风靡一时的2048小游戏再现江湖，设计资料开源，开战啦！-电路方案

游戏功能: 游戏界面由4×4的16个方格组成，每个方格中可以存放一个数字。玩家通过操纵Basys3开发板的上下左右四个方向键和中央的reset键，控制方格中的数字移动。界面由VGA和Pmod接口oled两种方式显示。游戏成功时显示笑脸，失败时显示骷髅。 游戏过程中，玩家每按动一次方向键，所有数字按照这个方向移动一次，该方向上相邻相同的数字合并为原来的2倍，并在反方向随机生成一个新的数字。玩家目标是在游戏中拼出2048或更高的数字，即为游戏成功。 DIY动手指南: Step1:材料准备 硬件: Basys3开发板 VGA连接线以及VGA显示器 （可选）sh1106驱动的oled显示屏一块 软件: Vivado 2016.2 Step2:系统框架 系统主要由以下几个模块构成，游戏主状态机、游戏数据寄存器{S16}、移动模块move、随机产生模块gen、随机数生成器ran、VGA驱动模块和oled驱动模块。 Step3:程序设计 接下来分模块进行分析。 1、按键去抖 对每个按键设计了一个32位长的FIFO，按键值从低位进入直至高位溢出。每过10ms，FIFO被完全刷新一次，只有当32位为FFFFFFFFh时认为输入为1，00000000h时认为输入为0。 2、游戏数据寄存器 用4×4=16个4bit寄存器，存放16个格子中的数据，记为{S16}，以【log2对数】形式存放。即如果格子中是512，则存放9；如果格子中是128，则存放7。特例是0用0来存放。这种存放的特点是，可以节约寄存器数量，而且原本的加法128+128=256可以用加1来表示:7+1=8。寄存器位置定义如下: 3、游戏主状态机 游戏主状态机中，主要操纵数据寄存器{S16}的数值，通过对这个寄存器中数值的改变来实现游戏的进行。 状态机分为4个状态:检测按键+移动，产生随机数，游戏状态检测，游戏失败死循环。 其中游戏状态检测时，检查当前游戏是否已经结束或成功，如果成功，游戏不中断，玩家可以继续下去，如果已经结束，则跳入游戏失败的死循环中，结束游戏。 4、移动逻辑组合电路 本游戏有4种移动方式，即上下左右，每次移动4条线，但本质都是相同的，只需要一个模块即可完成。如下图所示 move(i3,i2,i1,i0,o3,o2,o1,o0) 我们默认向右移动。（为什么呢？因为当我们调用这个模块时，可以以各种方向调用:如果向右移动，则调用move(15,14,13,12)向右，如果向左移动，则调用move(12,13,14,15)向右即可，还可以调用move{15,11,7,3}向下，调用move{1,5,9,13}向上等等。） 那么向右移动时，用f3~f0判断这四位是否为空，通过对f3~f0的16种情况的mux来决定输出的值，如果有相同则合并后输出。（其实这个模块就是一个大mux） 例如，下图所示，左图右移后，变为右图。 再例如:2,2,4,8右移后变为0,4,4,8，再右移变为0,0,8,8再右移变为0,0,0,16 5、随机数生成器和随机产生模块 随机数产生器为随机产生模块gen服务。随机数生成器产生3组随机数，分别为8bit，12bit和16bit。分别对应2空格、3空格和4空格的情况。例如，如果右移后的图片如下图所示，那么黄色格子里的2就是在最左列3空格情况下随机产生的一个位置。 我们还是默认向右移动，那么最左边的四个格子（15,11,7,3）即可交给gen，在空白出产生一个随机位置的“2”。 这里需要注意的是，2048游戏中规定必须是“有效移动”后才产生一个数字，以杜绝有投机的玩家一直按同一个方向键可以作弊的情况。这一逻辑只需要对上一步中move前后做一下对比即可。 6、VGA显示模块 640×480分辨率，25MHz的时钟信号。 其中扫描时，将VGA坐标的后两位[1:0]舍去，即可将640×480像素变为160×120的色块。 （注:源码中的VGA画图一段和oled画图一段看上去很复杂，其实是画点的方式比较奇怪，两种画法都是先将132x64的点阵水平划分为8条，每条8行，再以每列为1个byte的方式画出来。。。那么为什么要这么复杂呢？因为oled的sh1106驱动就是这么要求的，我先做了oled，后面vga就直接引用了~） Step4:演示见视频~