàng)目背后的邏輯，我們需要將代碼上傳到我們的ESP8266微控制器。和上次一樣，我將使用Lolin D1 Mini板，它有一個方便的USB到串行編程器。

在開始上傳之前，您需要使用所有相關(guān)的板和庫設(shè)置Arduino環(huán)境。我們將對主機(jī)和客戶端使用相同的草圖，只使用兩行代碼來區(qū)分它們。一行是一個名為isHost的布爾變量（1代表主機(jī)，0代表客戶端）：

第二行是接收節(jié)點(diǎn)的相應(yīng)MAC地址的數(shù)組： 

主程序、音頻和MAC查找器的代碼可從GitHub下載。

輪到你了

除了本文及其前一個迭代中涵蓋的功能外，我還包括了一個我們的控制臺啟動的基本“連接”屏幕，以及一些用于阻塞和躲避等操作的精靈，您可以在項(xiàng)目的版本中實(shí)現(xiàn)。

你將如何擴(kuò)展這個項(xiàng)目？你還會包括哪些其他硬件？你想制作什么類型的游戲？

在我之前的文章中，一位用戶建議切換到ESP32，它提供了更多的GPIO引腳，可能消除了對I/O擴(kuò)展器的需求，I/O擴(kuò)展器以前用作8位觸覺開關(guān)端口。您還可以添加一個MP3播放器IC，用于播放更長、更復(fù)雜的背景游戲音樂片段。

得益于ESP硬件，您甚至可以擴(kuò)展此項(xiàng)目以連接到全球互聯(lián)網(wǎng)，并與更多玩家互動，而不是ESP-NOW協(xié)議的本地化功能。