基于STM32設(shè)計(jì)的掌上游戲機(jī)詳細(xì)開(kāi)發(fā)過(guò)程

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一、環(huán)境與硬件介紹

開(kāi)發(fā)環(huán)境：keil5

代碼風(fēng)格: 寄存器風(fēng)格，沒(méi)有采用庫(kù)函數(shù)，底層代碼全部寄存器方式編寫(xiě)，運(yùn)行效率高，注釋清楚。

MCU型號(hào): STM32F103ZET6

開(kāi)發(fā)板: 正常的一塊STM32開(kāi)發(fā)板，帶LCD插槽，帶4顆獨(dú)立按鍵。

游戲模擬器: NES游戲模擬器

LCD : ALIENTEK的3.5寸屏幕。（屏幕型號(hào)不重要，隨便一款都可以的，把屏幕底層驅(qū)動(dòng)代碼寫(xiě)好，適配即可）

聲音輸出設(shè)備 ： 采用VS1053 （SPI接口，操作方便）

游戲手柄： 支持FC游戲手柄

完成這個(gè)掌上游戲機(jī)需要使用的硬件設(shè)備不復(fù)雜，如果想要體驗(yàn)游戲，需要的必備硬件：

1. （必要）STM32F103系列最小系統(tǒng)版一個(gè)

2. （必要）LCD屏一塊。 2.8寸就可以了，價(jià)格便宜。

3. （非必要）FC游戲手柄一個(gè)，驅(qū)動(dòng)時(shí)序很簡(jiǎn)單（后面有單獨(dú)章節(jié)介紹），支持組合鍵，玩游戲體驗(yàn)感非常好。

如果不用FC游戲手柄，使用開(kāi)發(fā)板幾個(gè)獨(dú)立按鍵也行，只是手感不好。

4. （非必要）VS1053或者其他系列聲卡模塊一個(gè)，游戲是有聲音的，要完美的體驗(yàn)游戲聲卡肯定是要的，不要也可以玩，只是沒(méi)有聲音而已。VS1053模塊支持SPI接口控制，時(shí)序簡(jiǎn)單，驅(qū)動(dòng)代碼也不復(fù)雜，資料比較多，學(xué)起來(lái)，理解起來(lái)很容易。

5. （非必要）SD卡一張。主要存儲(chǔ)NES游戲文件，可以動(dòng)態(tài)加載想要玩的游戲，切換比較方便。

如果沒(méi)有SD卡，也想體驗(yàn)也可以，直接把游戲取模成二進(jìn)制放在數(shù)組里存放到STM32的FLASH里即可，STM32F103ZET6有512K的FLASH，存放一個(gè)游戲完全夠用，加載速度更加快。

6. （非必要） SRAM外部擴(kuò)展內(nèi)存，如果不需要從SD里加載游戲，就不需要外部?jī)?nèi)存；如果使用SD卡加載游戲，就需要把游戲數(shù)據(jù)從SD卡里讀取出來(lái)，然后放在SRAM外部擴(kuò)展內(nèi)存芯片里。因?yàn)镾TM32F103ZET6本身只有64K內(nèi)存,放不下。

游戲體驗(yàn)：STM32可以超頻到128M，運(yùn)行起來(lái)還是非常流暢，玩起來(lái)的感覺(jué)和正常的FC游戲機(jī)是一樣的，沒(méi)有卡頓，延遲。

游戲模擬器移植的是NES模擬器，開(kāi)發(fā)過(guò)程中，代碼編寫(xiě)了3個(gè)版本：

版本1：精簡(jiǎn)版的掌上游戲機(jī)，最適合學(xué)習(xí)，代碼牽扯很少，只有外設(shè)硬件只用到了LCD而已，最適合學(xué)習(xí)，理解代碼運(yùn)行原理；不支持聲音輸出，不支持FC游戲手柄，不支持SD卡和文件系統(tǒng)（也就是不支持從SD卡上選擇游戲加載）。 這個(gè)版本的游戲是直接使用數(shù)組存放在代碼里的，游戲的操作是通過(guò)開(kāi)發(fā)板上的4個(gè)按鍵控制（開(kāi)發(fā)板的4個(gè)按鍵，分別控制角色的前進(jìn)、后退、暫停、跳躍），因?yàn)橹挥?個(gè)按鍵，沒(méi)有支持組合按鍵，所以體驗(yàn)起來(lái)不是很舒服，控制比較困難，完美體驗(yàn)還是要繼續(xù)加上FC游戲手柄。

版本2：這也是精簡(jiǎn)版的掌上游戲機(jī)，在版本1的基礎(chǔ)之上加了VS1053模塊，支持聲音輸出，體驗(yàn)感要好一點(diǎn)，能聽(tīng)到游戲聲音。

版本3：這是完整版本的掌上游戲機(jī)，加入了FC游戲手柄支持，加入了VS1053聲卡驅(qū)動(dòng)，加入了SD卡和FATFS文件系統(tǒng)，可以正常從SD卡加載指定的游戲運(yùn)行，體驗(yàn)非常好。

3個(gè)版本的源代碼和NES的游戲集合，在下面的第3章有下載地址。

二、游戲運(yùn)行效果(超級(jí)瑪麗示例)

2.1 超級(jí)瑪麗運(yùn)行截圖

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三、資料下載地址

3.1 NES游戲集合下載

一共有293款游戲，總有一款適合你。常見(jiàn)的超級(jí)瑪麗、魂斗羅、都有包含的。

地址：https://download.csdn.net/download/xiaolong1126626497/20722451

3.2 工程源碼下載

地址:https://download.csdn.net/download/xiaolong1126626497/20973545

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一共3個(gè)版本，它們之間的區(qū)別在第一章已經(jīng)介紹過(guò)。

三個(gè)都是keil工程，下載下來(lái)直接編譯、下載運(yùn)行體驗(yàn)。

四、什么是NES ?

NES就是紅白機(jī)的游戲，所謂的NES意思是歐美版的紅白機(jī)，F(xiàn)C的美版，Nintendo entertainment system(任天堂娛樂(lè)系統(tǒng))，而日本的紅白機(jī)則叫family computer(FC)。

發(fā)展歷史-來(lái)至百度百科
1983年7月15日，由日本任天堂株式會(huì)社（原本是生產(chǎn)日式撲克即“花札”）的宮本茂先生領(lǐng)導(dǎo)開(kāi)發(fā)的一種第三代家用電子游戲機(jī)：FC，全稱：Family Computer，也稱作：Famicom；在日本以外的地區(qū)發(fā)售時(shí)則被稱為NES，全稱：Nintendo Entertainment System；在中國(guó)大陸、臺(tái)灣和香港等地，因其外殼為紅白兩色，所以人們俗稱其為“紅白機(jī)”，正式進(jìn)入市場(chǎng)銷售，并于后來(lái)取得了巨大成功，由此揭開(kāi)了家用電子游戲機(jī)遍布世界任何角落，電子游戲全球大普及的序幕。

1985年，NES在北美地區(qū)的銷量3300萬(wàn)臺(tái)，比日本地區(qū)高出近一倍， 也占據(jù)了其全球市場(chǎng)份額的一半。 NES在北美首發(fā)時(shí)的捆綁游戲《打鴨子》(Duck hunt)總共取得近3000萬(wàn)套（基本全部來(lái)自北美市場(chǎng)）銷量， [6] 這在紅白機(jī)游戲中名列第二，僅次于《超級(jí)馬力歐》。

1986年，任天堂在美國(guó)收3.1億美元，這一年美國(guó)游戲產(chǎn)業(yè)的規(guī)模4.3億美元，而在一年前，深陷雅達(dá)利沖擊的美國(guó)游戲業(yè)的收入僅1億美元。 [7] 1988年發(fā)售的《超級(jí)馬力歐兄弟3》（Super Mario Bros. 3）在美國(guó)售出700萬(wàn)套，在日本銷量達(dá)400萬(wàn)，銷售額5.5億美元。

1989年，任天堂的游戲機(jī)已占領(lǐng)美國(guó)90%和日本95%的市場(chǎng)，任天堂成為游戲界巨無(wú)霸。

2003年7月，F(xiàn)C發(fā)售二十周年，任天堂宣布FC游戲機(jī)正式停產(chǎn)。至此，F(xiàn)C全世界已累計(jì)銷售6000萬(wàn)部以上。至今中國(guó)大陸、臺(tái)灣、香港與泰國(guó)甚至日本等地仍然在制造FC規(guī)格的兼容品。

任天堂成為了現(xiàn)代游戲產(chǎn)業(yè)的開(kāi)創(chuàng)者，在很多方面上確立了現(xiàn)代電子游戲的標(biāo)準(zhǔn)。
FC巨大成功使任天堂年純利從1985年開(kāi)始一直保持5億美元以上 ，其股票成為東京證券交易所績(jī)優(yōu)股代名詞，一度超越了3萬(wàn)日元，市值超松下等企業(yè)，很多人都把任天堂成功譽(yù)為新時(shí)代商業(yè)神話。
任天堂紅白機(jī)(FC/NES)發(fā)行于1983年，在日本發(fā)行之后引起了不小的轟動(dòng)，兩年之后進(jìn)軍北美市場(chǎng)，更加奠定了任天堂的家用游戲機(jī)霸主地位。當(dāng)人們正需要一個(gè)高品質(zhì)的家用游戲機(jī)的時(shí)候，任天堂拿出了他們的全部家當(dāng)，首發(fā)的數(shù)款游戲都贏得了玩家的贊譽(yù)，超級(jí)馬力歐更成為了永遠(yuǎn)的經(jīng)典。在那個(gè)年代，擁有一臺(tái)紅白機(jī)應(yīng)該是孩子們最大的夢(mèng)想了。 根據(jù)外媒的數(shù)據(jù)，在1990年30%的美國(guó)家庭都擁有NES主機(jī)。

五、工程源碼分析: 以精簡(jiǎn)版本(1)為例

工程源碼全部采用寄存器代碼風(fēng)格，基本上每行都有詳細(xì)的注釋；雖然STM32支持庫(kù)函數(shù)方式開(kāi)發(fā)，效率更加快，但是寄存器方式可以更方便了解CPU底層寄存器的一些配置，對(duì)以后在學(xué)習(xí)使用其他類型的微處理器是非常有幫助的。

5.1 工程文件布局

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5.2 主函數(shù)代碼

主函數(shù)里完成LCD屏幕初始化，按鍵初始化，LED燈初始化，串口初始化，F(xiàn)C游戲手柄初始化，默認(rèn)把LCD屏幕清屏為黑色。

LCD屏采用FSMC驅(qū)動(dòng)的，把FSMC時(shí)序速度配置到最快，達(dá)到STM32能支持的最快速度，提高LCD刷屏速度。

初始化完畢最后，調(diào)用了LoadNes函數(shù)，完成游戲加載；如果加載失敗，就回到下面執(zhí)行while循環(huán)，閃爍LED燈。

代碼如下：

#include "stm32f10x.h"
#include "led.h"
#include "lcd.h"
#include "delay.h"
#include "key.h"
#include "usart.h"
#include 
#include 
#include "joypad.h"

extern u8 LoadNes(u8* pname,u32);


//游戲文件可以通過(guò)winhex文件生成C源碼數(shù)組
extern const unsigned char nes_data1[40976];//超級(jí)瑪麗游戲的文件
extern const unsigned char nes_data2[262160];//魂斗羅游戲的文件


/*
移植說(shuō)明：
1. 加入游戲手柄
2. 優(yōu)化了游戲刷新的幀率
3. 加入開(kāi)發(fā)板本身自帶按鍵控制
*/
int main()
{
	BeepInit();		      //蜂鳴器初始化
	LedInit();             //LED燈初始化 
	UsartInit(USART1,72,115200);
	KeyInit();            //按鍵初始化
	printf("串口工作正常!\r\n");
	LcdInit(); 	 		    //LCD初始化
	//JoypadInit();  		//游戲手柄初始化
	LcdClear(0xFFFF);
	

/*
0000 0000：保留
0000 0001： DATAST保持時(shí)間=2個(gè)HCLK時(shí)鐘周期
0000 0010： DATAST保持時(shí)間=3個(gè)HCLK時(shí)鐘周期
……
1111 1111： DATAST保持時(shí)間=256個(gè)HCLK時(shí)鐘周期(這是復(fù)位后的默認(rèn)數(shù)值)
0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14
*/
	LcdClear(0);
 	
	//開(kāi)始運(yùn)行游戲
	LoadNes((unsigned char*)nes_data1,40976);  //超級(jí)瑪麗
	//LoadNes((unsigned char*)nes_data2,262160);  //魂斗羅
	while(1)
	{	
		   LED1=!LED1;
		   DelayMs(400);
	}
}

5.3 加載NES游戲:LoadNes函數(shù)介紹

LoadNes函數(shù)原型：

u8 LoadNes(unsigned char* pname,u32 size)

該函數(shù)傳入NES游戲數(shù)據(jù)地址，和游戲數(shù)據(jù)大小進(jìn)來(lái)。

現(xiàn)在這個(gè)版本沒(méi)有使用SD卡和文件系統(tǒng)，游戲的文件數(shù)據(jù)是直接加到代碼里編譯的。

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這兩個(gè)數(shù)組是超級(jí)瑪麗和魂斗羅的數(shù)據(jù)。（直接使用打開(kāi)文件，使用WinHEX軟件打開(kāi)，全選，右鍵編輯，選擇復(fù)制，選擇C源碼，復(fù)制成數(shù)組形式粘貼到keil里即可）

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函數(shù)里面主要完成了NES模擬器基本的初始化。

主要完成了STM32超頻配置，配置鎖相環(huán)為16倍，超頻到128MHZ。

超頻配置代碼如下：

/*
函數(shù)功能：頻率設(shè)置
參    數(shù)：PLL,倍頻數(shù)
*/
void NesClockSet(u8 PLL)
{
	u8 temp=0;	 
	RCC->CFGR&=0XFFFFFFFC;	//修改時(shí)鐘頻率為內(nèi)部8M	   
	RCC->CR&=~0x01000000;  	//PLLOFF  
 	RCC->CFGR&=~(0XF<<18);	//清空原來(lái)的設(shè)置
 	PLL-=2;									//抵消2個(gè)單位
	RCC->CFGR|=PLL<<18;   	//設(shè)置PLL值 2~16
	RCC->CFGR|=1<<16;	  	  //PLLSRC ON 
	FLASH->ACR|=0x12;	  	  //FLASH 2個(gè)延時(shí)周期
 	RCC->CR|=0x01000000;  	//PLLON
	while(!(RCC->CR>>25));	//等待PLL鎖定
	RCC->CFGR|=0x02;		    //PLL作為系統(tǒng)時(shí)鐘	 
	while(temp!=0x02)    	  //等待PLL作為系統(tǒng)時(shí)鐘設(shè)置成功
	{   
		temp=RCC->CFGR>>2;
		temp&=0x03;
	}  
} 

接下來(lái)初始化NES游戲模擬器的必要參數(shù)，最后調(diào)用NesEmulateFrame函數(shù)進(jìn)入NES游戲主循環(huán)代碼，開(kāi)始運(yùn)行游戲。

LoadNes函數(shù)完整代碼如下：

/*
函數(shù)功能：開(kāi)始nes游戲
參    數(shù)：pname:nes游戲路徑  u32 size 游戲大小
返 回 值：
				0,正常退出
				1,內(nèi)存錯(cuò)誤
				2,文件錯(cuò)誤
				3,不支持的map
*/
u8 LoadNes(unsigned char* pname,u32 size)
{
    u8 res=0;   
    res=NesSramMalloc();			//申請(qǐng)內(nèi)存 
    romfile=(u8*)pname;       //游戲源碼地址
    NESrom_crc32=get_crc32(romfile+16,size-16);//獲取CRC32的值	
    res=LoadNesRom();					//加載ROM
    printf("res=%d\r\n",res);	
    NesClockSet(16);          //設(shè)置系統(tǒng)時(shí)鐘為128MHZ 16*8
    JoypadInit();             //游戲手柄初始化
    cpu6502_init();						//初始化6502,并復(fù)位	  	 
    Mapper_Init();						//map初始化
    PPU_reset();							//ppu復(fù)位
    apu_init(); 							//apu初始化 
    NesEmulateFrame();		    //進(jìn)入NES模擬器主循環(huán) 
    return res;
} 

5.3 NES游戲主循環(huán)代碼

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詳細(xì)代碼如下：

//nes模擬器主循環(huán)
void NesEmulateFrame(void)
{  
	u8 nes_frame;
	NesSetWindow();//設(shè)置窗口
	while(1)
	{	
		// LINES 0-239
		PPU_start_frame();
		for(NES_scanline = 0; NES_scanline< 240; NES_scanline++)
		{
			run6502(113*256);
			NES_Mapper->HSync(NES_scanline);
			//掃描一行		  
			if(nes_frame==0)scanline_draw(NES_scanline);
			else do_scanline_and_dont_draw(NES_scanline); 
		}  
		NES_scanline=240;
		run6502(113*256);//運(yùn)行1線
		NES_Mapper->HSync(NES_scanline); 
		start_vblank(); 
		if(NMI_enabled()) 
		{
			cpunmi=1;
			run6502(7*256);//運(yùn)行中斷
		}
		NES_Mapper->VSync();
		// LINES 242-261    
		for(NES_scanline=241;NES_scanline<262;NES_scanline++)
		{
			run6502(113*256);	  
			NES_Mapper->HSync(NES_scanline);		  
		}	   
		end_vblank(); 
		NesGetGamepadval();	//每3幀讀取游戲手柄數(shù)據(jù)
		nes_frame++;
		if(nes_frame>NES_SKIP_FRAME)
		{
			nes_frame=0;//跳幀  
		}
	}
}

進(jìn)來(lái)就先調(diào)用了NesSetWindow(void)函數(shù)，設(shè)置窗口大小，這里面就調(diào)用了LCD的接口，如果是其他的LCD屏，使用本代碼只需要把這里適配一下即可。

u8 nes_xoff=0;	//顯示在x軸方向的偏移量(實(shí)際顯示寬度=256-2*nes_xoff)
//設(shè)置游戲顯示窗口
void NesSetWindow(void)
{	
	u16 lcdwidth,lcdheight;

		lcdwidth=256;
		lcdheight=240; 
		nes_xoff=0;
		LcdSetWindow(32,0,lcdwidth,lcdheight);
		LcdWriteRAM_Prepare();//寫(xiě)入LCD RAM的準(zhǔn)備 	
}

接下來(lái)就進(jìn)入到NES游戲的主循環(huán)代碼，開(kāi)始循環(huán)一幀一幀的刷出圖像數(shù)據(jù)，達(dá)到游戲的效果。

設(shè)置窗口大小之后，下面就是從NES游戲數(shù)據(jù)文件里取出顏色數(shù)據(jù)，然后for循環(huán)一行一行刷屏即可。

上面的設(shè)置窗口大小的代碼其實(shí)并不是必要的，只是當(dāng)前使用的LCD支持坐標(biāo)自增（一般LCD都支持的），設(shè)置LCD的窗口范圍之后，連續(xù)給LCD寫(xiě)數(shù)據(jù)，LCD的坐標(biāo)會(huì)自動(dòng)自增，提高刷屏效率而已。如果你的LCD屏并不支持坐標(biāo)自增或者你不會(huì)寫(xiě)代碼，也想移植，那完全不用設(shè)置窗口那個(gè)函數(shù)，你只需要提供一個(gè)畫(huà)點(diǎn)函數(shù)，把for循環(huán)里的刷屏代碼里行掃描改掉就行。

函數(shù)里的這個(gè)for循環(huán)就是主要刷出圖像的代碼，如果想要移植到其他LCD屏，主要就改這里，示例代碼如下：

for(NES_scanline = 0; NES_scanline< 240; NES_scanline++)
{
	run6502(113*256);
	NES_Mapper->HSync(NES_scanline);
	//掃描一行		  
	if(nes_frame==0)scanline_draw(NES_scanline);
	else do_scanline_and_dont_draw(NES_scanline); 
} 

里面調(diào)用scanline_draw函數(shù)是按行掃描（也就是一行一行繪制圖像），scanline_draw函數(shù)里面也是一個(gè)for循環(huán)，細(xì)化到每個(gè)像素點(diǎn)，按照每個(gè)像素點(diǎn)繪制到屏幕上，代碼里的LCD_RAM就是當(dāng)前LCD屏的地址，因?yàn)楫?dāng)前LCD屏采用的是FSMC，這個(gè)LCD_RAM就是FSMC地址，向這個(gè)地址寫(xiě)數(shù)據(jù)，F(xiàn)SMC就產(chǎn)生8080時(shí)序?qū)?shù)據(jù)送給LCD顯示屏，刷新顯示出來(lái)。

scanline_draw函數(shù)詳細(xì)刷屏代碼如下：

extern u8 nes_xoff;	//顯示在x軸方向的偏移量(實(shí)際顯示寬度=256-2*nes_xoff)
void scanline_draw(int LineNo)
{
	uint16 i; 
	u16 sx,ex;
	do_scanline_and_draw(ppu->dummy_buffer);	
	sx=nes_xoff+8;
	ex=256+8-nes_xoff;
	if(lcddev.width==480)
	{
		for(i=sx;idummy_buffer[i]];//得到顏色值
 			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
			i++;
 			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
 			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
			i++;
			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
 			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
			i++;
			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
 			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
			i++;
			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
 			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
			i++;
			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
 			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
			i++;
			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
 			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
			i++;
			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
 			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
			i++;
			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
 			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
			i++;
 			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
 			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
			i++;
			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
 			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
			i++;
			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
 			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
			i++;
			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
 			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
			i++;
			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
 			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
			i++;
			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
 			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
			i++;
			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
 			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值 		
		}	
		for(i=sx;idummy_buffer[i]];//得到顏色值
 			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
			i++;
 			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
 			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
			i++;
			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
 			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
			i++;
			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
 			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
			i++;
			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
 			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
			i++;
			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
 			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
			i++;
			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
 			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
			i++;
			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
 			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
			i++;
			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
 			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
			i++;
 			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
 			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
			i++;
			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
 			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
			i++;
			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
 			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
			i++;
			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
 			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
			i++;
			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
 			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
			i++;
			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
 			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
			i++;
			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
 			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到顏色值
		}	
	}else
	{
		for(i=sx;idummy_buffer[i++]]; 
			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i++]]; 
			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i++]]; 
			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i++]]; 
			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i++]]; 
			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i++]]; 
			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i++]]; 
			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i++]]; 
			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i++]]; 
			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i++]]; 
			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i++]]; 
			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i++]]; 
			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i++]]; 
			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i++]]; 
			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i++]]; 
			LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];          	
		}
	}
};i++)>;i++)>;i++)>

運(yùn)行完刷屏的for循環(huán)函數(shù)，一幀游戲圖像就顯示在LCD上了。

接下來(lái)就是掃描按鍵值，完成游戲人物的控制，函數(shù)里調(diào)用了NesGetGamepadval()函數(shù)，讀取按鍵值刷新按鍵狀態(tài)。

NesGetGamepadval()函數(shù)代碼如下：

/*
鍵值說(shuō)明:  

開(kāi)始鍵：8
選擇建：4
方向右：128
方向左：64
方向上：16
方向下：32

功能鍵上/左：2
功能鍵下/右：1

組合鍵：方向右與

讀取游戲手柄數(shù)據(jù)和功能鍵左 ：130

*/

void NesGetGamepadval(void)
{  
	u8 key;
//	PADdata0=GetJoypadKey();	//讀取手柄1的值
	//printf("%d\r\n",PADdata0);
	key=GetKeyValue(0);
	if(key==1)PADdata0=8;
	else if(key==2)PADdata0=128;
	else if(key==3)PADdata0=64;
	else if(key==4)PADdata0=1;
	else PADdata0=0;
}

NES游戲模擬器定義了兩個(gè)全局變量，分別記錄游戲手柄1和游戲手柄2的數(shù)據(jù)，因?yàn)镹ES游戲是可以兩個(gè)人一起玩的。

u8 PADdata0;   			//手柄1鍵值 [7:0]右7 左6 下5 上4 Start3 Select2 B1 A0  
u8 PADdata1;   			//手柄2鍵值 [7:0]右7 左6 下5 上4 Start3 Select2 B1 A0  

只需要在這個(gè)函數(shù)給這兩個(gè)全局變量賦予正確的值，游戲人物就可以按照正常的動(dòng)作畫(huà)面出現(xiàn)。

至于你的物理按鍵采用FC游戲手柄，還是普通的其他按鍵，只要這兩個(gè)全局變量的值正確那就沒(méi)問(wèn)題。 所有手柄采用什么不重要，關(guān)鍵把代碼這里邏輯看懂，看懂了你就知道程序的運(yùn)行邏輯了。

到此，版本1的 主要代碼就分析完畢了，其他的詳細(xì)過(guò)程可以看工程源碼，把程序跑起來(lái)了，一切都懂了。

六、工程源碼分析: 以完整版本(3)為例

這個(gè)版本加入了游戲手柄，VS1053、SD、FATFS文件系統(tǒng)等功能，這里接著第五章分析，下面就主要分析新加入的代碼內(nèi)容。

?

6.1 FC游戲手柄介紹

FC游戲手柄，大致可分為兩種：一種手柄插口是 11 針的，一種是 9 針的。但 11 針的現(xiàn)在市面上很少了，現(xiàn)在幾乎都是使用 9 針 FC 組裝手柄，下面就是介紹的是 9 針 FC 手柄，該手柄還有一個(gè)特點(diǎn)，就是可以直接和DR9 的串口頭對(duì)插！這樣同開(kāi)發(fā)板的連接就簡(jiǎn)單了。

FC 手柄的外觀如圖所示：

?

這種手柄一般有 10 個(gè)按鍵（實(shí)際是 8 個(gè)鍵值）：上、下、左、右、 Start、 Select、 A、 B、 A連發(fā)、 B 連發(fā)。這里的 A 和 A 連發(fā)是一個(gè)鍵值，而 B 和 B 連發(fā)也是一個(gè)鍵值，只是連發(fā)按鍵當(dāng)你一直按下的時(shí)候，會(huì)不停的發(fā)送（方便快速按鍵，比如發(fā)炮彈之類的功能）。

FC 手柄的控制電路，由 1 個(gè) 8 位并入串出的移位寄存器（CD4021），外加一個(gè)時(shí)基集成電路（NE555，用于連發(fā)）構(gòu)成。不過(guò)現(xiàn)在的手柄，為了節(jié)約成本，直接就在 PCB 上做綁定了，所以你拆開(kāi)手柄，一般是看不到里面有四四方方的 IC，而只有一個(gè)黑色的小點(diǎn)，所有電路都集成到這個(gè)里面了，但是他們的控制和讀取方法還是一樣的。

游戲上手柄數(shù)據(jù)讀取時(shí)序

?

從上圖可看出，讀取手柄按鍵值的信息十分簡(jiǎn)單：先 Latch（鎖存鍵值），然后就得到了第一個(gè)按鍵值（A），之后在 Clock 的作用下，依次讀取其他按鍵的鍵值，總共 8 個(gè)按鍵鍵值。

常規(guī)狀態(tài)下，LATCH為低電平，CLK為高電平，DATA為高電平，這也是初始化端口時(shí)的狀態(tài)。

單片機(jī)讀取鍵值時(shí)序很簡(jiǎn)單，LATCH先發(fā)送一個(gè)高脈沖，數(shù)據(jù)將鎖存到手柄內(nèi)部的移位寄存器，然后在CLK時(shí)鐘下降沿?cái)?shù)據(jù)將從DATA低位在先連續(xù)發(fā)出。按鍵映射到數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)位上，有鍵按下則對(duì)應(yīng)位為0，無(wú)鍵按下則為1.即不按任何鍵時(shí)，讀取數(shù)據(jù)為0xFF。

鍵值：

[7]:右

[6]:左

[5]:下

[4]:上

[3]:Start

[2]:Select

[1]:B

[0]:A

驅(qū)動(dòng)代碼示例：

功    能：手柄初始化函數(shù)
硬件連接：
         CLK ：PD3  --時(shí)鐘線
				 PB10：DATA --數(shù)據(jù)線
				 PB11：LAT  --鎖存接口
*/
void JoypadInit(void)
{
	  /*1. 開(kāi)時(shí)鐘*/
	  RCC->APB2ENR|=1<<5; //PD
	  RCC->APB2ENR|=1<<3; //PB
	  
	  /*2. 配置模式*/
	  GPIOD->CRL&=0xFFFF0FFF;
	  GPIOD->CRL|=0x00003000;
	  
	  GPIOB->CRH&=0xFFFF00FF;
	  GPIOB->CRH|=0x00003800;
	  
	  /*3. 上拉*/
	  GPIOD->ODR|=1<<3;
}

/*
功  能：獲取手柄的按鍵值
返回值：保存了一幀按鍵的狀態(tài)
鍵值：
[7]:右
[6]:左
[5]:下
[4]:上
[3]:Start
[2]:Select
[1]:B
[0]:A
*/
u8 GetJoypadKey(void)
{
	  u8 key=0,i;
	  JOYPAD_LAT=1; //開(kāi)始鎖存
	  DelayUs(30);
	  JOYPAD_LAT=0; //鎖存當(dāng)前的按鍵狀態(tài)
	  for(i=0;i<8;i++)
	  {
			 key=key>>1;
		   if(JOYPAD_DATA==0)key|=0x80;
			 JOYPAD_CLK=1;  //輸出一個(gè)上升沿，告訴手柄發(fā)送數(shù)據(jù)
			 DelayUs(30);
			 JOYPAD_CLK=0;  //數(shù)據(jù)線保持穩(wěn)定
       DelayUs(30);			
		}
		return key;
}	

6.2 加載NES游戲：nes_load函數(shù)

這里的nes_load函數(shù)和第五章的區(qū)別就是，游戲數(shù)據(jù)的來(lái)源是從SD卡讀取的。

傳入游戲名稱去SD卡上打開(kāi)指定文件，讀取數(shù)據(jù)進(jìn)來(lái)。

這里用到了外部SRAM內(nèi)存，因?yàn)樽x出的數(shù)據(jù)需要存放到數(shù)組里，STM32F103ZET6本身的內(nèi)存只有64K，肯定不夠用，這里申請(qǐng)的空間是從外部SRAM模塊里申請(qǐng)的，所以開(kāi)發(fā)板還得帶一個(gè)SRAM芯片才行，沒(méi)有自帶就去淘寶買一個(gè)SRAM模塊即可（淘寶有個(gè)叫微雪的店鋪就有賣）。

?

詳細(xì)代碼如下：

u8 nes_load(u8* pname)
{
	FIL *file; 
	UINT br;
	u8 res=0;   
	file=malloc(sizeof(FIL));  
	if(file==0)return 1;						//內(nèi)存申請(qǐng)失敗.  
	res=f_open(file,(char*)pname,FA_READ);
	if(res!=FR_OK)	//打開(kāi)文件失敗
	{
		printf("%s 文件打開(kāi)失敗!\r\n",pname);
		free(file);
		return 2;
	}
	else
	{
			printf("%s 文件打開(kāi)成功!\r\n",pname);
	}
	
	res=nes_sram_malloc(file->fsize);			//申請(qǐng)內(nèi)存 
	if(res==0)
	{
		f_read(file,romfile,file->fsize,&br);	//讀取nes文件
		NESrom_crc32=get_crc32(romfile+16, file->fsize-16);//獲取CRC32的值	
		res=nes_load_rom();						//加載ROM
		if(res==0) 					
		{   
			NesClockSet(16);
			//UsartInit(USART1,128,115200);
			JoypadInit();
			cpu6502_init();						//初始化6502,并復(fù)位	  	 
			Mapper_Init();						//map初始化
			PPU_reset();							//ppu復(fù)位
			apu_init(); 							//apu初始化 
			nes_sound_open(0,APU_SAMPLE_RATE);	//初始化播放設(shè)備
			nes_emulate_frame();				//進(jìn)入NES模擬器主循環(huán) 
			nes_sound_close();					//關(guān)閉聲音輸出
		}
	}
	f_close(file);
	free(file);//釋放內(nèi)存
	nes_sram_free();	//釋放內(nèi)存
	return res;
} 

這里面調(diào)用了nes_sound_open函數(shù)初始化了音頻設(shè)備（VS1053）。這個(gè)非常重要，要理解游戲聲音是如何輸出的，就認(rèn)真看這里的流程。

nes_sound_open函數(shù)里初始化了VS1053音頻設(shè)備，然后開(kāi)啟了定時(shí)器中斷，使用定時(shí)器去調(diào)用VS1053的播放接口，在定時(shí)器中斷服務(wù)器函數(shù)里完成聲音數(shù)據(jù)的輸出，這里聲音是存放在一個(gè)全局緩沖區(qū)里，后面游戲在主循環(huán)里運(yùn)行的時(shí)候會(huì)不斷的向這個(gè)緩沖區(qū)填數(shù)據(jù)，定時(shí)器超時(shí)進(jìn)中斷就查詢是否有音樂(lè)可以播放，有就播放，沒(méi)有就出來(lái)。

?

VS1052聲音播放代碼示例：

//音頻播放回調(diào)函數(shù)
void nes_vs10xx_feeddata(void)
{  
	u8 n;
	u8 nbytes;
	u8 *p; 
	if(nesplaybuf==nessavebuf)return;//還沒(méi)有收到新的音頻數(shù)據(jù)
	if(VS1053_DREQ!=0)//可以發(fā)送數(shù)據(jù)給VS10XX
	{		 
		p=nesapusbuf[nesplaybuf]+nesbufpos; 
		nesbufpos+=32; 
		if(nesbufpos>APU_PCMBUF_SIZE)
		{
			nesplaybuf++;
			if(nesplaybuf>(NES_APU_BUF_NUM-1))nesplaybuf=0; 	
			nbytes=APU_PCMBUF_SIZE+32-nesbufpos;
			nesbufpos=0; 
		}else nbytes=32;
		for(n=0;n;n++)>

nes_sound_open函數(shù)代碼如下：

//NES打開(kāi)音頻輸出
int nes_sound_open(int samples_per_sync,int sample_rate) 
{
	u8 *p;
	u8 i; 
	p=malloc(100);	//申請(qǐng)100字節(jié)內(nèi)存
	if(p==NULL)return 1;	//內(nèi)存申請(qǐng)失敗,直接退出
	printf("sound open:%d\r\n",sample_rate);
	for(i=0;i>8)&0XFF;
	p[28]=sample_rate&0XFF;			//設(shè)置字節(jié)速率(8位模式,等于采樣率)
	p[29]=(sample_rate>>8)&0XFF; 
	nesplaybuf=0;
	nessavebuf=0;	
	VS1053_Reset();		   			//硬復(fù)位
	VS1053_SoftReset();  			//軟復(fù)位 
	VS1053_SetVol(200);			  //設(shè)置音量等參數(shù) 			 

	//復(fù)位解碼時(shí)間
    VS1053_WriteCmd(SPI_DECODE_TIME,0x0000);
	VS1053_WriteCmd(SPI_DECODE_TIME,0x0000); //操作兩次
	
	while(VS1053_SendMusicData(p));	//發(fā)送wav head
	while(VS1053_SendMusicData(p+32));	//發(fā)送wav head
	TimerInit(TIM6,72,1000);	//1ms中斷一次
	free(p);				//釋放內(nèi)存
	return 1;
}(nes_wav_head);i++)>

初始化完畢之后，就調(diào)用nes_emulate_frame函數(shù)進(jìn)入到游戲主循環(huán)。

6.3 游戲主循環(huán)代碼

現(xiàn)在這份代碼比第五章代碼增加了一個(gè)聲音輸出函數(shù)，調(diào)用VS1053，播放游戲的聲音。

?

apu_soundoutput函數(shù)代碼如下：

//apu聲音輸出
void apu_soundoutput(void)          
{	 
	u16 i;
	apu_process(wave_buffers,APU_PCMBUF_SIZE);
	for(i=0;i<30;i++)if(wave_buffers[i]!=wave_buffers[i+1])break;//判斷前30個(gè)數(shù)據(jù),是不是都相等?
	if(i==30&&wave_buffers[i])//都相等,且不等于0
	{
		for(i=0;i;i++)wave_buffers[i]=0;>

最后調(diào)用了nes_apu_fill_buffer 函數(shù)將數(shù)據(jù)賦值給VS1053緩沖區(qū)進(jìn)行播放。

在前面已經(jīng)分析了音頻初始化代碼，里面初始化了定時(shí)器，會(huì)不斷的查詢緩沖區(qū)是否有音樂(lè)數(shù)據(jù)需要播放，有就播放，沒(méi)有就輸出，這個(gè)函數(shù)就是向音頻緩沖區(qū)填充數(shù)據(jù)的。

nes_apu_fill_buffer 函數(shù)代碼如下：

//NES音頻輸出到VS1053緩存
void nes_apu_fill_buffer(int samples,u8* wavebuf)
{	 
 	u16	i;	
	u8 tbuf;
	for(i=0;i(NES_APU_BUF_NUM-1))tbuf=0;
	while(tbuf==nesplaybuf)//輸出數(shù)據(jù)趕上音頻播放的位置了,等待.
	{ 
		DelayMs(5);
	}
	nessavebuf=tbuf; 
}	;i++)>

到此，音頻的主要代碼就分析完畢了。 可以下載程序去體驗(yàn)一下游戲，懷戀童年時(shí)光了

?審核編輯：符乾江