Greedy Snake Verilog

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Greedy Snake game on Nexys 4 DDR with Verilog.

参考了https://github.com/tiezhu-lee/Greedy_Snake ，鸣谢@tiezhu-lee。

1. 游戏说明

1.1 操作方式

按键	功能
上、下、左、右按钮	转向
中间按钮	重新开始
Switcher 0	暂停/继续
Switcher 1	调节移动速度

1.2 功能说明

• 基本功能（转向，随机生成苹果，显示分数……）；

• 暂停/继续；

• 调速；

• 重新开始；

• 死亡时（撞墙或撞自己）蛇身闪烁两秒；

• 启动图（如下）。

  

2. 代码说明

2.1 程序结构

2.1.1 图示

2.1.2 文字说明

• top (主模块，用于调用各个模块)
  • clk_wiz (用于生成vga扫描时钟信号)
  • display (显示模块，用于显示启动图、苹果、墙壁、蛇)
    • vga_sync_generator (生成VGA行、列同步信号)
    • blk_men_gen (调用ROM，存储启动图数据)
  • snake (蛇模块，负责蛇的运动、死亡检测、得分检测等)
  • fsm (状态机，用于游戏状态的初始化和转换)
  • turn (转向模块，用于生成next_direction)
  • apple (苹果模块，用于生成苹果的坐标)
  • score (计分模块，输出seg和an的信息)
    • c_counter_binary x4 (内置的counter，用于计数)
    • seg (用于将每个四位二进制数在数码管上显示出来)
      • bcdto8segment_dataflow x4 (四位BCD码转为数码管编码)
• launch_1320x770_8_paint.coe (ROM的初始化文件，存储启动图信息)
• Nexys4DDR_Master.xdc (管脚约束文件)

2.2 变量说明（部分）

变量	功能	变量	功能
CLK100MHZ	100MHz时钟	CLK148DOT5MHZ	148.5Mhz时钟
reset	重新开始	[32*6-1:0] snake_.._temp	蛇身坐标临时变量
up,right,down,left	方向键	[31:0] snake_piece_is_display	控制体长
pause	暂停	[5:0] apple_..	苹果坐标
slow_down	减速	[1:0] game_status	游戏状态
[7:0] an	数码管使能	[1:0] .._direction	方向
[7:0] seg	数码管输出	get_apple	吃到苹果
[11:0] vga	vga颜色信号	hit_..	撞死否
h_sync,v_sync	行、列扫描信号	in_display_area	是否在显示区域

2.3 状态机说明

状态	编码	意义	下一状态	备注
LAUNCHING	2'b00	正在显示启动图	数秒后到INITIALIZING	刚开机时的状态
PLAYING	2'b01	正在游戏	撞墙或撞自己后到DIE_FLASHING
DIE_FLASHING	2'b10	死亡闪烁	两秒后到INITIALIZING
INITIALIZING	2'b11	等待开始	按下方向键到PLAYING	任意状态下按下reset进入此态

2.4 实现方法（部分）

功能	实现方法
VGA显示	vga_sync_generator生成行、列扫描信号，参考自https://ktln2.org/2018/01/23/implementing-vga-in-verilog/
随机生成苹果坐标	reg [11:0] random;每次posedge clock执行random<=random+997，取其中某几位
计分	调用四个counter，get_apple作为enable
检测是否撞到自己	snake_x[0]==snake_x[i] && snake_y[0]==snake_y[i] && snake_piece_is_display[i]==1),i=1,2,3...
存储蛇长	reg [31:0] snake_piece_is_display;
蛇长加一	snake_piece_is_display<=2*snake_piece_is_display+1;
传递二维数组	Verilog不允许模块间直接传递二维数组，故使用一维数组来传递，参考自https://stackoverflow.com/questions/16369698/how-to-pass-array-structure-between-two-verilog-modules
蛇身闪烁	由于使用了snake_piece_is_display存储蛇长，用snake_piece_is_display_origin存储旧值，让snake_piece_is_display在0和snake_piece_is_display_origin间转换即可
控制速度	将8000000*(2+slow_down)作为count的最大值，若slow_down为1则一次前进用时增加1/2
图片显示	将想要显示的图（1920x1080）只保留中间有效部分（1320x770），创建ROM，深度为1320x770=1016400，其中BMP转化为COE文件使用了BMP2Mif.exe，用试错法调整常量解决了ROM的延迟（表现为图像左右移动）问题

3. 游戏截图（部分）

3.1 启动图

3.2 计分

3.3 死亡闪烁

4. 演示视频

完整视频演示：https://storage.yusanshi.com/Greedy_Snake_Verilog.mp4