STM32掌机教程5，程序框架，随机，加命与升级

谁借莪１个温暖的怀抱￠ 2022-03-25 14:06 206阅读 0赞

## 随机生成地鼠 ##

随机数是游戏里边非常重要的组成部分，贪吃蛇随机刷新下一个食物，俄罗斯方块随机生成下一个方块，大富翁扔骰子，都是随机的。甚至微信群红包，金额也是随机的。正是因为这些事件不可预测，游戏才充满趣味性。我们地鼠的生成，当然也要随机。  
  然而，计算机产生的随机数，都是“伪随机”。伪，指的是说它是随机的，但是却都是有规律可循的。对于C语言，可以直接调用一个随机数生产函数srand()。但是这个函数需要种子。随机数是由随机种子根据一定的计算方法计算出来的数值。所以，只要计算方法一定，随机种子一定，那么产生的随机数就不会变。也就是说，伪随机数也是某种对应映射的产物，而这个自变量就是种子。  
  如果你每次调用srand()时都提供相同的种子值，那么，你将会得到相同的随机数序列。因此要想产生看似“更随机的随机数”的关键，就是找个靠谱的种子。  
![在这里插入图片描述][2019012111460042.png]  
  对于计算机系统来说，经常用时间做种子，因为大概率每次调用程序的时间是不一样的。单片机系统可以使用定时器，把定时器中的计数值作为种子。计数值飞快自加，可以认为每次需要生成随机数的时候，计数值都是不可预测的，也就达到了生成随机数的目的。  
  我选用了定时器4来生成种子。定义了一个全局的变量作为计数值。定时器大约每隔1us每溢出一次，变量自增。  
  定时器4的初始化与中断服务

//timer.c
    void TIM4_Seed_Init(void)
    { 
      TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
    	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    
    	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE); //时钟使能
    	
    	//定时器TIM3初始化
    	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 71; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值 
    	TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =0; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值
    	TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
    	TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式
    	TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseStructure); //根据指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
      TIM_ClearITPendingBit(TIM4, TIM_IT_Update  );  //清除TIMx更新中断标志 
    	TIM_ITConfig(TIM4,TIM_IT_Update,ENABLE ); //使能指定的TIM4中断,允许更新中断
    
    	//中断优先级NVIC设置
    	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM4_IRQn;  //TIM3中断
    	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 3;  //先占优先级0级
    	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;  //从优先级3级
    	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道被使能
    	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);  //初始化NVIC寄存器
    
    	TIM_Cmd(TIM4, ENABLE);  //使能TIMx 
    }
    //定时器4中断服务程序
    void TIM4_IRQHandler(void)   //TIMx中断
    { 
    	if (TIM_GetITStatus(TIM4, TIM_IT_Update) != RESET)  //检查TIMx更新中断发生与否
    		{ 
    			TIM_ClearITPendingBit(TIM4, TIM_IT_Update  );  //清除TIMx更新中断标志 
    			time_us++;
    		}
    }

然后在主函数中调用初始化函数，并把地鼠编号递增的代码改为1~8之间随机。

//main.c
    u32 time_us = 0;         //随机生成地鼠，用到的随机数种子
    TIM4_Seed_Init();

//main.c if(life)
    if(next_flg)  //需要生成下一个地鼠
    { 
        next_flg = 0;
    // mouse++; 
    // if(mouse > 8)//1到8
    // mouse = 1;
        u8 i = 0;    //从随机数到地鼠用的临时变量
        srand(time_us);
        i = rand()%8 +1;
        mouse = i;
    ......
    }

主函数中这个if条件语句太长了，不适合阅读，因此把随机生成地鼠与点亮地鼠灯的功能提取函数。

//main.c if(life)
    if(next_flg)  //需要生成下一个地鼠
    { 
        next_flg = 0;
        mouse = random_num();       //产生随机数 
        CreatMouse(mouse);           //随机生成地鼠
        timeout_flg = 0;
        TIM_SetCounter(TIM2, 0);//定时器清零
    }

//按照参数，点亮某个LED
    void CreatMouse(u8 mouse)
    { 
    	AllLED_OFF();  //先把灯全都关掉
    	delay_ms(50);  //然后稍微延时，避免地鼠刷新到同一个位置时，看不出来
    	switch(mouse)
    	{ 
    		case 1: SLED1 = 0;break;
    		case 2: SLED2 = 0;break;
    		case 3: SLED3 = 0;break;
    		case 4: SLED4 = 0;break;
    		case 5: SLED5 = 0;break;
    		case 6: SLED6 = 0;break;
    		case 7: SLED7 = 0;break;
    		case 8: SLED8 = 0;break;
    		default: break;
    	}
    }
    
    //使用定时器的计数值生成随机数
    u8 random_num(void)
    { 
    	u8 i = 0;    //从随机数到地鼠用的临时变量
    	srand(time_us);
    	i = rand()%8 +1;
    	return i;
    }

编译并运行，可以发现地鼠是随机生成的。考虑到有可能两个地鼠生成到同一个位置，所以打中每次生成地鼠之前先关掉LED灯是很有必要的。

## 加命 ##

一般在游戏里，得到一定的分数以后都会加命，我们也来定义一个功能：得分每次超过整百，都加一条命。  
  在打中地鼠的时候会加分，所以我们把加命的逻辑写在加分之后。需要注意这么个情况：假如现在得分是102，加命，再打中一个地鼠后，假如分数是108，不应该加命，应该等到分数大于200后，再加命。因此需要定义一个变量，帮助判断是否需要加命。

//main.c
    u8 add_life_cnt = 1;       //用于增加生命计数，每到100的整数倍以后加命
    //while(1) if(life)
    key = KEY_Scan(0);
    if(key)       //如果按下按键
    { 
        next_flg = 1;   //不论打的对不对，都要生产下一个地鼠
        TIM_SetCounter(TIM2, 0);//不论打中的地鼠对不对，定时器都清零
        if(key == mouse)//正确打中地鼠 加分，生成下一个地鼠
        { 
            score+= level;
            showNumber(56,6,score,DEC,8,FONT_16_EN);
            if(score/100 == add_life_cnt)     //一定积分以后加命
            { 
                    add_life_cnt++;
                    life++;
                    showNumber(56,2,life,DEC,8,FONT_16_EN);
            }				
        }	
        else //打错 减命
        { 
            life--;
            showNumber(56,2,life,DEC,8,FONT_16_EN);
        }
    }

在测试的时候，可以把加命的分数设置的小一点，比如20：`if(score/20 == add_life_cnt) //一定积分以后加命` 。  
  为了让代码更方便阅读与维护，我把加命的操作提取出函数来。

//加命并显示
    void add_life(void)
    { 
    	add_life_cnt++;
    	life++;
    	showNumber(56,2,life,DEC,8,FONT_16_EN);
    }

然后加命的判断分支里就只需要一行代码了：

if(score/100 == add_life_cnt)    //一定积分以后加命
    { 
        add_life();
    }

## 升级 ##

难度升级以后，每个地鼠出生停留的时间都会变短，我设置一个数组，用于存放地鼠停留的时间，从2s到100ms——我还真不信有人反应能这么快。博尔特反应速度133ms。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2dlZWtfbW9ua2V5_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
  我的思路是，每击中10个地鼠难度增加，难度增加其实也就是数组的索引+1，然后更新定时器2的溢出时间。  
  首先要定义数组，变量，并修改定时器2初始化。

//main.c
    #define LEVEL_UP_CNT 10 //击中x个地鼠难度增加
    //不同难度对应的时间，（数值+1）/10 = 时间ms
    u16 level1_time_arr[15] = { 19999,14999,11999,9999,7999,5999,4999,3999,2999,1999,1799,1599,1399,1199,999};
    
    u8 level_cnt = 0;         //击中的地鼠数量，用于升级计数
    
    TIM2_Int_Init(level1_time_arr[level_cnt],7199);

编写一个函数用于提升难度。

//难度提升并显示
    void level_up(void)
    { 
    	level_cnt = 0;
    	level++;
    	if(level>14)//默认14关
    		level = 14;
    	TIM_SetAutoreload(TIM2,level1_time_arr[level]);
    	showNumber(56,4,level,DEC,8,FONT_16_EN);
    }

然后在打中地鼠的逻辑里来判断是否需要升级。注意，有时候升级与加命的条件会同时满足，这当然没什么弊端，知识考虑到后续会增加BGM，BGM最好持续一段时间，所以这两种情况先不同时处理。

//main.c if(key == mouse)
       else if(++level_cnt > LEVEL_UP_CNT) //升级与加命不同时处理
        { 
            level_up();
        }

## 提取函数 ##

为了让主函数看起来尽可能简洁，我把屏幕显示，加分，减命的操作也提取出了函数。主函数最好能只体现业务逻辑。

int main(void)
    { 
    	LED_Init();
    	KEY_Init();
    	delay_init();
    	initIIC();
    	initOLED();
    	TIM4_Seed_Init();
    
    	FirstScreen();      //显示完屏幕内容以后，再开启打地鼠计时用的定时器
    	show_opt();
    
    	TIM2_Int_Init(level1_time_arr[level_cnt],7199);
    	while(1)
    	{ 
    		if(life)//还有命
    		{ 
    			if(next_flg)  //需要生成下一个地鼠
    			{ 
    				next_flg = 0;
    				mouse = random_num();       //产生随机数 
    				CreatMouse(mouse);           //随机生成地鼠
    				TIM_SetCounter(TIM2, 0);//定时器清零
    				timeout_flg = 0;
    			}
    			if(timeout_flg)  //超时，减命，生成下一个地鼠
    			{ 
    				timeout_flg = 0;
    				next_flg = 1;
    				sub_life();
    			}
    			key = KEY_Scan(0);
    			if(key)       //如果按下按键
    			{ 
    				next_flg = 1;   //不论打的对不对，都要生产下一个地鼠
    				TIM_SetCounter(TIM2, 0);//不论打中的地鼠对不对，定时器都清零
    				if(key == mouse)//正确打中地鼠 加分，生成下一个地鼠
    				{ 
    					add_score();
    					if(score/100 == add_life_cnt)    //一定积分以后加命
    					{ 
    						add_life();
    					}
    					else if(++level_cnt > LEVEL_UP_CNT) //升级与加命不同时处理
    					{ 
    						level_up();
    					}		
    				}	
    				else //打错 减命
    				{ 
    					sub_life();
    				}
    				
    			}
    		}
    		else//没命了
    		{ 
    			
    		}		
    	}
    }

以下是提取出来的函数。

//按照level加分并显示
    void add_score(void)
    { 
    	score += level;
    	showNumber(56,6,score,DEC,8,FONT_16_EN);
    }
    //减命并显示
    void sub_life(void)
    { 
    	life--;
    	showNumber(56,2,life,DEC,8,FONT_16_EN);			
    }
    //设置固定显示的内容
    void FirstScreen(void)
    { 
    	//显示大LOGO
    	formatScreen(0x00);
    	showImage(0,0,128,8,Y_LOGO_ENUM);
    	delay_ms(1000);
    	
    	//显示汉字
    	formatScreen(0x00);
    // showString(0,0,"yoodao",FONT_16_EN);
    	showCNString(0,0,"小极客打地鼠掌机",FONT_16_CN);
    	
    	//显示生命、难度与分数
    	showString(0,2,"life:",FONT_16_EN);
    	showString(0,4,"level:",FONT_16_EN);
    	showString(0,6,"score:",FONT_16_EN);
    }
    //设置屏幕上的参数
    void show_opt(void)
    { 
    	showNumber(56,2,life,DEC,8,FONT_16_EN);
    	showNumber(56,4,level,DEC,8,FONT_16_EN);
    	showNumber(56,6,score,DEC,8,FONT_16_EN);
    }

到此，打地鼠程序的基本框架就列好了，也可以来玩打地鼠了。接下来增加背景音乐。

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