基于树莓派的贪吃蛇游戏机

打造属于你的掌上贪吃蛇游戏机

引言

在数字时代，电子游戏已经成为了人们生活中不可或缺的一部分。从大型的游戏主机到便携式游戏设备，游戏的形式和种类越来越丰富。今天，我们将通过一个有趣的项目，探索如何制作一款属于自己的掌上游戏机。这个项目不仅涉及到硬件的组装，还包括软件的编程，是一个完整的DIY体验。

项目概述

该项目是一款基于 树莓派的掌上游戏机，它配备了一个 RGB 64x32 P3 矩阵面板，用于显示游戏画面。这款游戏机的设计灵感来源于经典的贪吃蛇游戏，玩家可以通过方向按钮控制贪吃蛇的移动，目标是吃掉屏幕上随机出现的红色点，同时避免贪吃蛇撞到自己。

硬件准备

在开始制作之前，我们需要准备以下硬件材料：

• 定制的PCB板：用于连接各个组件。
• Raspberry Pi PICO 2：作为游戏机的核心控制器。
• RGB 64x32 矩阵面板：用于显示游戏画面。
• IP5306 IC：用于电源管理。
• 10uF 电容：用于电源滤波。
• USB Micro 接口：用于充电和数据传输。
• 18650 锂电池：为设备提供电源。
• 18650 电池座：用于固定电池。
• 按钮：用于游戏控制。
• 3D 打印部件：用于组装游戏机的外壳。

软件准备

除了硬件，我们还需要准备以下软件工具：

• Arduino IDE：用于编写和上传代码到 树莓派。
• Adafruit Protomatter 库：用于控制 RGB 矩阵面板。

矩阵面板介绍

我们使用的 RGB 64x32 矩阵面板由 2048 个 RGB LED 组成，排列成 64x32 的网格。这个面板通过 HUB75 接口与 Raspberry Pi PICO 2 连接，支持多种控制信号，包括 RGB 信号、地址信号、时钟信号等。通过这个接口，我们可以实现行扫描和列扫描，从而控制每个 LED 的显示状态。

控制器设计

PICO 驱动板设计

PICO 驱动板是整个游戏机的核心部分，它连接了 Raspberry Pi PICO 2 和矩阵面板。在设计驱动板时，我们首先需要创建一个电路原理图，将矩阵面板的 HUB75 接口与 PICO 的 GPIO 引脚连接起来。我们还添加了一个 CON5 接口，用于连接按钮，并通过 IP5306 IC 提供电源管理功能。

按钮板设计

按钮板的设计相对简单，它包含四个方向按钮，每个按钮的两个引脚连接到 GND，另外两个引脚连接到 PICO 的 GPIO 引脚。通过这种方式，我们可以检测按钮的按下事件，并将其作为游戏的输入信号。

硬件组装

PICO 驱动板组装

1. 焊接 SMD 组件：使用焊膏和热风枪，将所有的 SMD 组件焊接在 PCB 板上。
2. 安装电池座：将 18650 电池座安装在 PCB 板上，并焊接好连接线。
3. 安装 USB 接口：将 USB Micro 接口安装在 PCB 板上，并焊接好连接线。
4. 安装按钮：将四个方向按钮安装在按钮板上，并焊接好连接线。
5. 连接矩阵面板：使用 HUB75 接口，将矩阵面板与 PICO 驱动板连接起来。
   

游戏机外壳组装

1. 3D 打印外壳：使用 3D 打印技术，打印出游戏机的外壳部件。
2. 安装驱动板：将 PICO 驱动板安装在游戏机外壳的背面。
3. 安装按钮板：将按钮板安装在游戏机外壳的一侧。
4. 连接线缆：将驱动板和按钮板之间的线缆连接好，并固定在游戏机外壳内。
   
   
   

软件编程

游戏逻辑

游戏的核心逻辑是贪吃蛇的移动和食物的生成。我们使用一个二维数组来表示游戏区域，每个数组元素代表一个像素点。贪吃蛇的身体由多个像素点组成，每次移动时，蛇头会根据玩家的输入向前移动一个像素点，蛇尾会相应地减少一个像素点。当蛇头与食物的位置重合时，蛇的身体会增加一个像素点，同时生成一个新的食物位置。

游戏显示

游戏的显示部分通过 RGB 矩阵面板实现。我们使用 Adafruit Protomatter 库来控制矩阵面板的显示。每个像素点的颜色由 RGB 信号决定，通过控制 RGB 信号的强度，我们可以实现丰富的颜色效果。在游戏中，我们用绿色表示贪吃蛇的身体，红色表示食物，白色表示分数。

游戏控制

游戏的控制部分通过按钮实现。我们使用四个方向按钮来控制贪吃蛇的移动方向。当玩家按下某个方向按钮时，按钮的 GPIO 引脚会被拉低，PICO 检测到这个信号后，会更新贪吃蛇的移动方向。

测试与调试

在完成硬件组装和软件编程后，我们需要对游戏机进行测试和调试。首先，我们需要检查硬件连接是否正确，包括矩阵面板、按钮板和电源的连接。然后，我们需要上传代码到 PICO，并观察游戏的运行情况。如果发现游戏中存在任何问题，如贪吃蛇的移动不正常或按钮响应不灵敏，我们需要对代码进行调试，找出问题的根源并加以解决。

结论

通过这个项目，我们成功地制作了一款属于自己的掌上贪吃蛇游戏机。这个项目不仅锻炼了我们的动手能力，还让我们对电子游戏的开发有了更深入的了解。虽然这个项目相对简单，但它为我们提供了一个很好的起点，让我们可以进一步探索更复杂的游戏开发和硬件设计。

希望你喜欢这个项目，并在构建过程中找到乐趣！如果你有任何问题或需要帮助，欢迎在评论区交流。

作者：Svan.

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