FPGA实现贪吃蛇游戏——Verilog语言与Cyclone III芯片

"这篇文档是复旦大学《可编程器件与硬件描述语言》课程的期末项目，由郑佳培完成，项目是用Verilog语言在FPGA（Field-Programmable Gate Array）平台上实现贪吃蛇游戏。具体使用了Quartus II软件在Cyclone III系列的EP3C25Q240C8 FPGA芯片上进行设计。游戏的控制通过独立按键完成，游戏状态显示在16x16 LED点阵和两位七段数码管上。设计采用模块化结构，包括分频模块、按键消抖模块、游戏模块和显示模块等。" 在这个项目中，关键知识点包括： 1. **Verilog语言**：Verilog是一种硬件描述语言，用于描述数字系统的结构和行为。在本项目中，Verilog被用来编写贪吃蛇游戏的逻辑，这涉及到了状态机的设计、信号处理以及逻辑门的组合。 2. **FPGA实现**：FPGA是可编程逻辑器件，允许用户根据需求配置硬件逻辑。EP3C25Q240C8是Altera公司的Cyclone III系列FPGA，具有丰富的逻辑资源，适合实现复杂的数字逻辑系统，如贪吃蛇游戏。 3. **Quartus II**：这是Altera公司的集成开发环境，用于设计、仿真、综合和编程FPGA。在本项目中，Quartus II被用来将Verilog代码转化为能在EP3C25Q240C8上运行的硬件配置。 4. **模块化设计**：项目采用了模块化设计方法，将整个系统分解为多个子模块，如分频模块、按键消抖模块、游戏模块和显示模块。这种设计思路提高了代码的可读性和可维护性。 5. **分频模块**：在硬件设计中，分频器用于将较高频率的时钟信号转换为较低频率的信号。在这个项目中，分频模块产生了用于LED扫描显示的800Hz信号和控制蛇运动速度的5Hz信号。 6. **按键消抖**：在实际电子系统中，按键输入可能会因机械抖动产生误触发。消抖电路通过延迟检测确保信号稳定，避免了这种问题。项目中采用了一个六状态的状态机来实现消抖功能。 7. **显示模块**：游戏状态通过16x16 LED点阵和两位七段数码管显示。16+16的三十二位LED扫描信号控制点阵的行和列，而7+7的十四位信号驱动数码管显示分数。 8. **游戏逻辑**：贪吃蛇游戏的规则是蛇吃到苹果后得分并增长，碰到边界或自身则游戏结束。这个逻辑在游戏模块中实现，需要处理蛇的位置更新、碰撞检测以及分数计算。 9. **控制输入**：游戏的开始、停止以及蛇的移动方向由独立的按键输入控制，这些信号经过消抖处理后送入游戏逻辑。 10. **状态机**：在设计中，尤其是按键消抖和游戏逻辑模块，状态机是一个重要的概念，用于描述系统在不同时间点的行为变化。 以上是本项目的核心技术点，展示了从软件设计到硬件实现的一个完整流程，体现了数字逻辑设计的基本原理和实践应用。