动手实践！Arduino+Joy Stick打造双人捣蛋贪吃蛇游戏 🎮

【背景】

新拿到一堆各式各样的灯带，测试了很多效果，结果就是亮瞎眼…面对一堆的像素块就想到了贪吃蛇，又觉得太一般，于是加入了player2，负责捣蛋。利用Arduino, Joy Stick以及procesing／蓝牙做成了这个双人捣蛋贪吃蛇游戏。

【视频】

【介绍】

蓝色代表蛇，绿色代表食物

玩家1:

按下按钮游戏开始

上下左右四个方向操控蛇的方向（每次转向之后要将摇杆位置归0以便下次检测）

如果没能在5秒内吃到食物食物位置将随机改变

出界或碰到自己的尾巴游戏结束红灯亮起

再次按下按钮重置游戏

再按下按钮新一轮游戏开始

玩家2:

每隔1秒有一次移动食物一格的机会负责捣蛋！

我尝试了两种玩家2的操控方法，一种是利用BLE link蓝牙模块，用现有的走你！(GoBLE)APP来控制食物的移动，但是每次移动时灯阵里的(0,0)号灯一直会变成蓝色灯，值为1，我会在下文附上所有代码，个人认为Arduino代码并没有问题，怀疑是GoBLE的库有问题，还希望大家能一起讨论一下。另一种方法是用键盘，借助processing控制食物。

【硬件清单】

必要硬件：

1 x JoyStick摇杆(SKU:DFR0061)

1 x NeoPixel (未上架)

1 x IO传感器扩展板 V7.1 (SKU: DFR0265) 做完这个项目深深的爱上了这个扩展版

可选硬件：

1 x BLE-LINK 蓝牙4.0通讯模块 (SKU: TEL0073)

【接线图】

键盘控制版本

蓝牙控制版本

JoyStick-X PinA0

JoyStick-Y PinA1

JoyStick-Z Pin13

NeoPixels Shield Pin6

【代码】

键盘控制版本

Arduino

/*
 *This code is loosely base off the project found here https://www.kosbie.net/cmu/fall-10/15-110/handouts/snake/snake.html
 *Created by Ada Zhao <adazhao1211@gmail.com>
 *12/23/2015
 */

#include <Adafruit_NeoPixel.h>//the library can be found at https://github.com/adafruit/Adafruit_NeoPixel
#include <Metro.h>

#define PIN 6//data pin for NeoPixel

// Parameter 1 = number of pixels in strip
// Parameter 2 = pin number (most are valid)
// Parameter 3 = pixel type flags, add together as needed:
//   NEO_KHZ800  800 KHz bitstream (most NeoPixel products w/WS2812 LEDs)
//   NEO_KHZ400  400 KHz (classic 'v1' (not v2) FLORA pixels, WS2811 drivers)
//   NEO_GRB     Pixels are wired for GRB bitstream (most NeoPixel products)
//   NEO_RGB     Pixels are wired for RGB bitstream (v1 FLORA pixels, not v2)
Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel(40, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

#define X 5//this is the depth of the field
#define Y 8//this is the length of the field

//global vars
int hrow=0,hcol=0;//sets the row and col of the snake head
bool game = true;//game is good
bool start = false;//start the game with true
bool ignoreNextTimer=false;//tells the game timer wether or not it should run
//When true the game timer will not update due to the update by a keypress
int sx=4,sy=3;//set the initial snake location
long previousMillis = 0;//used for the game timer
long interval = 350; //how long between each update of the game
unsigned long currentMillis = 0;//used for the game timer

//used for update food location every five seconds
unsigned long currentfoodtime=0;
long prevfoodtime=0;
long foodinterval=10000;
int rx,ry;//food location

int sDr=-1,sDc=0;//used to keep last direction, start off going up

int gameBoard[X][Y] = //game field, 0 is empty, -1 is food, >0 is snake
{
        {0,0,0,0,0,0,0,0},
        {0,0,0,0,0,0,0,0},
        {0,0,0,0,0,0,0,0},
        {0,0,0,0,0,0,0,0},
        {0,0,0,0,0,0,0,0}        
};

//joystick
int pinX = A0;
int pinY = A1;
int pinZ = 13;
bool doMove = true;
bool startGame = true;
bool detect = true;

//move food
int buttonState[4];
long prevTime = 0;
long foodTime = 1000;

void setup(){
  pinMode(pinZ, INPUT);
        Serial.begin(9600);
 //snake head
        hrow=sx;
        hcol=sy;
        strip.begin();//start the NeoPixel Sheild
        strip.show(); // Initialize all pixels to 'off'
        resetGame();//clear and set the game
}

void loop(){
        currentMillis = millis();//get the current time
        //game clock
        if(currentMillis - previousMillis >= interval) {
                previousMillis = currentMillis;
                if (game&&start&&ignoreNextTimer==false){                        
                        drawBoard();
                        updateGame();                        
                }
                ignoreNextTimer=false;//resets the ignore bool
        }
  //check joystick
        checkJoyStick();
  //check keyboard
  if (Serial.available()){
    int val = Serial.read();
    changeFood(val);
  }
  
}


void checkJoyStick(){
  //check joyStick
  float valX = analogRead(pinX);
  float valY = analogRead(pinY);
  int valZ = digitalRead(pinZ);
    
    //four directions
                if (valX <= 100 && valY <= 616 && valY >= 416 && doMove){//move left
                        if (game&&start){
                                moveSnake(0,-1);
                                ignoreNextTimer=true;
                        }
      doMove = false;                
                }
                else if (valX >= 923 && valY >= 416 && valY <= 616 && doMove){//move right
                        if (game&&start){
                                moveSnake(0,1);
                                ignoreNextTimer=true;
                        }
      doMove = false;

                }
                else if (valY >= 923 && valX >= 411 && valX <= 611 && doMove){//move up
                        if (game&&start){
                                moveSnake(-1,0);
                                ignoreNextTimer=true;
                        }
      doMove = false;

                }
                else if (valY <= 100 && valX >= 411 && valX <= 611 && doMove){//move down
                        if (game&&start){
                                moveSnake(1,0);
                                ignoreNextTimer=true;
                        }
      doMove = false;

                }
                else if (valX <= 530 && valX >= 500 && valY <= 540 && valY >= 500 && doMove == false){
    //reset joyStick
                  doMove = true;
                }

    //start or reset game by pressing the Z button
    if (startGame && valZ == 0 && detect){
      start = true;
      drawBoard();
      detect = false;
      startGame = false;
    }
    if (valZ == 1 && detect == false){
      detect = true;
    }
    if (valZ == 0 && startGame == false && detect){
      resetGame();
      detect = false;
      startGame = true;
    }
   
}


void changeFood(int foodDir){
      if(currentMillis-prevTime>=foodTime){
        //player 2 can move the food every three seconds
        gameBoard[rx][ry] = 0;
        switch (foodDir){
          case 1:
            rx --;
          break;
          case 4:
            ry ++;          
          break;
          case 2:
            rx ++;
          break;
          case 3:
            ry --;
          break;
          }
          if (gameBoard[rx][ry] != 0 || rx < 0 || rx > X-1 || ry < 0 || ry > Y-1){
            switch (foodDir){
              case 1:
                rx ++;
              break;
              case 4:
                ry --;          
              break;
              case 2:
                rx --;
              break;
              case 3:
                ry ++;
              break;
              }
          }else{
         Serial.println("reset"); 
         gameBoard[rx][ry] = -1; 
         val = 0;
         drawBoard();
         prevTime = millis();       
          }
      }
}

void updateGame(){
  if (game && start){
      moveSnake(sDr,sDc);
      //If the snake hasn't get the food within an interval, then replace the food to another place.
      currentfoodtime=millis();
      if(currentfoodtime-prevfoodtime>=foodinterval){
        if(gameBoard[rx][ry]==-1){
          gameBoard[rx][ry]=0;
        }
        placeFood();
        drawBoard();
      }
  }
  if (game && start){
    drawBoard();//update the screen
  }
}

void resetGame(){
        resetBoard();
        sDr=-1;
        sDc=0;
        loadSnake();
        placeFood();
        findSnakeHead();//find where the snake is starting from
        game=true;
        start=false;
        ignoreNextTimer=false;
        drawBoard();
}


void placeFood(){

  rx = random(0,X-1);
  ry = random(0,Y-1);

    while(gameBoard[rx][ry]>0){
      rx = random(0,X-1);
      ry = random(0,Y-1);
    }
    gameBoard[rx][ry]=-1;
    prevfoodtime=millis();
}

void loadSnake(){
        gameBoard[sx][sy]=1;
}

void resetBoard(){
        for(int x=0;x<X;x++){
                for(int y =0;y< Y;y++){
                        gameBoard[x][y]=0;
                }
                
        }
        loadSnake();
}

void gameOver(){
        game = false;
        start = false;

        for(int light=0;light<40;light += 4){
                for(int i =0;i< strip.numPixels();i++){
                        strip.setPixelColor(i,strip.Color(light,0,0));
                }
                strip.show();
                delay(25);
        }
 for(int light=39;light >= 0;light --){
    for(int i =0;i< strip.numPixels();i++){
      strip.setPixelColor(i,strip.Color(light,0,0));
    }
    strip.show();
    delay(25);
  }
}

void moveSnake(int row, int col){//row and col
        
        sDr = row;
        sDc = col;

        int new_r=0,new_c=0;
        new_r=hrow+row;
        new_c=hcol+col;
        if (new_r>=X||new_r<0||new_c>=Y||new_c<0){
                gameOver();
        }
        else if(gameBoard[new_r][new_c]>0){
                gameOver();
        }
        else if (gameBoard[new_r][new_c]==-1){
                gameBoard[new_r][new_c] = 1+gameBoard[hrow][hcol];
                hrow=new_r;
                hcol=new_c;
                placeFood();
                drawBoard();
        }
        else{
                gameBoard[new_r][new_c] = 1+gameBoard[hrow][hcol];
                hrow=new_r;
                hcol=new_c;
                removeTail();
                drawBoard();
        }
        
}

void removeTail(){
        for (int x=0;x<X;x++){
                for (int y=0;y<Y;y++){
                        if(gameBoard[x][y]>0){
                                gameBoard[x][y]--;
                        }
                }
        }
}

void drawBoard(){
        clear_dsp();

        for (int x=0;x<X;x++){
                for (int y=0;y<Y;y++){
                        if(gameBoard[x][y]==-1){ //food
                                strip.setPixelColor(SetElement(x,y),strip.Color(0,20,0));
                        }
                        
                        else if(gameBoard[x][y]==0){
                                strip.setPixelColor(SetElement(x,y),strip.Color(0,0,0));
                        }
                        else{
                                strip.setPixelColor(SetElement(x,y),strip.Color(0,0,10));
                        }
                        
                }
        }
        strip.show();
}

void findSnakeHead(){
        hrow=0;//clearing out old location
        hcol=0;//clearing out old location
        
        for (int x=0;x<X;x++){
                for (int y=0;y<Y;y++){
                        if (gameBoard[x][y]>gameBoard[hrow][hcol]){
                                hrow=x;
                                hcol=y;
                        }
                }
        }
}

void clear_dsp(){
        for(int i =0;i< strip.numPixels();i++){
                strip.setPixelColor(i,strip.Color(0,0,0));
        }
        strip.show();
}

uint16_t SetElement(uint16_t row, uint16_t col){
        //array[width * row + col] = value;
        return Y * row+col;
}
复制代码

Processing

import processing.serial.*;

Serial myPort;  // Create object from Serial class

void setup() 
{
  size(200,200); //make our canvas 200 x 200 pixels big
  String portName = Serial.list()[2]; //change the 0 to a 1 or 2 etc. to match your port
  print(portName);
  myPort = new Serial(this, portName, 9600);
}

void draw() {
}

void keyPressed() {
  if (key == CODED) {
    if (keyCode == UP) {
      myPort.write(1);
    } else if (keyCode == DOWN) {
      myPort.write(2);
    } else if (keyCode == LEFT) {
      myPort.write(3);
    } else {
      myPort.write(4);
    }
  }
}
复制代码

蓝牙控制版本

在源代码基础上添加/修改以下部分

#include <Adafruit_NeoPixel.h>//the library can be found at https://github.com/adafruit/Adafruit_NeoPixel
#include <Metro.h>
#include "GoBLE.h"

//ble
int buttonState[4];
long prevTime = 0;
long foodTime = 3000;

void setup()
{
  Goble.begin();
  pinMode(pinZ, INPUT);
Serial.begin(115200);
}

void loop()
{
  //check GoBle
  checkGoBle();
}

void checkGoBle ()
{
    if(Goble.available()){
    buttonState[SWITCH_UP]     = Goble.readSwitchUp();
    buttonState[SWITCH_DOWN]   = Goble.readSwitchDown();
    buttonState[SWITCH_LEFT]   = Goble.readSwitchLeft();
    buttonState[SWITCH_RIGHT]  = Goble.readSwitchRight();
    
    for (int i = 1; i < 5; i++) {
      if (buttonState[i] == PRESSED)   
      {
        int foodDir = i;
        Serial.println(foodDir);
        changeFood(foodDir);
      }
    }
  }  
}

void changeFood(int foodDir){
      if(currentMillis-prevTime>=foodTime)
      {
        Serial.println("moving food!!!");
        gameBoard[rx][ry] = 0;
        switch (foodDir){
          case 1:
            rx --;
          break;
          case 2:
            ry ++;          
          break;
          case 3:
            rx ++;
          break;
          case 4:
            ry --;
          break;
          }
          if (gameBoard[rx][ry] != 0){
            switch (foodDir){
              case 1:
                rx ++;
              break;
              case 2:
                ry --;          
              break;
              case 3:
                rx --;
              break;
              case 4:
                ry ++;
              break;
              }
          }else{
         Serial.println("reset"); 
         gameBoard[rx][ry] = -1; 
         drawBoard();
         prevTime = millis();       
          }
      }
}
复制代码

【语句分析】

总括：

Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel(40, PIN, NEO_GRB +NEO_KHZ800);

初始化led阵，建立一个类型为Ada_NeoPixel，名为strip（可更改）的对象，三个参数分别为LED的总数，与Arduino连接的pin以及像素类型。这种led可以通过一个数字控制脚控制每一个单独的led，非常方便。

int gameBoard[X][Y]

建立一个与灯阵一致的矩阵，不同数值代表不同的物体，0为背景，-1为食物，大0的值为蛇

currentMillis = millis();

读取当前时间，与上次更新游戏的时间做减法，决定蛇是静止还是向前移动

贪吃蛇部分：

基本逻辑是将贪食蛇看做一个数列，每一节有一个值，尾巴尖为1，依次递增，蛇头的值最大。每次蛇移动时执行moveSnake()，检测移动后蛇头的位置——食物/背景/蛇身/出界，后两种情况执行gameover()，如果是食物，给检测的位置附上蛇头+1的值，形成新的数列；如果是背景，执行removetTail()，在现有的基础上让数列里的每个数都-1，蛇的长度保持不变。如果吃到食物或距离上次进食超过5秒，执行placeFood()，随机放置食物。

玩家1部分：

checkJoySitck()实时检测摇杆位置，当摇杆处于中间位置时重置摇杆，开始下一次检测。

玩家2部分：

键盘版本需要打开并运行processing文件。通过Serial，processing可以将读到的键盘输入的信息实时传送给Arduino。

蓝牙版本需要包含GoBLE的库，实时检测用户是否在通过蓝牙下指令，如果下了指令并且时间间隔多余1秒，执行moveFood()，移动食物

【存在问题】

用蓝牙控制时(0,0)位置的灯会亮蓝色，值为1，上下右三个方向都会使(0,0)灯亮起，向左正常工作。