基于ARM7的老鼠走迷宫的游戏设计说明书.doc

1、I 前 言 随着社会的发展，人类的生产，生活越来越离不开信息，谁拥有了更多的有效的信息，谁就将在竞争中处于有利的地位，信息产业正在成为一个国家的支柱 。 只有拥有了先进的数据库技术，才能有效地管理号浩如烟海的数据，并从中 提取出对自己有用的信息来加以利用。 作为计算机应用的一部分，使用计算机对信息进行管理，具有手工管理所不能比拟的优点，例如：检索迅速，查找方便，可靠性高，存储量大，保密性好，寿命长 ，成本低等。这些优点能够极大地提高管理的效率，也是正规化管理，与 世界接轨的重要条件。 在下面的各章中我们将以开发一个老鼠 走迷宫的游戏为例，谈谈其开发过程和所设计到的问题及解决方法。主要目的旨在让

2、嵌入式学员掌握嵌入式开发流程，了解嵌入式开发必备知识，及熟悉 ARM 核处理器的各端口功能和 LCD12864 驱动的 C 程序设计。 摘 要 本文首先分析了迷宫游戏在应用过程中的实际需求，然后利用基于 ARM7 核心处理器的LPC2103 芯片，采用相应的嵌入式开发软件在相应的硬件环境下结合 LCD12864 数据显示芯片进行设计，设计开发了老鼠走迷宫游戏，实现了搜索过程的最优路径算法、给出走完最优路径所需的时间、及其在 LCD12864 显示迷宫图 、显示时间、动态显示老鼠的移动以及计时功能。 关键词： 迷宫、最优路径、显示时间 、 计时 Abstract This paper first

3、 analyzes the maze game in the application process, and by using the actual demand based on ARM7 processor core of LPC2103 chip, the corresponding development softwa re embedded in the corresponding hardware environment LCD12864 data display chip with design, design develop mouse go through a maze g

4、ame, realize the search process of optimal path algorithm, to flee the optimal path the time needed, and its in LCD12864 show labyrinth figure, show time, dynamic display of the mouse movement and timing function. Key words: a maze, optimal path, shows the time and time 目录 前 言 .I 摘 要 . II Abstract .

5、 II 第一章 绪论 . 1 1.1 项目背景 . 1 1.2 实际意义 . 1 1.3 基于 ARM7 的老鼠走迷宫游戏简介 . 1 1.4 基于 ARM7 的老鼠走迷宫游戏设计的作用 . 2 1.5 设计说明书的内容 . 2 第二章 可行性研 究 . 3 2.1 系统规模和目标 . 3 2.2 可行性分析 . 3 2.4.1 技术可行性 . 3 2.4.2 经济可行性 . 3 2.4.3 操作可行性 . 4 2.4.4 结论意见 . 4 第三章 需求分析 . 5 3.1 所需系统分析 . 5 3.2 需求定义 . 5 3.2.1 系统名称 . 5 3.2.2 需求功能 . 5 3.3 系统

6、功能模块描述 . 5 3.3.1 时钟模块 . 6 3.3.2 LCD 显示模块 . 6 第四章 系统总体设计 . 7 4.1 系统特点 . 7 4.2 系统结构 . 7 4.2.1 系统的先进性 . 7 4.2.2 系统的结构设计 . 8 4.3 系统的总体 设计方案 . 8 4.4 编程环境的选择 . 8 4.4.1 编程语言 C 语言 . 8 4.4.2 工具平台 Keil. 10 4.4.3 设计模式 . 10 4.4.4 字幕库 .11 4.5 系统运行环境配置 .11 4.6 系统功能模块设计 . 12 第五章 系统详细设计 . 13 5.1 字幕库设计 . 13 5.2 时钟模块

7、详细设计 . 13 5.2.1 硬件 BLOCK 设计 . 13 5.2.2 时钟模块接口设计 . 15 5.2.3 容错设计 . 16 5.2.4 系统满足度设计 . 16 5.3 LCD 显示模块详细设计 . 17 5.3.1 本模块的流程设计图 . 17 5.3.2 LCD 显示模块接口设计 . 18 第六章 编码 . 20 第七章 软件测试 . 26 7.1 软件测试的目的 . 26 7.2 软件测试的原则 . 27 7.3 测试的研究和选择 . 27 7.4 测试的过程及组织 . 27 7.5 测试用例及结果 . 28 7.5.1 时钟模块测试 . 28 7.5.2LCD 显示模块测

8、试 . 30 第八章 软件使用说明书 . 33 8.1 运行系统 . 33 设 计 总 结 . 36 参考文献 . 37 外文原文 . 38 外文译文 . 43 致 谢 . 47 1 第一章 绪论 1.1 项目背景 基于嵌入式的游戏开发 不仅 是教学管理中的一项重要内容 ,同时也是其他机构（如：培训机构、证书认证机构等）测试学员 在嵌入式 知识 方面 的一种方法。 基于 当代嵌入式的发展 ，为了能掌握嵌入式开发流程，及了解嵌入式相关的开发必备知识， 本文提出了 基于LPC2103ARM 芯片的老鼠走迷宫的游戏设计 ， 根据需要熟悉 ARM 端口 功能 ,介绍了在 虚拟 环境下 老鼠走迷宫游戏

9、设计的基本思想 ,系统结构 的设计和实现 ， 同时讨论了 进行嵌入式软件开发的基本流程 。 1.2 实际意义 基于嵌入式平台的迷宫游戏的 开发和应用对当今 嵌入式学员 来讲有十分重要的现实意义，对未来 嵌入式 高端技术 教学 建设的全面发展和教学体制 具有深远的意义。 在 工业自动化方面也起着举足轻重的作用。 1.3 基于 ARM7的老鼠走迷宫 游戏 简介 迷宫的游戏设计，作为计算机应用的一部分，使用计算机对信息进行管理，具有手工管理所无法比拟的优点 。 例如：检索迅速、查找方便、可靠性高、存储量大、保密性好、寿命长、成本低等。这些优点极大能够极大地提高管理的效率，也是正规化管理，于世界 接轨

10、的重要条件。然而 为促进教学手段的现代化，提高教学质量， 促进学员在嵌入式方向的发展 ，深入了解 ARM 嵌入式的相关课题 。 基于 ARM 的 迷宫游戏的设计 是 作为 嵌入式教学中重要的 基础 开发 平台，软件的开发成功， 对今后 嵌入式的 教学打下了良好基础。由于， 老鼠走迷宫的游戏设计是在嵌入式方向最基础的程序设计，是跨过嵌入式这高门槛必须经过的 ，因此， 迷宫游戏设计的 专业化和正规化开发犹显重要。如果 这类简单的游戏的开发 不成熟则会直接影响 后续大型嵌入式系统的 建立 。 在 老鼠走迷宫的游戏 中， 在 Proteus 模拟环境下 ， 程序开始运行时，在 LCD12864 上显示

11、游戏系统的开始界面“欢迎界面”，紧接着就是游戏迷宫的建立，此时在 LCD 上显示一个迷宫和一只迷你型的小老鼠，并在屏幕左上方显示时间，对老鼠走完最优路径的所需时间的计时。程序设计的目的旨在计算出迷宫的最优路径，并使老鼠能沿着最优路径走。 2 1.4 基于 ARM7的 老鼠走迷宫游戏 设计 的作用 老鼠走迷宫的游戏设计是 基于 ARM7 核的 LPC2103 芯片的嵌入式软件设计， 该 软件 系统能大大 地提高嵌入式初学者的基础 ，有效地提高 整个考试过程的效率，对学校 、培训机构等 推动教学改革、提高教学质量起着很大的促进作用。 嵌入式 老鼠走迷宫的游戏设计 以“实用”为基本指导思想，在算法选

12、择方面做了细致的研究和对比，在综合分析了各种算法的优缺点和迷宫游戏 的特点后选用了稳定实用的 迷宫求解算法；在对软件系统 做了大量分析后，确定了本系统的数据结构 及相应的堆栈结构；本系统采用的显示屏为 LCD12864，易于使用，通用性强； 其中使用的芯片为 LPC2103， LPC2103芯片程序存储能力强，实时性强等优点 。 1.5 设计说明书的内容 设计说明书 是在基于 LPC2103 及 LCD12864 组成的硬件环境 ，对 老鼠走迷宫游戏 进行设计和开发，以实现 迷宫的最优路径算法 。本 软件的难点在于 应用堆栈的迷宫求解算法及相应的数据结构在下位机下难以调试 。 设计说明书包括

13、八 章：第 一 章，绪论，即本章，主要介绍了 老鼠走迷宫游戏 的开发背景以及其设计原则；第 二 章，可行性研究，主要介绍了对该 游戏 系统的可行性分析，包括系统的规模和目标 等；第 三 章，需求分析，主要介绍了该系统开发过程中对系统进行需求分析所得到的总体认识，包括 游戏系统两个功能模块时钟模块和 LCD 显示模块的需求分析 ；第 四 章，总体设计，进行了系统软件结构、硬件配置方面的规划，分析系统的总体设计方案，对系统功能模块的设计，以及对编程环境的选择； 第 五 章，详细设计，本章包括 各个模块的逻辑设计，对相关 模块的详细设计；第 六 章，编码，介绍了编码的相关理论知识；第 七 章，软件测

14、试，对本系统的功能进行测试，包括软件测试原则、测试的过程及组织、测试用例及结果等；第 八 章，软件使用说明书，对如何使用本软件加以说明，使用户能更好、更方便地使用本系统。此外，还包括设计总结，参考文献和致谢等内容。 3 第二章 可行性研究 2.1 系统规模和目标 本游戏系统 主要应用于中小型培训机构或日常教学。 由于 近几年嵌入式方向的高端技术正在快速发展 。 为了让学生能掌握嵌入式开发流程，及了解嵌入式 相关的开发必备知识 ，提高教学质量，帮助教师 能方便、快捷地培养出符合社会的 新型嵌入式人才 ，本研究在 单片机C 编程环境下开发了一套能实现 教学目的的 迷宫游戏 软件。 2.2 可行性分

15、析 当接受一个软件开发任务，就进入软件生命的第一个阶段，即进行可行性的研究。并不是所有问题具有简单的解决办法，许多问题不能在预定的规模之内解决。因此通过可行性的研究分析可以知道问题。 有无可行性的解决方法，进而避免人力、物力和才力的浪费。在现行系统初步调查的基础上就可以提出新系统目标，即新系统建立后所要求达到的运行指标，这是系统开发和评价的依据。 系统目标应充分体现， 为了让学生能掌握嵌入式开发流程，及了解嵌入式相关的开发必备知识 ，便于教师 对学生进行过程 性测验和终结性测试 ，并且， 通过此游戏的设计还需让学生了解熟悉 ARM 核各个端口的功能 。 但是，需要指出的是，系统目标是不可能在总

16、体规划阶段就提得非常具体，它还将在开发过程中逐步明确和定量化，以达到更加出色的程序系统。 2.4.1 技术可行性 技术上的可行性分析主要分析现有技术条件能否顺利完成开发工作，硬、软件配置能否满足开发者需要等。 根据客户提出的系统功能、性能及实现系统的各项约束条件，根据新系统目标来衡量 所需的技术是否具备，本 游戏系统是一个基于 ARM7 核上的一个嵌入式软件 系统，现有的技术以较为成熟，硬件、软件的性能要求、环境条件等各项条件良好，估计利用现有技术条件应完全可以达到该系统的功能目标。同时，考虑给予的开发期限也较为充裕，预计系统是可以在规定期限内完成开发。 2.4.2 经济可行性 经济可行性主要

17、是对要使用 老鼠走迷宫游戏设计 的培训机构或学校的经济实力进行评4 价，一方面是估算开发它的支出费用，其中包括设备购置费、软件开发费、管理和维护费、人员工资和培训费等。另一方面是估算 老鼠走迷宫游戏 这个软件可能取得的收 益中可以用钱来衡量的那部分。并对目前的软件市场进行调查 ,所做软件是否有很大的销售市场和相当规模的用户群。所做软件的开发成本与客户提出的要求是否可达到双方都满意。 并且，分析系统开发是否会对其它产品或利润带来一定影响。 经过调查我们了解到，现在很多培训机构都在寻找 此类迷宫游戏系统来 增强学员在基于ARM7 核的嵌入式开发 ，而且这个软件带来的收益超过它的开发所花费的代价。

18、经过对上述几个方面的调查研究和分析，我们得出 老鼠走迷宫游戏 这个软件的市场前景是相当客观的，在经济角度来说，开发 此 系统 是 基本 可行的。 2.4.3 操作可 行性 主要是了解 培训机构 管理的相关 工作 人员对开发信息系统是否支持，现有 培训机构 管理制度和方法是否科学，规章制度是否齐全，原始数据是否正确等。 培训机构师资队伍 积极支持该系统开发，使本系统能够充分的发挥作用；系统界面友好美观，操作简单易行，易于理解，功能更加齐全。由于本系统界面友好，所以 嵌入式学员 经过短时间的培训就可以 理解其中的算法 。 2.4.4 结论意见 经过认真地可行性研究，系统基本上做到了在技术、经济、运

19、行、法律上的可行。因此，相信在按照计划上实施的前提下，全系统的设计将会按时、高质量完成。所以，系统研制和开发是可以马上进行的。 5 第三章 需求分析 3.1 所需系统分析 嵌入式 教学过程中充分利用 游戏算法设计 这种教学资源，进行有效的测验，可以帮助师生把注意力从名次、得分集中到要实现的教学目标上来。让教师真正关心学生的学习困难和错误所在，关心学生素质的提高，促使教育观念从 “ 应试教育 ” 向 “ 素质教育 ” 转变。因此，对 游戏算法设计 进行研究和建设是有十分重要的意义，也是非常有实用价值的。 迷宫游戏设计 在教学实践中有独特的优势 ， 在 迷宫游戏 的发展过程中，出现了很多类型的 迷

20、宫 。根据 迷宫游戏 系统的使用方向来划分，可 以分为 :专业的 迷宫游戏 系统和 教学 通用的迷宫游戏 系统 。在此，我基于 嵌入式 ARM 系列核培训业务为背景，通过调研、分析现有的嵌入式入门开发 软件， 我认为可以开发一个 老鼠走迷宫游戏 系统 。 包括的主要的内容有 迷宫 的建立 、 迷宫最优路径算法 、 电子时钟 、 计时 等。 3.2 需求定义 3.2.1 系统名称 基于 ARM7 的老鼠走迷宫的游戏设计 。 3.2.2 需求功能 当游戏进入开始主界面时， LCD12864 上显示该游戏系统的一些基本信息，包括学校、教师、学生的信息。等待一小段时间后，系统就自动进入迷宫游戏，此时

21、LCD12864 上将 显示模拟的迷宫和老鼠，并且时间的初始值全部清零，此时程序自动计算出该迷宫的最优路径，通过该模块的动态图像显示子模块实现老鼠沿该迷宫的最优路径行走，同时 ARM7 核里的时钟计时器开始计时，直至老鼠由迷宫的起点沿最优路径走完至终点， LCD12864 上的时间刷新一次，程序套在一个死循环里，程序一直运行，直到手动终止 。 系统中时钟上的管理，通过设置相应的时钟寄存器对其时钟进行初始化，并通过设置中断寄存器，执行中断服务子程序，读取RTC 的时间值，并将读出的时分秒值显示于 LCD12864 上 。 通过中断 CPU 的服务处理可实现对 迷你老鼠沿迷宫最优路径走完至终点所需时间的计时。 3.3 系统功能 模块 描述 该系统在主体模块上分为： 时钟模块 和 LCD 显示模块 。