"架构设计-scala编程经典书籍完整版"
本文档主要介绍了一个基于FPGA的俄罗斯方块游戏的开发过程,重点在于架构设计和Verilog编程语言的使用。项目选择了ZYNQ-7000开发板作为硬件平台,并利用Vivado 2016.4、Modelsim 10.2c以及Visual Studio Code作为软件工具链。编程语言为Verilog,实现了模块化的硬件设计。
在项目实现过程中,遵循了以下步骤:
1. **输入控制**:由于是在开发板上实现游戏,输入设备不再局限于键盘和鼠标,而是利用Zybo开发板上的4个按键和4个开关作为控制信号,甚至可以通过UART串口、扩展键盘或手势识别来提供输入。
2. **游戏逻辑**:游戏的核心部分,遵循俄罗斯方块的基本规则。游戏规则包括不同形状的板块从顶部落下,玩家通过旋转和移动来匹配屏幕底部的布局,消除完整行得分,防止板块堆积至屏幕顶端导致游戏结束。
3. **显示输出**:选择了VGA作为输出方式,因为相较于HDMI,VGA的实现更为简单。显示模块负责将游戏状态转化为可在VGA显示器上展示的画面。
在**架构设计**方面,项目采用了模块化设计策略,具体分为以下模块:
1. **按键检测模块(key)**:检测并处理按键输入,包括旋转、左右移动和下降操作,同时进行了消抖处理,以确保输入的稳定性。
2. **游戏控制模块(game_control)**:负责处理游戏的逻辑,如生成新的方块、改变方块颜色和位置,以及消除已完成的行。
3. **数据通路模块(datapath)**:根据游戏控制模块的状态改变数据流,以适应游戏的实时变化。
4. **数据组织模块(merge)**:将处理后的数据整合,准备输出到显示模块。
5. **VGA顶层模块(vga_top)**:包括时钟分频模块(clk_unit)和显示模块(vga),前者用于将板上时钟适配到VGA所需的扫描频率,后者则负责将游戏状态转换为可见的图像输出。
项目开发的整体流程涵盖了架构设计、模块实现、Vivado综合和最终的板上验证。通过Verilog代码,直接操纵硬件,实现了游戏功能的电路化实现。在Vivado中进行综合后,将设计加载到FPGA中,通过VGA显示器可以看到游戏的实际运行情况。
这个项目展示了如何利用FPGA的硬件可编程性来创建复杂的游戏系统,同时也体现了模块化设计在FPGA项目中的优势,使得代码更易于理解和维护。