大二开始几个小伙伴一起跟杨俊做了个单片机的小东西

最后感觉也就是水过了

这几天准备重新把资料理出来看看，没准面试可以用一下。

Orz

基本原理:

从核心部分开始：

UZEBOX主机

UZEBOX的Wiki页面

具体电路图如上所示，用到的芯片只有两个，单片机和后面的AD转换芯片，剩下的都是一些简单的电路。

硬件部分

CPU

CPU采用了ATmega644，8位的AVR单片机，主要功能是完成所有任务。

生成视频同步信号
画面的呈现。这包括滚动和确定精度的透明度来抑制背景
混合并且输出音乐和声音效果
读操纵杆按钮状态
读取和处理通过UART的MIDI数据流
处理对SD卡的读写操作
最后也是最重要的一步：运行游戏

这块芯片的标准主频是20MHz，但是使用时需要超频到28.6MHz。

因为AD725的工作频率是14.3MHz，为了防止视频信号采样发生混叠，MCU和AD725的信号需要同步发生。

视频信号

如上图所示，UZEBOX的视频部分主要靠单片机的C口进行输出，以3/3/2的比例向外输出R/G/B视频信号

红和绿都是用3位表示，蓝色信号2位，经过一个R-2R权电阻网络进行简单的DA转换，可以把三种颜色的数字信号转成0~0.7V的模拟信号，然后继续输入AD725，转换成NTSC格式的视频信号

AD725的主要输入信号是前面来的RGB，然后再加上单片机的同步信号和时钟信号辅助，就能完成视频信号的转换了

声音信号

声音输出只用到了PD7一个口，是单声道信号进行脉冲宽度调制（PWM）产生的。用电阻把输出信号幅值控制在1V的峰峰值即可

手柄

这里用的是一个简单的SNES（Super Nintendo Entertainment System）的手柄。就是一个触发器和一个移位寄存器，单片机读取移位寄存器里面存储的状态即可。

软件部分

内核

内核就是烧录进单片机里面的主要内容。单片机上没有操作系统，因此内核里面的所有部分事实上只能顺序执行，但是因为执行速度足够快，可以表现得像多任务同时工作一样进行。单片机需要同时完成多项任务：产生视频信号、读取手柄的控制信息、播放音乐等等。

主要工作内容是：

初始化端口，计时器和其他硬件外围设备重置
生成复合视频AD725所需的同步脉冲
解码音乐数据，产生声音效果
混合四种声音样本
在规律的间隔时间从混合缓冲器中输出声音样本
对控制器按钮和鼠标移动的读取
读取UART中的入栈数据并将其存储到缓冲区中

中断

内核使用定时器1，即16位的计数器来触发中断。

计时器开始为0，计数到1820，此时它会自动回转到0，并且生成一个中断。

1820的值是由主晶振频率（28.63636MHZ）除以NTSC扫描线率（15.73426KHZ）得到的。

内核中断负责暂停主程序，进行渲染视频和混合音乐。由于速度和时间要求，需要用汇编语言来写。

视频引擎

内核提供12种不同的工作模式，每种都有不同的特点，用于实现视频绘制

声音引擎

音乐处理涉及到音乐乐谱的读取和波封的处理，这里使用的是MIDI这种紧凑格式的音频，纯软件完成

游戏载入

从github上下到完整的包是这样的

demos         //各种运行工具以及游戏包
gfx           //颜色以及图像资源等
kernel        //内核，包括初始化、运行主程序、中断、视频/音频引擎等
tools         //编译工具
Makefile      //编译文件

执行make之后，会在Rom目录下生成一些.hex和.uze的文件

.uze文件是原本生成了.hex文件之后加上首部打包而成

载入的过程可以有两种：

直接将游戏包生成好的.hex文件烧录进Atmega644即可
往单片机中烧录gameloader的.hex文件，之后通过读取SD卡中的.uze文件来载入游戏。gameloader占内存4K，剩下还有60K的内存可供游戏调用

改进部分

游戏机制作完成之后，我们对其进行了两方面的改进

无线传输

参考Tetsuo Kogawa的网站

将视频信号通过一个简易的无线电路发射出去，可以通过一般的CRT电视来接收

该电路非常简化，制作该电路的时候也是使用双面覆铜板完成

所有暴露在外面的导线都是尽可能地贴近覆铜板，使高频信号尽可能地衰减掉

选择一个电视频道，并调节可调电感来使得两个设备相互适配

当发射机与电视机的距离、频率都调整到一个合适的位置时候，电视机上可以清晰地收到显示的游戏画面

无线控制

通过三轴加速度传感器来对感知空间三维姿态，并通过无线的方式将其传递到另一台主机上，主机进一步向外输出控制信号

这一部分可以代替原始设计中的手柄部分

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