基于Bevy游戏引擎和FPGA的双人游戏

资源下载地址：https://download.csdn.net/download/sheziqiong/85931377
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接口技术

实验目的

• 熟悉 MIPSfpga 的软硬件协同开发
• 学会硬件调试方法

实验环境

操作系统：Windows 10

开发环境：

• 硬件开发：Vivado 2018.2
• 软件编译：MIPS 工具链
• GUI 实现：Bevy 游戏引擎

语言：

• MIPSfpga 软件：C
• GUI 实现：Rust
• 项目设计与实现
• 总体设计与实现
• 设计：通过 FPGA 上的串口功能，与 X86 主机进行信息交流，进而实现对游戏人物的移动控制。

实现：学校提供的 FPGA 实验平台有 UART 串口模块，通过串口转 USB 线可以实现和 X86 主机的信息收发，这点已经在前面的实验中实践过了。那么如何实现在程序中收到串口信息呢？很多编程语言都会有已经实现好的串口编程支持库，我们只需要调用 API 就行了。

硬件实现

硬件实现主要包括两部分，GPIO 和 UART 模块。

首先在 vivado 工程里面添加 GPIO 模块：

并且将中断源接到中断控制器 7 号端口：

然后添加 UART 模块并接到 AXI 总线上：

修改约束文件，将 SWITCH 相关的约束注释去掉：

• 最后综合，生成比特流烧到板子上。

  软件实现

• 软件实现分两部分，第一部分是 C 语言程序，这部分程序将会被交叉编译为 MIPS 指令集的二进制文件烧到 FPGA 的内存中，然后在板子上运行。

在原先实验四代码的基础上，在中断处理函数_mips_handle_irq 里面添加对 GPIO 中断来源的判断，如果确认是来自 GPIO 的中断源，从 GPIO 里面读取值，然后通过 UART 发送到主机上。
代码：

void _mips_handle_irq(void* ctx, int reason) {
    
    volatile unsigned int period;
    volatile unsigned int rxData;
    *WRITE_IO(IO_LEDR) = 0xF00F;  // Display 0xF00F on LEDs to indicate enter the interrupt
    data_received = 0x0;
    if(reason & IS_UART_INTR && !(reason & IS_TIME_INTR)) {
    
        /* Read an input value from the console. */
        rxData = *READ_IO(UART_BASE + rbr);
        data_received = 0x1;
    }
    else if(reason & IS_PWM_INTR) {
    
// 设置 pwm 值为 0
        *WRITE_IO(PWM_BASE) = 0 * 110000;
    }
    else if(reason & IS_TIME_INTR) {
    
        asm volatile ("mtc0 $0, $11");
        asm volatile ("li $9, 0x1");
        asm volatile ("mtc0 $9, $9");
    }
    else if(reason & IS_GPIO_INTR) {
    
        volatile unsigned int sw = 0;
        sw = *READ_IO(SW_LEDR);
        uart_outbyte((char)sw);
    }
    else {
    
        uart_print("Other interrupts occurred!\n\r");
        uart_print(my_itoa(reason));
    }
    return;
}

然后 GUI 程序是使用了 Rust 语言编写，基于 Rust 语言开发的 Bevy 游戏引擎，我们实现了一款双人射击小游戏，两个角色分别通过键盘和 FPGA 板子进行控制。这里的关键问题是我们如何在 Rust 程序里面收到由 FPGA 发过来的信息呢？Rust 社区里面有一个实现好的开源串口编程库，我们调用这个库的 API 即可较为方便地实现串口通信功能。这个库的 GitHub 地址在这里：。然后用 Rust 语言实现的小游戏代码的 GitHub 地址在这里：。

软硬件结合起来的效果就是，拨动 FPGA 上的 switch 按键，会产生一个外部中断，这个中断在 C 程序里面的中断处理函数_mips_handle_irq 中被捕获，然后通过串口给主机发信息，主机收到信息后进行解析，然后角色进行相应的移动操作。这样子就实现了通过 FPGA 板子控制角色移动进行游戏。

系统运行结果

硬件连接：

游戏运行结果：

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