基于XIAO RP2040和树莓派的围棋棋盘游戏系统设计

今天小编给大家带来的是来自mocketech的基于树莓派和XIAO RP2040的围棋棋盘娱乐系统，每块围棋石都会根据其状态显示面部表情，从而便于评估整体比赛情况。即使是不熟悉围棋规则的人也可以通过这些表情轻松理解游戏。

灵感

我的灵感来自网络游戏SquishyGo，在SquishyGo中，您可以使用鼠标在网络浏览器上放置围棋棋子。我想如果我们能触摸到围棋子会更有趣，而且它们有面部表情，所以我做了这个小项目。

EmoGo围棋

围棋是一种基于领土的游戏。在职业围棋中，获胜者取决于他们自己的棋子包围的区域的大小，那里没有棋子。然而，EmoGo遵循“纯围棋”的规则，获胜者取决于每个玩家在棋盘上的棋子数量。玩家只能放置棋子;一旦放置，它们就无法移动。两位玩家最终在棋盘上的棋子数量相同。然而，如下图所示，有一个特定的条件：如果围棋棋子完全被对手的棋子或棋盘边缘包围，则必须将其移除。在EmoGo中，获胜的关键是移除对手的棋子，同时确保自己的棋子留在棋盘上。

当围棋被对手的围棋包围时，它们会显示一张哭泣的脸。哭泣的围棋被称为“死棋”，必须从棋盘上移走。在传统围棋中，玩家经常忘记移除死棋，但在这个游戏盘系统中，如果你尝试在移除所有哭泣的围棋之前放置新的围棋，任何新放置的棋子也会显示哭泣的脸，游戏无法进行。这确保了所有 “死子 ”都被清除，没有任何错误。

在对手下一步移动时将成为死棋的围棋会显示出“麻烦脸”。如果您的围棋显示此表情，则表示您遇到了麻烦。您必须决定是保存这些棋子还是放弃它们。在这个游戏板系统中，Go 棋子的表情表示游戏状态对您有利还是不利。随着您对游戏越来越熟悉，您可以采取一些行动来防止您的围棋棋子出现这种麻烦的表情。换句话说，围棋上的表情有助于玩家理解围棋的规则，并使他们能够发展基本的战术思维。

该系统的系统架构如下

每个模块由以下部分组成：

游戏控制器 x1：该设备管理整个游戏。它通过 CAN 与 Go 棋盘模块通信，以检测棋子的位置并指示应在棋子上显示哪些面部表情。

Rasbperry Pi 4 2GB

Raspberry Pi 7 英寸官方触摸显示器

WAVESHARE 2 CAN 扩展 HAT，适用于 Raspberry Pi

棋盘模块 x 25 ( 用于 5x5 棋盘 ) 围棋盘上的每个网格都是一个模块。当放置或点击围棋时，它会通知游戏控制器，并按照游戏控制器的指示在围棋上显示面部表情。

Seeed XIAO RP2040

MCP2515 CAN 控制器

MCP2652 CAN 驱动

Go Stone x25 ( 用于 5x5 棋盘 ) 每个棋子在放置或点击时都会通知其棋盘模块，并根据从棋盘模块收到的指令改变其面部表情。

项目亮点

1. 模块式连接

该系统最初是使用 5×5 板创建的，但也可以很容易地适应其他尺寸，例如 7×7、9×9 或 6×8。所有围棋板模块都设计为连接到单个 CAN 总线，并且可以在总线电气特性允许的范围内添加。每个围棋板模块的尺寸为 50mm × 50mm，它们的总线和电源线使用排针和插针以链形式连接，从而可以将多个模块链接在一起。

2. 同步闪烁

我想实现的一个关键功能是同步闪烁：当点击围棋时，所有连接的棋子(包括点击的棋子)都会同时闪烁。由于每个棋子都需要改变其外观或闪烁，因此它必须与游戏管理设备通信。挑战在于有效地实现这种同步。

虽然无线通信允许广播，但由于展览场地可能会受到干扰，因此我避免了广播。我考虑了几种有线通信协议：SPI、I2C、RS485 和 CAN。由于广播通信限制，SPI 和 I2C 被取消。尽管 RS485 支持与板模块的单独和广播通信，但它需要实现自定义协议。这种额外的处理可能会使 RP2040 负担过重，从而导致同步问题。

最终，我选择了 CAN 协议，因为它的控制器在本地实现了个人和广播通信。此选项可减少 RP2040 的处理负载并最大限度地减少同步问题。虽然为每个板卡模块配备 MCP2515 CAN 控制器会增加当前成本，但我们预计未来通过用 XIAO RA4M1 替换 XIAO RP2040 来降低成本，这将消除对单独 CAN 控制器的需求。

每个板卡模块根据其位置分配一个唯一的 XY ID。使用此 ID，通过以下 CAN ID 处理通信：

0x4XY：从游戏手柄发送，指示围棋改变面部表情或准备眨眼

0x6XY：放置、移除或点击围棋时，从棋盘模块发送到游戏控制器

0x1FF：广播到所有准备闪烁的棋子，触发它们同时闪烁

例如，要仅使编号为 0x12 且 0x14 闪烁的棋子，该过程如下：

游戏控制器向编号为 0x12 和 0x14 的棋子发送消息0x02FF，使这些棋盘模块进入闪烁就绪状态。

然后，游戏控制器0x1FF03FF (on) 和 0x1FF0300 (off) 广播消息。只有处于 blink-ready 状态的板子模块 (0x12 和 0x14) 响应这些命令，而所有其他模块都会忽略它们。这将启用仅选定的 Go 棋子的同步闪烁。

这种通信机制可确保无缝闪烁，从而防止播放器出现任何明显的同步延迟。