手舞足蹈跳舞機(jī)的軟硬件實(shí)現(xiàn)方案

項(xiàng)目背景及可行性分析
項(xiàng)目名稱(chēng)：手舞足蹈跳舞機(jī)
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項(xiàng)目的主要內(nèi)容：在游戲廳里轉(zhuǎn)一圈不難發(fā)現(xiàn)，總會(huì)有幾個(gè)少男少女在跳舞機(jī)前手舞足蹈，四周的觀眾圍得水泄不通。勁爆的音樂(lè)，富有青春氣息的舞姿使跳舞機(jī)游戲極其拉風(fēng)，也正因?yàn)槿绱耍铏C(jī)市場(chǎng)前景非?？春谩?br /> ?
我們的目標(biāo)就是設(shè)計(jì)一個(gè)基于FPGA的跳舞機(jī)。伴隨著音樂(lè)的節(jié)奏，跳舞機(jī)的LCD顯示器上會(huì)出現(xiàn)一個(gè)個(gè)方向不同的箭頭符號(hào)，引導(dǎo)玩家完成相應(yīng)的舞蹈動(dòng)作，玩家可以在跳舞機(jī)上盡情地手舞足蹈，而跳舞機(jī)的壓力傳感器和光傳感器會(huì)忠實(shí)地捕捉玩家的動(dòng)作，轉(zhuǎn)換器將處理過(guò)后的動(dòng)作信息傳遞給CPU，CPU根據(jù)游戲規(guī)則，公正地給玩家評(píng)分，LCD則會(huì)公布玩家的得分情況。在游戲進(jìn)行的過(guò)程中，LED會(huì)隨著音樂(lè)節(jié)奏的快慢不停地調(diào)整發(fā)光節(jié)奏，竭力為玩家營(yíng)造出絢麗的游戲氛圍；揚(yáng)聲器也會(huì)不停地為玩家吶喊助威，尤其是玩家表現(xiàn)出色時(shí)，揚(yáng)聲器會(huì)不遺余力地為玩家喝彩。
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首先我們要設(shè)計(jì)一個(gè)soc，片上系統(tǒng)的某些功能模塊可以使用預(yù)定制模塊IP核，例如MicroBlaze（我們選擇它作為CPU）就可以使用Xilinx公司提供的IP核來(lái)實(shí)現(xiàn)；當(dāng)然，我們的系統(tǒng)中也存在獨(dú)立設(shè)計(jì)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，例如PPU（圖像處理器）。該系統(tǒng)脫離了pc，這樣大大降低了系統(tǒng)的成本與功耗，減小了體積，而且軟硬件的更新比較方便。除了完成硬件設(shè)計(jì)之外，我們還有大量工作需要在soc上用軟件完成，例如移植操作系統(tǒng)、編寫(xiě)游戲軟件框架和跳舞機(jī)游戲軟件等。
進(jìn)展情況：現(xiàn)在處于模塊設(shè)計(jì)階段
　　項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點(diǎn)的論述
　　要處理大量的圖像文件，其中，圖層間的α運(yùn)算、圖像的卷動(dòng)等圖形圖像運(yùn)算會(huì)頻繁發(fā)生，如果這些運(yùn)算都交給CPU處理，就會(huì)占用大量的CPU資源，會(huì)破壞圖像顯示的連貫性。我們引入PPU，用于將上述繁重的計(jì)算任務(wù)從CPU分離出來(lái)，從而提高系統(tǒng)的性能。
　　聲像同步也是項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)之一：SoC集成的Mp3 Decoder將游戲音樂(lè)文件解碼為PCM流，PCM流傳輸?shù)絻蓧K同樣大小的緩沖區(qū)（暫且假設(shè)每塊緩沖區(qū)的大小為1K），如下圖所示，這兩塊緩沖區(qū)相當(dāng)于構(gòu)成一個(gè)循環(huán)隊(duì)列，一塊緩沖區(qū)的PCM流文件播放完以后，接著播放另一個(gè)緩沖區(qū)中的流文件。在切換緩沖區(qū)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生中斷，在這個(gè)中斷周期，系統(tǒng)渲染新的圖像幀，從而實(shí)現(xiàn)聲像像同步。
　　
　　游戲開(kāi)發(fā)Framework：這是在該硬件驅(qū)動(dòng)上實(shí)現(xiàn)的一組API，它是獨(dú)立于跳舞機(jī)游戲的，提供游戲開(kāi)發(fā)的常用接口，規(guī)定了游戲開(kāi)發(fā)的模型。
　　技術(shù)成熟性和可靠性論述：
　　目前市場(chǎng)上有很多基于PC的跳舞機(jī)的設(shè)計(jì)案例可以參考（當(dāng)中的PPU部件等關(guān)鍵功能模塊可以參考任天堂公司紅白機(jī)的設(shè)計(jì)），技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。
　　項(xiàng)目實(shí)施方案
　　方案基本功能框圖及描述
　　硬件功能框圖及描述
　　
　　Compact Flash（CF） Card：
　　CF卡扮演只讀存儲(chǔ)器的角色，用于存儲(chǔ)游戲文件；游戲文件分為三個(gè)部分：第一部分是控制程序，這一部分供CPU（MicroBlaze）執(zhí)行；第二部分是位圖文件，這一部分由PPU處理；第三部分是音樂(lè)文件，其中MP3格式的文件交給圖中所示的MP3 Decoder處理。
　　之所以使用CF卡作為ROM，是因?yàn)镃F卡可以很方便地從系統(tǒng)中取出，并與PC兼容，這樣容易實(shí)現(xiàn)游戲軟件的更新。