"FPGA实现打字小游戏：随机掉落字符，玩家按键消除，60Hz刷新率"

数字电路与数字系统实验 课程设计：打字小游戏 计算机科学与技术系 吴俊锋 计算机科学与技术系 袁想 2018.12.28 目录 一、实验要求………………………………………………………3 二、需求分析………………………………………………………3 三、游戏逻辑………………………………………………………4 四、模块划分………………………………………………………5 五、模块设计………………………………………………………7 六、问题解决………………………………………………………36 七、用户手册（实现功能）…………………………………36 八、思考启发………………………………………………………41 九、实验分工………………………………………………………41 一、实验要求 请用 FPGA 实现 PA4 中的打字小游戏，即屏幕上随机产生一些字母，并以不同随机速度掉落。玩家需要按对应的键在字符掉落到屏幕底部之前消除字符，如下图所示： 只需实现界面中的字符部分。VGA 采用 60Hz 刷新率，分辨率和字符大小可与 PA4 中保持一致。 二、需求分析 本项目旨在通过FPGA实现打字小游戏，具体要求为在屏幕上产生随机字母，并以不同的速度掉落，玩家需要及时按下对应的按键以消除字符。因此，需要实现字符的产生、下落和按键的相应功能，同时需要与VGA进行交互，使用60Hz的刷新率，保持分辨率和字符大小与PA4一致。 三、游戏逻辑 游戏逻辑主要包括字符的产生和下落，以及玩家按键的响应。首先，随机生成字母，并设置不同的速度进行下落。当字母下落至屏幕底部时，玩家需按下相应的键盘按键进行处理，如果按键正确则字符消失，错误则继续保留。游戏过程中需要不断产生和下落字符，直到游戏结束。 四、模块划分 根据游戏逻辑，可以将模块划分为字符生成模块、字符下落模块、按键响应模块和游戏控制模块。字符生成模块负责随机生成字符；字符下落模块控制字符下落速度和位置；按键响应模块检测玩家的按键响应；游戏控制模块整体控制游戏流程。 五、模块设计 5.1 字符生成模块 字符生成模块使用随机数发生器，产生随机的字母，并且根据游戏要求以不同的速度进行下落。 5.2 字符下落模块 字符下落模块控制字符在屏幕上的位置和速度，确保字符能够流畅下落并且保持良好的交互体验。 5.3 按键响应模块 按键响应模块负责检测玩家按下的按键，并且根据按键进行相应字符的消除。 5.4 游戏控制模块 游戏控制模块整合以上三个模块，并且控制游戏的流程和状态转换，包括字符的产生和下落、按键响应的处理以及游戏结束的判断。 六、问题解决 在实现打字小游戏的过程中，可能会遇到一些技术上的问题，比如字符生成的随机性、字符下落的流畅性、按键响应的准确性等。针对这些问题，需要结合FPGA的开发环境和相关技术文档进行深入研究和解决，确保游戏的功能和性能达到预期要求。 七、用户手册（实现功能） 在实现功能方面，用户可以通过按键控制游戏的进行，包括开始游戏、游戏暂停、字符消除等功能。通过VGA显示屏可以清晰地看到游戏的进行情况，保证游戏的体验性和可玩性。 八、思考启发 通过本实验设计与实践，可以增强学生对FPGA开发环境的了解和使用能力，提升数字电路与数字系统实验的实际操作技能。同时，对于游戏逻辑和模块划分的设计思路也有一定的启发作用，可以应用于其他的数字系统实验项目中。 九、实验分工 在实验分工方面，各位同学可以根据自身的擅长领域和兴趣爱好进行分配，比如字符生成模块的设计可以由擅长随机数发生器的同学完成，字符下落模块可以由擅长时钟频率控制的同学完成，按键响应模块可以由擅长输入输出控制的同学完成，游戏控制模块则可以由全面把握的同学进行整合。 综上所述，本项目旨在通过FPGA实现打字小游戏，需要涉及字符的生成、下落和按键的相应功能，同时需要与VGA进行交互，使用60Hz的刷新率，保持分辨率和字符大小与PA4一致。通过对游戏逻辑、模块划分、模块设计、问题解决、实现功能、思考启发和实验分工的详细分析和讨论，期望能够为数字电路与数字系统实验提供一定的指导和帮助，让学生在实践中更好地理解和掌握相关知识和技能。