使用Wio終端擴(kuò)展Arduboy

描述

概述

Arduboy 是一個(gè)微型信用卡大小的游戲系統(tǒng)，帶有開(kāi)源軟件，基于 Arduino 硬件平臺(tái)。我沒(méi)有 Arduboy，但我很懷念，喜歡復(fù)古的游戲文化，所以我決定做一個(gè)類似于 Arduboy 的掌上游戲機(jī)，屏幕尺寸更大。

硬件選擇

一開(kāi)始我想我應(yīng)該開(kāi)始使用帶有 OLED 屏幕和按鈕的面包板，然后將設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)移到原型板上，但由于時(shí)間有限，我決定使用 Seeedstudio Wio 終端，它具有 SAMD51 微控制器、ILI9341 彩色 TFT 顯示屏、5-方式開(kāi)關(guān)和3個(gè)按鈕。它擁有我開(kāi)始快速原型制作所需的一切。雖然，Wio Terminal 有彩色顯示屏，但我想保持復(fù)古的黑白外觀。

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軟件庫(kù)開(kāi)發(fā)

我已經(jīng)分叉了Modmatic Github 存儲(chǔ)庫(kù)，它是眾所周知的MLXXXp/Arduboy2 Github 存儲(chǔ)庫(kù)的一個(gè)分支。此存儲(chǔ)庫(kù)具有 SAMD51 實(shí)現(xiàn)，但具有不同的顯示控制器。我使用Bodmer/TFT_eSPI庫(kù)（默認(rèn)情況下與 Wio 終端板安裝一起安裝）實(shí)現(xiàn)了 ILI9341 顯示控制器。此外，我必須重新映射所有按鈕引腳和揚(yáng)聲器。

修改

Wio 終端有一個(gè)板載蜂鳴器，但我使用的庫(kù)支持 SAMD51 DAC 引腳上的音調(diào)，使用具有更好響度的中斷。我已將帶放大器的外部揚(yáng)聲器連接到 Wio 終端背面的接頭。這是可選的，沒(méi)有它也可以玩游戲。

Grove Speaker    Wio Terminal
VCC              3.3V
GND              GND
SIG              DAC1

圖形縮放

最初的 Arduboy 使用 128x64 像素的顯示分辨率，這對(duì)于 8 位圖形和 sprite 的清晰渲染來(lái)說(shuō)非常好。由于 Wio 終端 (ILI9341) 具有 320x240 像素的顯示分辨率，因此盡可能多地使用它會(huì)很好。大多數(shù)游戲都是為 128x64 分辨率編寫(xiě)的，因此通過(guò)按比例重新縮放，我們可以在 Wio 終端上達(dá)到 256x128 分辨率。圖形縮放是使用具有整數(shù)插值的最近鄰實(shí)現(xiàn)的。最近鄰算法是圖像縮放技術(shù)的最簡(jiǎn)單和最快的實(shí)現(xiàn)。它以一組參考像素（圖像）為基礎(chǔ)來(lái)構(gòu)建一個(gè)新的縮放圖像。根據(jù)縮放比例，構(gòu)建的圖像可以更小、更大或大小相等。放大圖像時(shí)，我們實(shí)際上是在原始基礎(chǔ)圖片中引入空格。從下圖中，將尺寸為 (w1 = 4, h1 = 4) 的圖像放大為 (w2 = 8, h2 = 8)。黑色像素代表需要插值的空白空間，完整的圖像是最近鄰插值的結(jié)果。

圖片來(lái)源：tech-algorithm.com

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實(shí)現(xiàn)是如此之小，以至于我已經(jīng)包含了下面的代碼。

void Arduboy2Core::scale(const uint8_t *image, uint16_t w1, 
     uint16_t h1, uint8_t *scaledImage, uint16_t w2, uint16_t h2)
{
    uint16_t x_ratio = (uint16_t)((w1<<16)/w2) + 1;
    uint16_t y_ratio = (uint16_t)((h1<<16)/h2) + 1;
    uint16_t x2, y2;

    for (uint16_t i=0; i2; i++) {
        for (uint16_t j=0; j2; j++) {
            x2 = ((j * x_ratio) >> 16) ;
            y2 = ((i * y_ratio) >> 16) ;
            scaledImage[(i * w2) + j] = image[(y2 * w1) + x2] ;
        }
    }
}

我們可以比較下圖中的分辨率。

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安裝

請(qǐng)下載最新的 Arduino IDE 要安裝 Wio 終端板庫(kù)，請(qǐng)打開(kāi) Arduino IDE，單擊File > Preferences ，然后將以下 URL 復(fù)制到 Additional Boards Manager?

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單擊工具 > 板 > 板管理器并搜索Wio 終端并單擊安裝。

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您需要使用Tools > Board菜單選擇板和端口。

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Wio 終端沒(méi)有 EEPROM，因此我們需要安裝 FlashStorage 庫(kù)，該庫(kù)具有使用閃存模擬 EEPROM 的 API。點(diǎn)擊Tools > Manage Libraries...打開(kāi) Library Manager 并搜索FlashStorage (by Arduino) 并點(diǎn)擊 install。

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現(xiàn)在我們需要從下面列出的 Github 存儲(chǔ)庫(kù)中為 Wio Terminal 安裝 Arduboy 庫(kù)：

• https://github.com/metanav/Arduboy2
• https://github.com/metanav/ArduboyTones

單擊代碼 > 下載 ZIP以下載庫(kù)包。

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要安裝庫(kù)，請(qǐng)單擊Sketch > Include Library > Add.ZIP Library。

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我們可以使用 HelloWorld 草圖測(cè)試這個(gè)庫(kù)。通過(guò) USB 將 Wio 終端連接到計(jì)算機(jī)并通過(guò)單擊文件 > 示例 > Arduboy2 > HelloWorld打開(kāi)草圖，然后單擊草圖 > 上傳以編譯/上傳固件。

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你好世界演示

用聲音播放 Sirène 演示

從 Github 存儲(chǔ)庫(kù)https://github.com/Team-ARG-Museum/ID-42-Sirene 下載 ZIP 文件。在 Arduino IDE 中解壓并打開(kāi)文件 SRN_AB.ino。

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單擊草圖>上傳并享受游戲！

同樣，我們可以玩許多其他游戲。雖然大多數(shù)游戲應(yīng)該可以開(kāi)箱即用，但很少有游戲草圖需要外部庫(kù)，可以使用 Arduino IDE 庫(kù)管理器安裝這些庫(kù)。請(qǐng)?jiān)诰幾g草圖并安裝缺少的庫(kù)時(shí)檢查錯(cuò)誤消息。

玩該死的地下墓穴！3D游戲演示

玩公路旅行演示

結(jié)論

在 Wio 終端上移植 Arduboy 真的是一次很棒的經(jīng)歷和學(xué)習(xí)。我喜歡在上面玩游戲。在不久的將來(lái)，我計(jì)劃為它開(kāi)發(fā)一款游戲。我要感謝 Kevin Bates 和 Seeedstudio 對(duì)開(kāi)源軟件和開(kāi)放硬件平臺(tái)的支持。