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作者：湖北师范学院信工学院 谢虎城 刘蕾 周密

指导教师：梁赫西 闻辉

　　作品简介

　　开发背景：

　　俄罗斯方块作为家喻户晓老少皆宜的大众游戏，具有的数学性、动态性与知名度。其上手极其简单，但是要熟练地掌握其中的操作与摆放技巧，难度却不低。本次ITAT电子系统设计团体赛，我们小组制作的是一款基于basys2开发板的俄罗斯方块(tetris)的游戏。

　　结构说明：

　　显示器技术规格提供的行频一般在30kHz～45kHz(保守数据)，场频一般在50Hz～75Hz，针对以上数据,30kHz的行频进行扫描时所需时钟频率为：30kHz×800(行周期)=24MHz，则场频为：30kHz÷525(场周期)=57.14Hz 。

　　本方块游戏采用标准的VGA(640×480，60Hz)，主频为50MHz，VGA工作频率为25MHz。，本设计在原开发板的基础上增添了一片50M的有源晶振，以稳定VGA显示器的显示。

　　软件平台上，本小组，利用Xlinx公司的ise14平台及 VHDL语言，分别设计了键盘检测模块、得分控制模块、游戏控制模块、存储模块(两块BRAM，分别存储图像颜色及字符编码)、文本显示模块、游戏显示模块、以及VGA显示模块，最后对各个模块进行了接口建模，组成了该tetris设计。

　　功能与使用说明:

　　(1) 游戏开始、复位按键F2

　　开始时游戏处于停止状态须按下按键F2开始新游戏，游戏过程中也可以通 过按键F2随时重新开始游戏

　　(2)游戏暂停及继续游戏按键F1

　　游戏过程中可通过按键A、D控制左、右移动方块，按键S按下，以x4速度加速下降，按键Space可控制旋转方块，游戏途中可通过按键F1暂停游戏，须开始时再次按下按键F1即可。

　　(3) 游戏得分统计

　　在游戏模块右边的提示栏，可显示基本操作及当前得分数，每消除一行可得分1分，最高得分为9999分。

　　(4) 游戏最高分统计

　　游戏提示栏在每次重新开始游戏时可记录本次游戏的分数，若超过最高分则被统计显示。

　　(5) 得分加速

　　游戏进行过程中，默认以x1速度下降;得分超过100分，速度加倍为x2模式;超过200分，速度加倍为x3模式;超过300分，速度加倍为x4模式。

　　平台选型说明

　　基于basys2开发板的设计平台，外接一个50M有源晶振。

　　设计说明

　　一、设计原理

　　KC ：PS/2时钟输入

　　KD ：PS/2数据输入

　　MCLK：系统50M有源晶振输入

　　BLU：vga接口的蓝色输出信号

　　GRN：vga接口的绿色输出信号

　　HS ：vga接口的行同步信号

　　RED：vga接口的红色输出信号

　　VS ：vga接口的列同步信号

　　通过检测键盘上的F1、F2、A、S、D、以及空格键控制游戏的暂停/继续、重新开始、模块左移、模块最快速度(X4)下降、模块右移、逆时钟方向旋转。游戏过程中可以随时通过F1暂停开始游戏，以及随时通过F2重新开始游戏，每次结束游戏重新开始时系统将记录下游戏最高分。得分在100下以X1速度下降，100-200以X2速度下降，200-300以X3速度下降，300分以上以X4速度下降

　　在整体上，取屏幕521*800个像素点，取20*10*16*16个像素点作为游戏区域，取16*32*8*8个像素点作为文本显示区域。设计图如下：

　　tetris游戏主要包括键盘检测模块、得分控制模块、游戏控制模块、存储模块(两块BRAM，分别存储图像颜色及字符编码)、文本显示模块、游戏显示模块、以及VGA显示模块。原理图如下：

　　二、设计方案

　　1 、键盘检测模块设计

　　CLK ：主时钟输入

　　KC ：PS/2键盘时钟

　　KD ：PS/2键盘数据

　　RST ：异步复位

　　AN ：按键确认

　　SSEG(7:0)：按键采样数据

　　SSEGOUT(7:0)：处理后按键数据

　　SEND：输出信号

　　该模块采用边沿检测法，通过两片Flip Flops构成移位寄存器，同时对键盘时钟及数据进行存储，并通过计数器控制接收的位数，然后截取其中有效的数据，送往下一模块进行检测，判断通码或断码，取断码的后八位数据。

　　2、得分控制模块设计

　　CL :计数信号

　　MCLK :主时钟输入

　　NG :新游戏信号

　　CAR(7:0) :BRAM文本数据输出

　　CRX(4:0) :BRAM地址输出

　　CRY(3:0) :BRAM地址输出

　　SPEED(1:0) :游戏速度输出

　　WEN :BRAM写使能

　　此模块接收来自游戏控制模块的复位和计数信号，新游戏开始时，检测得分数据是否大于最大值。比较结果用于判定是否需要更新最高得分的记录数据。不为最高值，则直接分数清零，进入游戏开始状态。在修改分数值的时候，仅修改字符对应BRAM的映射表，由文本显示模块负责寻址读取数据。同时在该模块，通过得分的记录信息，从而设置了多路选择，通过分值的不同输出不同的速度状态，传递至游戏控制模块

　　3、游戏控制模块设计

　　RECTIN(3:0) :BRAM数据输入

　　SPEED(1:0) :游戏速度信号

　　SSEG(7:0) :键盘通码

　　AN :按键确认信号

　　MCLK :主时钟输入

　　CRX(4:0) :BRAM地址输出

　　CRY(4:0) : BRAM地址输出

　　RECTOUT(1:0) : BRAM数据输出

　　CL :计数信号

　　NG :新游戏开始信号

　　WEN :BRAM写使能