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基于ARM的五子棋游戏设计.pdf
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摘 要
博弈是人工智能的主要研究领域之一,他涉及人工智能中的推理技术、搜索
方法和决策规划。本文将这些技术用于五子棋中,设计了一个基于 ARM 系统的五
子棋游戏。
五子棋亦称“串珠”、“连五子”,国际上正式称“连珠”,是我国古老的传统
棋种之一,现成为国际棋类竞技项目。简单易学而又富有趣味,为大众喜闻乐见。
嵌入式系统本身是一个相对模糊的定义。目前嵌入式系统已经渗透到我们生
活中的每个角落,工业、服务业、消费电子……,而恰恰由于这种范围的扩大,
使得“嵌入式系统”更加难于明确定义。入式系统是面向用户、面向产品、面向
应用的,它必须与具体应用相结合才会具有生命力、才更具有优势。它是以应用
为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、
成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
由于嵌入式设备越来越普及,所以在嵌入式设备上开发五子棋游戏具有实践
性的用途。本文描述了如何在 ARM9 开发平台上设计并开发了五子棋智能游戏。
对于一个嵌入式五子棋游戏来说,主要应解决图形显示、人工智能算法、键盘事
件处理 3 个问题。需要了解嵌入式开发相关程序结构,掌握开发箱的操作。通过
解读 ARM 的串口实验的代码,了解嵌入式软件开发的基本方法与步骤,在开发板
上跑通光盘给出的实验,逐步熟悉整个开发流程。本文介绍了如何去实现开发以
及以下疑难点的解决方法。
关键词:五子棋 玩家 棋盘 ARM 微处理器
1
目 录
摘要 ..................................................................................................................................................1
目录 ..................................................................................................................................................2
一、系统分析与总体设计...............................................................................................................4
1.1 课题背景.........................................................................................................................4
1.2 选题的意义........................................................................................................................4
1.3 游戏需求分析....................................................................................................................5
1.4 五子棋游戏的基本要求....................................................................................................5
1.4.1 开发环境描述.......................................................................................................5
1.4.2 系统总体功能描述:............................................................................................6
1.5 本课题的研究方法...........................................................................................................6
二、理论知识基础...........................................................................................................................7
2.1 五子棋.............................................................................................................................7
2.1.1 棋盘和棋子............................................................................................................7
2.1.2 规则及解释............................................................................................................8
2.2 ARM 平台..........................................................................................................................8
2.2.1ARM 处理器简介......................................................................................................8
2.2.2 S3C2410 开发板简介..............................................................................................9
2.3 实验模块简介...................................................................................................................9
2.3.1 LCD 模块.................................................................................................................9
2.3.2 键盘模块..................................................................................................................9
2.4 实验整合实现....................................................................................................................9
三、五子棋游戏的开发.................................................................................................................10
3.1 系统总体功能设计..........................................................................................................10
3.2 总体设计..........................................................................................................................10
四、系统实现与调试.....................................................................................................................13
4.1 游戏界面显示.................................................................................................................13
4.2 系统运行的结果..............................................................................................................13
4.3 获胜结果展示(白棋子获胜,红旗是获胜标志)......................................................14
总结和分析.....................................................................................................................................14
附:设计程序代码.........................................................................................................................15
2
一、系统分析与总体设计
1.1 课题背景
五子棋是起源于中国古代的传统黑白棋种之一。现代五子棋日文称之为连
珠,英译为 Renju,英文称之为 Gobang 或 FIR(Five in a Row 的缩写),亦有连
五子、五子连、串珠、五目、五目碰、五格等多种称谓。
五子棋起源于古代中国,发展于日本,风靡于欧洲。对于它与围棋的关系有
两种说法,一说早于围棋,早在 " 尧造围棋 " 之前,民间就已有五子棋游戏;
一说源于围棋,是围棋发展的一个分支。在中国的文化里,倍受人们的青睐。本
世纪初五子棋传入欧洲并迅速风靡全欧。通过一系列的变化,使五子棋这一简单
的游戏复杂化、规范化,而最终成为今天的职业连珠五子棋,同时也成为一种国
际比赛棋
ARM(Advanced RISC Machines),既可以认为是一个公司的名字,也可以认
为是对一类微 处理器的通称,还可以认为是一种技术的名字。1991 年 ARM 公司
成立于英国剑桥,主要出售芯片设计技术的授权。目前,采用 ARM 技术知识产权
(IP)核的微处理器,即我们通常所说的ARM 微处理器,已遍及工业控制、消费
类电子产品、通信系统、网络系统、无线系统等各类产品市场,基于ARM 技术的
微处理器应用约占据了 32 位 RISC 微处理器 75%以上的市场份额,ARM 技术正在
逐步渗入到我们生活的各个方面。ARM 公司是专门从事基于 RISC 技术芯片设计
开发的公司,作为知识产权供应商,本身不直接从事芯片生产,*转让设计许可
由合作公司生产各具特色的芯片,世界各大半导体生产商从 ARM 公司购买其设计
的 ARM 微处理器核,根据各自不同的应用领域,加入适当的外围电路,从而形成
自己的 ARM 微处理器芯片进入市场。目前,全世界有几十家大的半导体公司都使
用 ARM 公司的授权,因此既使得 ARM 技术获得更多的第三方工具、制造、软件的
支持,又使整个系统成本降低,使产品更容易进入市场被消费者所接受,更具有
竞争。
1.2 选题的意义
五子棋是一种两人对弈的纯策略型棋类游戏,棋具与围棋通用,是起源于中
国古代的传统黑白棋种之一。
由于五子棋游戏规则简单易懂,老少皆宜,而且趣味横生,引人入胜;不仅
能增强思维能力,提高智力,而且富含哲理,有助于修身养性。已在各个游戏平
台有应用。
基于 Windows 的游戏设计方式很多,如基于 Java 的跨平台设计,基于.net
平台的设计,基于 JAVA 的设计由于运行在虚拟机上运行,等等。嵌入式系统根
据应用需求满足应用系统的功能、可靠性、成本、体积等要求,提高了运行效率。
3
本文采用 EVC 在 ARM 平台上进行设计来完成五子棋游戏。
1.3 游戏需求分析
① 实现游戏界面的显示;
② 显示用户行程,提示用户下子;
③ 查看用户的输入是否出界;
④ 实现新一局游戏开始功能;
⑤ 判断每局游戏输赢;
⑥ 用户选择是否开始新一盘五子棋游戏;
⑦ 退出游戏。
1.4 五子棋游戏的基本要求
1.4.1 开发环境描述
五子棋游戏软件基于 ARM 的 wince5.0 平台,利用 PXA270RP 实验箱模拟仿真
器,利用 EVC 编程来具体实现,在实验箱的触摸屏上进行游戏。
嵌入式系统作为芯片和软件的集成体,在科学研究、工业控制、军事技术、
医疗卫生、消费电子等方面有着普遍的应用,此软件基于ARM 处理器和 windows
CE 的研究平台,windows CE 是由优先级的多任务操作系统它允许多重功能、进
程,在相同的时间系统中运行 Windowns CE 支持最大的 32 位同步进程,微软
Windowns CE 被设计成针对小型设备的通用操作系统,它可以通过设计一层位于
内核和硬件之间代码来设定硬件平台。嵌入式工具包包括设备驱动器(DDK)和软
件开发包(SDK),DDK 提供了关于写驱动器的附加文本,SDK 提供库、头文件、
样本代码、文本以允许,开发者对基于 Windowns CE 的平台进行写操作,Windowns
CE 提供了相同的程序界面,以用来为其他的视窗操作系统开发功能。
①技术可行性
运用 Windows2000/XP 以上的操作系统,SQL SERVER2000 的数据库技术,开
发以 Windows XP 为用户的操作平台,界面友善、功能齐全的《五子棋双人对战
小游戏》。
②经济可行性
一方面,新系统中棋盘界面和更强劲的功能支持,不仅增加了游戏的趣味性,
而且使游戏者更尽兴;另一方面系统开发成本低,现有 PC 机即可提供该系统开
发工作需要的所有硬件设备环境。
4
③操作可行性
操作上是键盘的使用,主要凭借输入坐标确定棋子落子位置,方便简单。使
用前只要看明白游戏规则及其方法即可。
1.4.2 系统总体功能描述:
通过判断棋盘上的所有相同颜色的子能否五个顺次相连来判断游戏是否
结束。实际上,是根据当前最后一个落子的情况来判断胜负的。实际上需要从
四个位置判断,以该子为出发点的水平,竖直和两条分别为 45 度角和 135
度角的线,目的是看在这四个方向是否最后落子的一方构成连续五个的棋子,
如果是的话,就表示该盘棋局已经分出胜负。
1.5 本课题的研究方法
对于一个嵌入式五子棋游戏来说,主要应解决图形显示、人工智能算法、
键盘事件处理 3 个问题。
1.5.1 图形显示
图形显示问题包括如何设计友好的人机交互界面;如何将光标和棋子显示在
正确的位置上;如何在棋盘移动光标时去掉旧位置上的光标痕迹;如何在光标与
棋子叠加时去除光标痕迹;如何进行下棋后的图像处理问题;如何从方形图片得
到圆形棋子;如何进行汉字的显示问题等。
由于采用的开发板 LCD 规格为 640×480 像素,根据这个规格设计所使用的
背景图片、黑棋子、白棋子、光标。
棋盘与棋子采用 3D 效果,黑、白棋子与光标三者的图片大小一致,都是 25
×25 像素,且背景色的色度空间都选用 RGB(255,0,255),也就是粉红色。通
过调用 SDL 函数库中的 SDL_SetColorKey 函数把粉红色作为过滤色。因此在显示
这些图片时,看不到粉红色的背景,看起来就像图片做了切割一样。光标在新的
位置重画后,即使使用 SDL_UpdateRect 函数把整个屏幕都刷新,原来的位置仍
然还有光标的图像存在,一直到程序的退出。解决这个问题采用的办法是当光标
要在某个位置显示时,先把这个位置上与光标图片大小一样的区域记录起来,再
显示光标,当光标移动时,把记录起来的图片重新画回到原来的位置,然后在画
光标之前记录新的目标区域,如此重复。
用上面的方法解决光标的重画还存在一些问题,也就是当下棋时,光标离开
5
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