前言：

隨著科技的不斷進步，嵌入式系統已經滲透到我們生活的方方面面，從家用電器到工業自動化，無處不在。在眾多嵌入式應用中，游戲作為一種娛樂形式，不僅能夠豐富人們的業余生活，還能有效鍛煉邏輯思維和反應能力。本文將詳細介紹一款基于ARM開發板GEC6818和嵌入式Linux操作系統開發的俄羅斯方塊游戲。這款游戲以其經典的玩法、簡潔的界面設計和流暢的運行性能，為用戶帶來了既富有挑戰性又充滿樂趣的游戲體驗。文章將從設計思路、功能描述、程序流程、各模塊實現等方面，全面解析這款游戲的制作過程和關鍵技術。

gitee：https://gitee.com/q-haodong/test_-arm/tree/master/20240619_test_tetris2
效果演示：https://live.csdn.net/v/405152?spm=1001.2014.3001.5501

1. 簡介

隨著嵌入式技術的快速發展，嵌入式系統在各個領域的應用日益廣泛。本項目以ARM開發板GEC6818為平臺，基于嵌入式Linux操作系統，實現了一款具有基本功能的俄羅斯方塊游戲。游戲設計遵循模塊化思想，將系統分解為圖形顯示、觸摸事件處理、游戲控制、界面顯示、鏈表管理、移動邏輯以及主控等多個模塊，以提高代碼的可維護性和擴展性。通過C語言編程，利用多線程技術，實現了方塊的移動、變形、隨機生成、觸屏控制、暫停恢復、嵌套消行和計分等功能。游戲界面簡潔直觀，提供了分數和等級顯示，確保玩家能夠輕松跟蹤游戲進度。在性能方面，游戲運行流暢，代碼規范，附有詳細注釋和文檔，便于理解和維護。此外，通過全面測試，確保了游戲的穩定性和可靠性。最終，本項目不僅鍛煉了嵌入式系統開發能力，也提供了一個既具有挑戰性又富有趣味性的游戲體驗。

2. 總體設計思路及功能描述

2.1 設計思路

本俄羅斯方塊游戲的設計采用模塊化的編程思想，將游戲分解為多個功能模塊，每個模塊負責不同的任務。主要模塊包括圖形顯示模塊、觸摸事件處理模塊、游戲控制模塊、界面顯示模塊、鏈表管理模塊、移動邏輯模塊以及主控模塊。程序使用C語言編寫，運行在ARM平臺上，利用多線程技術來提高游戲的響應速度和性能。

2.2 功能描述

1. 圖形顯示模塊：負責加載和顯示BMP圖片到屏幕上，支持指定區域的圖片顯示，用于游戲方塊和背景的繪制。
2. 觸摸事件處理模塊：監聽觸摸屏事件，將用戶的觸摸操作轉換為游戲內的控制指令。
3. 游戲控制模塊：包含游戲的暫停和重啟功能，允許玩家在任何時候暫停游戲，并在適當的時候恢復或重新開始。
4. 界面顯示模塊：管理游戲的開始界面和結束界面，提供用戶交互的界面元素。
5. 鏈表管理模塊：使用鏈表數據結構管理游戲中的方塊布局，實現方塊的動態添加和刪除。
6. 移動邏輯模塊：控制方塊的移動、變形和消行等邏輯，確保游戲規則的準確執行。
7. 主控模塊：作為程序的入口，初始化游戲環境，創建和管理線程，控制游戲的主循環。

2.3 程序流程圖

程序流程從初始化游戲環境開始，顯示歡迎界面，然后進入一個循環等待用戶的觸摸操作。一旦檢測到觸摸事件，程序將處理這些輸入并更新游戲狀態。隨后，程序檢查游戲是否結束，如果是，則顯示游戲結束界面，并等待用戶決定是否重啟游戲或退出。如果用戶選擇重啟，程序將重新初始化游戲環境；如果選擇退出，則程序將結束運行。

3. 各部分程序功能及詳細說明

3.1 游戲界面函數

3.1.1 游戲界面中的圖片顯示

代碼中使用BMP文件格式來顯示圖像資源，這些圖像用于游戲的圖形界面，如方塊、背景、按鈕等元素。顯示BMP圖像的功能主要通過bmp_show.h頭文件中聲明的函數來實現。以下是與BMP顯示相關的代碼片段和解釋：

1. BMP顯示函數聲明 ： 在bmp_show.h中，聲明了兩個函數bmp_show_mix和bmp_show_self，用于顯示BMP圖像：
   int bmp_show_mix(int x0, int y0, int width, int height, char *name);
   int bmp_show_self(int x0, int y0, int width, int height, char *name);

2. BMP文件打開與讀取 ： 在bmp_show.c中，bmp_show_mix函數首先打開BMP文件，并讀取文件狀態，然后讀取BMP圖像數據：

int fd_bmp = open(name, O_RDONLY);
struct stat pst;
fstat(fd_bmp, &pst);
char *buf = (char *)malloc(pst.st_size);
lseek(fd_bmp, 54, SEEK_SET); // 跳過BMP文件頭
read(fd_bmp, buf, pst.st_size - 54); // 讀取BMP像素數據

3. 內存映射Framebuffer ： 使用mmap函數將顯示設備的幀緩沖區（Framebuffer）映射到用戶空間，以便于直接操作顯示內存：

char *p = (char *)mmap(NULL, 800 * 480 * 4, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd_lcd, 0);

4. 圖像數據復制 ： 將讀取的BMP圖像數據復制到Framebuffer的指定位置：

for (j = 0; j < height; j++) {for (i = 0; i < width; i++) {memcpy(p + lcd_offset, buf + bmp_offset, 3); // 從BMP緩沖區復制到Framebuffer}
}

5. 顯示特定區域的BMP圖像 ： bmp_show_mix函數允許指定顯示圖像的起始位置（x0, y0）和大小（width, height），這可以用于在界面上顯示圖像的特定部分：

bmp_show_mix(x0, y0, width, height, name);

6. 顯示整個BMP圖像 ：bmp_show_self函數用于顯示整個BMP圖像，通常用于顯示背景或全屏圖像：

bmp_show_self(x0, y0, width, height, name);

7. 釋放資源 ： 在圖像顯示完成后，需要釋放分配的內存并關閉內存映射和文件描述符：

munmap(p, 800 * 480 * 4); // 關閉內存映射
close(fd_lcd); // 關閉Framebuffer文件描述符
close(fd_bmp); // 關閉BMP文件描述符
free(buf); // 釋放分配的內存

3.1.2 游戲開始界面

1. 效果：
   

2. 功能: 展示游戲的初始界面，通常包含游戲的標題、開始游戲的按鈕等元素。

3. 實現: 使用bmp_show_mix函數加載和顯示歡迎屏幕的背景圖片

4. 代碼：

void show_interface_welcome()
{bmp_show_mix(0, 0, 800, 480, "./tetris_pic/welcom_bk1.bmp"); // 顯示歡迎界面背景int x, y, event_type;int button_down = 0; // 用于記錄按鈕是否被按下while (1){if (capture_touch_events(&x, &y, &event_type) == -1){// 觸摸事件捕獲失敗，可能需要處理錯誤或退出break;}if (event_type == 1){ // 觸摸按下事件if (x > 440 && x < 620 && y > 360 && y < 460){// 用戶按下了按鈕區域bmp_show_self(BUTTON_X, BUTTON_Y, BUTTON_W, BUTTON_H, "./tetris_pic/welcom_bk1_push.bmp"); // 顯示按鈕按下的圖片button_down = 1;}printf("Touch down at (%d, %d)\n", y, y);}else if (event_type == 0 && button_down){   // 觸摸離開事件且按鈕之前被按下bmp_show_self(BUTTON_X, BUTTON_Y, BUTTON_W, BUTTON_H, "./tetris_pic/welcom_bk1.bmp"); // 恢復按鈕正常狀態button_down = 0;printf("Touch up at (%d, %d)\n", y, y);if (x > 440 && x < 620 && y > 360 && y < 460){break; // 離開循環，進入游戲}}}
}

3.1.3 游戲主界面

1. 效果：
   

2. 功能: 展示游戲進行中的界面，包括方塊下落區域、下一個方塊的預覽區、分數和等級顯示等。

3. 實現: 在主循環中持續更新界面，顯示當前活動方塊、分數和等級。

4. 代碼：

int main(int argc, char *argv[])
{show_interface_welcome();struct ls_all *head;// 顯示背景圖片bmp_show_mix(0, 0, 800, 480, "./tetris_pic/bck.bmp");int rt;pthread_t idt, idr;// 獲取兩種隨機形狀并初始化，得到初始化結構體srand((unsigned int)time(NULL));shp = ((unsigned int)rand()) % 7 + 1;shp_next = ((unsigned int)rand()) % 7 + 1;bk = bk_init(shp);bk_next = bk_init(shp_next);// 初始化掉落方塊結構體head = ls_init();// 初始化分數和速度score = 0;speed = 0;// 顯示移動方塊 及 提示方塊the_show(bk);the_show_next(bk_next);score_show(0); // 顯示成績// 創建控制方塊移動線程pthread_create(&idt, NULL, auto_down, (void *)head);// 時間更新線程，時間到且無操作自動更新dir為下落狀態pthread_create(&idr, NULL, time_out, NULL);while (1){// 鎖定互斥鎖以安全地讀取 dirpthread_mutex_lock(&dir_mutex);int current_dir = dir; // 假設這是在循環中讀取 dir 變量的地方pthread_mutex_unlock(&dir_mutex);if (paused == 1 || gameover == 1 || current_dir == -2){usleep(100);continue;}if (current_dir == -1){ // 變形change_type(bk);the_show_bck_type(bk);}else{ // 移動change_dir(bk->p, current_dir);the_show_bck_dir(bk->p, current_dir);}// 移動檢查是否越界及掉落到底部bk = move_check(head, current_dir);if (bk == NULL){return -1;}// 顯示方塊形狀the_show(bk);pthread_mutex_lock(&dir_mutex);dir = -2; // 在主線程中置為 -2 ，表示不動pthread_mutex_unlock(&dir_mutex);}return 0;
}

3.1.4 游戲結束廣告界面

1. 效果：
   

2. 功能: 當游戲結束時展示的界面，通常包含游戲結束的信息、最終得分和“重新開始”或“退出游戲”的選項。

3. 實現: 使用show_interface_end函數來顯示游戲結束的界面，處理用戶的選擇。

4. 程序流程圖：
   

5. 代碼：

// 顯示時間
void time_show(int n)
{int a1, a2, a3;char s[3][50];char st[3][50];int i;a1 = n / 100;     // 計算百位數字a2 = n / 10 % 10; // 計算十位數字a3 = n % 10;      // 計算個位數字for (i = 0; i < 3; i++){bzero(s[i], 50); // 初始化字符串 s[i], 將其清零}s[0][0] = a1 + 48; // 將百位數字轉換成字符，并存儲到s[0]s[1][0] = a2 + 48; // 將十位數字轉換成字符，并存儲到s[1]s[2][0] = a3 + 48; // 將個位數字轉換成字符，并存儲到s[2]for (i = 0; i < 3; i++){strcat(s[i], ".bmp\0");         // 在每個字符后面添加".bmp"擴展名strcpy(st[i], "./tetris_pic/"); // 將路徑 "./tetris_pic/" 復制到 st[i]strcat(st[i], s[i]);            // 將文件名連接到路徑后bmp_show_mix(280 + 20 * i, 45, 20, 20, st[i]);// printf("%s\n",st[i]);}
}// 全局變量，用于線程間通信
int cut_down = 0;
pthread_mutex_t count_mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; // 互斥鎖，用于同步對 seconds_left 的訪問
pthread_cond_t count_cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;    // 條件變量，用于線程間同步void *touch_event_thread(void *args)
{int x, y, event_type;int button_down = 0;while (1){if (capture_touch_events(&x, &y, &event_type) == -1){// 觸摸事件捕獲失敗，可能需要處理錯誤或退出break;}// 檢查按鈕是否被按下if (event_type == 1 && x > 440 && x < 620 && y > 360 && y < 460){// 用戶按下了按鈕區域bmp_show_self(BUTTON_X, BUTTON_Y+5, BUTTON_W, BUTTON_H-10, "./tetris_pic/bk_end_push.bmp"); // 顯示按鈕按下的圖片button_down = 1; // 標記按鈕被按下}// 檢查按鈕是否被按下并釋放if (event_type == 0 && button_down){// 用戶釋放按鈕，提前重啟游戲button_down = 0; // 重置按鈕狀態// 觸摸離開事件且按鈕之前被按下bmp_show_self(BUTTON_X, BUTTON_Y, BUTTON_W, BUTTON_H, "./tetris_pic/bk_end.bmp"); // 恢復按鈕正常狀態if (x > 440 && x < 620 && y > 360 && y < 460){pthread_mutex_lock(&count_mutex);cut_down = 1;pthread_cond_signal(&count_cond); // 發送信號給主線程pthread_mutex_unlock(&count_mutex);break;}}pthread_mutex_unlock(&count_mutex);}return NULL;
}void show_interface_end()
{pause_game();// 重置倒計時和按鈕狀態int seconds_left = 20; // 20s 倒計時// 啟動觸摸事件線程pthread_t touch_thread_id;pthread_create(&touch_thread_id, NULL, touch_event_thread, NULL);bmp_show_mix(0, 0, 800, 480, "./tetris_pic/bk_end.bmp"); // 顯示結束廣告界面usleep(300000);bmp_show_mix(0, 0, 800, 480, "./tetris_pic/bk_end.bmp"); // 顯示結束廣告界面while (1){pthread_mutex_lock(&count_mutex);// 檢查倒計時是否結束或按鈕是否被按下if (seconds_left <= 0 || cut_down == 1){pthread_mutex_unlock(&count_mutex);break; // 倒計時結束或按鈕被按下，退出循環}pthread_mutex_unlock(&count_mutex);time_show(seconds_left); // 顯示剩余時間seconds_left--;          // 倒計時減少sleep(1);                // 等待一秒}// 取消觸摸事件線程，如果它還在運行pthread_cancel(touch_thread_id);pthread_join(touch_thread_id, NULL);// 倒計時結束或用戶提前重啟游戲restart_game();
}

3.1.5 游戲界面中的觸摸反饋

代碼中的觸摸反饋主要通過capture_touch_events函數來實現，該函數用于捕捉觸摸屏的按下和釋放（離開）事件，并根據這些事件來改變游戲的狀態或者顯示效果。以下是觸摸反饋相關的關鍵代碼片段和解釋

1. 觸摸事件捕捉 ： capture_touch_events函數通過讀取設備輸入事件來捕捉觸摸操作：

int capture_touch_events(int *x, int *y, int *event_type) {// ...if (ts.type == EV_KEY && ts.code == BTN_TOUCH) {if (ts.value == 1) { // 按下*event_type = 1;break;} else if (ts.value == 0) { // 離開*event_type = 0;break;}}// ...
}

2. 觸摸按下反饋 ： 當用戶按下觸摸屏時，程序會識別為按下事件，并設置event_type為1：

if (event_type == 1) {// 觸摸按下事件的處理// 例如，改變按鈕的顯示狀態來提供反饋bmp_show_self(BUTTON_X, BUTTON_Y, BUTTON_W, BUTTON_H, "./tetris_pic/bk_end_push.bmp");button_down = 1; // 標記按鈕被按下
}

3. 觸摸釋放反饋 ： 當用戶釋放觸摸屏時，程序會識別為離開事件，并設置event_type為0：

else if (event_type == 0 && button_down) {// 觸摸離開事件的處理// 例如，恢復按鈕的原始狀態bmp_show_self(BUTTON_X, BUTTON_Y, BUTTON_W, BUTTON_H, "./tetris_pic/bk_end.bmp");button_down = 0; // 重置按鈕狀態
}

4. 按鈕狀態變化 ： 在show_interface_welcome函數中，使用bmp_show_self來顯示或隱藏按下的圖片，以提供視覺反饋：

void show_interface_welcome() {// ...if (event_type == 1) {// 用戶按下了按鈕區域bmp_show_self(BUTTON_X, BUTTON_Y, BUTTON_W, BUTTON_H, "./tetris_pic/welcom_bk1_push.bmp");button_down = 1;}// ...else if (event_type == 0 && button_down) {// 用戶釋放按鈕bmp_show_self(BUTTON_X, BUTTON_Y, BUTTON_W, BUTTON_H, "./tetris_pic/welcom_bk1.bmp");button_down = 0;// 添加進入游戲的邏輯}// ...
}

5. 觸摸事件線程 ： 在touch_event_thread函數中，創建了一個線程專門處理觸摸事件，以實現非阻塞的觸摸反饋：

void *touch_event_thread(void *args) {// ...while (1) {// 捕捉觸摸事件if (capture_touch_events(&x, &y, &event_type) == -1) {// 處理錯誤或退出break;}// 根據觸摸事件更新游戲狀態或界面// ...}return NULL;
}

3.1.6 游戲界面中的彈窗

彈窗功能主要通過bmp_show_self函數實現，該函數用于在指定位置顯示圖片資源，模擬彈窗效果。以下是彈窗功能相關的代碼片段和解釋：

圖 3.6 游戲彈窗效果展示

1. 游戲暫停彈窗 ： 當用戶觸發暫停操作時，會顯示一個暫停彈窗：

if (paused == 1)
{bmp_show_self(289, 159, 256, 115, "./tetris_pic/pause.bmp"); // 顯示暫停彈窗show_pause = 1;
}
else if (show_pause == 1)
{show_pause = 0;bmp_show_self(289, 159, 256, 115, "./tetris_pic/bck.bmp"); // 恢復背景圖
}

2. 游戲結束彈窗 ： 當游戲結束條件觸發時，會顯示一個游戲結束的彈窗：

if (gameover == 1)
{bmp_show_self(184, 157, 455, 94, "./tetris_pic/gameover.bmp"); // 顯示游戲失敗彈窗
}

3. 按鈕按下效果 ： 在觸摸事件處理中，當用戶按下某個按鈕區域時，會顯示一個按鈕按下的圖片，這也是一種彈窗效果：

if (event_type == 1)
{// 用戶按下了按鈕區域bmp_show_self(BUTTON_X, BUTTON_Y, BUTTON_W, BUTTON_H, "./tetris_pic/bk_end_push.bmp"); // 顯示按鈕按下的圖片button_down = 1; // 標記按鈕被按下
}

4. 觸摸事件處理 ： capture_touch_events函數用于捕捉觸摸屏的按下和離開事件，并返回相應的坐標和事件類型，這是實現彈窗功能的基礎：

int capture_touch_events(int *x, int *y, int *event_type)
{// ...if (ts.value == 1) { // 按下*event_type = 1;break;}else if (ts.value == 0) { // 離開*event_type = 0;break;}// ...
}

5. 界面顯示函數 ： show_interface_welcome和show_interface_end是兩個界面顯示函數，它們分別用于顯示歡迎界面和結束界面，這些界面可以包含彈窗元素：

void show_interface_welcome()
{// 顯示歡迎界面背景bmp_show_mix(0, 0, 800, 480, "./tetris_pic/welcom_bk1.bmp");// ...
}void show_interface_end()
{// 顯示結束界面bmp_show_mix(0, 0, 800, 480, "./tetris_pic/bk_end.bmp");// ...
}

3.2 方塊顯示基本函數

3.2.1 繪制方塊

1. 功能: 根據方塊的當前狀態在界面上繪制方塊。
2. 實現: 通過the_show函數，根據方塊的坐標和形狀類型，顯示方塊的圖片。
3. 代碼：

// LCD顯示移動的方塊
void the_show(struct block *bk)
{int i;int *p = bk->p;int shp = bk->shape;char s[50];switch (shp){case 1:strcpy(s, "./tetris_pic/O.bmp");break;case 2:strcpy(s, "./tetris_pic/I.bmp");break;case 3:strcpy(s, "./tetris_pic/S.bmp");break;case 4:strcpy(s, "./tetris_pic/Z.bmp");break;case 5:strcpy(s, "./tetris_pic/L.bmp");break;case 6:strcpy(s, "./tetris_pic/J.bmp");break;case 7:strcpy(s, "./tetris_pic/T.bmp");break;}for (i = 0; i < 4; i++){bmp_show_mix(p[i * 2], p[i * 2 + 1], 20, 20, s);}
}

3.2.2 擦除方塊

1. 功能: 當方塊移動或變形后，需要先擦除原來的方塊，再在新位置繪制。
2. 實現: 使用the_show_bck_dir或the_show_bck_type函數顯示方塊原來位置的背景色。
3. 代碼：

// 方塊移動后需要把原來的方塊--》消失--》顯示背景色
void the_show_bck_dir(int *p, int dir)
{ // dir: 0-down  1-left  2-rightint i;for (i = 0; i < 4; i++){if (dir == 0){bmp_show_self(p[i * 2], p[i * 2 + 1] - 20, 20, 20, "./tetris_pic/bck.bmp");}else if (dir == 1){bmp_show_self(p[i * 2] + 20, p[i * 2 + 1], 20, 20, "./tetris_pic/bck.bmp");}else if (dir == 2){bmp_show_self(p[i * 2] - 20, p[i * 2 + 1], 20, 20, "./tetris_pic/bck.bmp");}}
}// 方塊變形后讓之前的--》消失--》顯示背景色
void the_show_bck_type(struct block *bk)
{int i;if (bk->type == 1)bk->type = 5; // 如果是形態1將type改為5使其計算結果正確for (i = 0; i < 4; i++){ // 還原上一個位置的背景圖bmp_show_self(bk->p[i * 2] - bk->p[i * 2 + (bk->type - 1) * 8],bk->p[i * 2 + 1] - bk->p[i * 2 + (bk->type - 1) * 8 + 1], 20, 20, "./tetris_pic/bck.bmp");}if (bk->type == 5)bk->type = 1; // 還原回來
}

3.2.3 隨機生成一個方塊

1. 功能: 游戲需要不斷生成新的方塊供玩家操作。
2. 實現: 在main函數中使用rand函數生成隨機數，決定下一個方塊的形狀類型，并使用bk_init函數初始化方塊的屬性。
3. 代碼:

    // 獲取兩種隨機形狀并初始化，得到初始化結構體srand((unsigned int)time(NULL));shp = ((unsigned int)rand()) % 7 + 1;
shp_next = ((unsigned int)rand()) % 7 + 1;// 方塊掉落后 得到一個新形狀的方塊 初始化函數--》得出初始化結構體
struct block *bk_init(int shape)
{struct block *bk;bk = (struct block *)malloc(sizeof(struct block));switch (shape){case 1:bk->p = arry_init_O();bk->shape = 1;break;case 2:bk->p = arry_init_I();bk->shape = 2;break;case 3:bk->p = arry_init_S();bk->shape = 3;break;case 4:bk->p = arry_init_Z();bk->shape = 4;break;case 5:bk->p = arry_init_L();bk->shape = 5;break;case 6:bk->p = arry_init_J();bk->shape = 6;break;case 7:bk->p = arry_init_T();bk->shape = 7;break;default:break;}bk->type = 1;return bk;
}

3.3 方塊處理基本函數

3.3.1 左移函數

1. 功能: 控制方塊向左移動一格。
2. 實現: 使用change_dir函數，設置方向參數為向左移動，更新方塊的位置。
3. 代碼:

// 移動方塊，僅限三種方向
void change_dir(int *p, int dir)
{ // dir: 0-down  1-left  2-right//printf("dir:%d\n", dir);int i = 0;for (; i < 4; i++){if (dir == 0){p[i * 2 + 1] += 20;}else if (dir == 1){p[i * 2] -= 20;}else if (dir == 2){p[i * 2] += 20;}}
}// 移動越界 需要恢復回原來的坐標--》dir: 0-down  1-left  2-right
void change_dir_off(int *p, int dir)
{ // dir: 0-down  1-left  2-rightint i = 0;// if(dir == 0){// printf("change_dir_off error\n");// exit(-1);// }for (; i < 4; i++){if (dir == 1){p[i * 2] += 20;}else if (dir == 2){p[i * 2] -= 20;}else if (dir == 0){p[i * 2 + 1] -= 20;}}
}3.3.2 變形函數
1)	功能: 允許方塊在垂直方向上旋轉，改變形狀。
2)	實現: 使用change_type函數，更新方塊的形狀狀態，并重新繪制方塊。
3)	代碼:// 變形
void change_type(struct block *bk)
{int i;if (bk->shape == 1){ // 如果方塊直接返回return;}for (i = 0; i < 4; i++){// 更新坐標值到下一個形態bk->p[i * 2] += bk->p[i * 2 + bk->type * 8]; // 因為用int存貯，// 且一個坐標信息占兩個int所以要 *8bk->p[i * 2 + 1] += bk->p[i * 2 + bk->type * 8 + 1];// printf("%d\t%d\t",bk->p[i*2+bk->type*8],bk->p[i*2+bk->type*8+1]);}// 更新到下一個旋轉狀態bk->type++;if (bk->type >= 5){bk->type = 1;}return;
}3.3.3 碰撞函數
1)	功能: 檢測方塊移動時是否與其它方塊或游戲邊界發生碰撞。
2)	實現: 通過bound_check函數檢測方塊的坐標是否越界，并相應地調整方塊的位置。
3)	代碼:// 檢查方塊左右下移動時有無越界--》下越界返回0、左越界返回-1、右越界返回-2
int bound_check(int *p)
{int i;for (i = 0; i < 4; i++){if (p[i * 2 + 1] > 460){return 0; // down out}if (p[i * 2] > 300){return -2; // right out}else if (p[i * 2] < 0){return -1; // left out}}return 1;
}

3.3.4 消行函數

1. 功能: 當一行為完全填滿時，自動消除該行并為玩家增加分數。
2. 實現: 在ls_check_self函數中掃描整個鏈表，檢測并消除滿行，更新分數，并重新繪制界面。
3. 代碼:

// 檢查整個鏈表有無消行--》把整個屏幕行掃描式檢測--》方塊到頂返回-1
int ls_check_self(struct ls_all *head)
{struct ls_all *tmp; // 零時指針，用于遍歷鏈表int i = 460;        // 初始化為460，從屏幕底部開始掃描int n = 0;          // 統計當前行的方塊數量tmp = head;tmp = tmp->next; // 初始化tmp為鏈表的第二個節點（鏈表為帶頭節點的雙向鏈表）while (i >= 40){          // 從底部 460 開始一直掃描到頂部 40n = 0; // 每次開始循環將方塊數置 0，tmp指向第二個節點tmp = head;tmp = tmp->next;// 1.掃描當前行while (tmp != head){if (tmp->y0 == i){ // 如果方塊在當前行n++;if (i < 80){                          // 如果方塊在頂部區域（游戲結束）printf("game over\n"); //gameover = 1;bmp_show_self(184,157,455,94,"./tetris_pic/gameover.bmp"); // 顯示游戲失敗彈窗sleep(3);return -1; // 返回-1表示游戲結束}}// printf("%d  %d\n",i,tmp->y0);tmp = tmp->next;}// 2.判斷當前行已經填滿(即有16個方塊在同一行)if (n == 16){score++; // 消一行加一分printf("%d line\n", score);score_show(score);speed = score / 10;// 3.重新顯示背景圖(擦除所有的方塊)bmp_show_self(0, 33, 320, 447, "./tetris_pic/bck.bmp");// 4.再次遍歷鏈表，刪除當前行的方塊并下移上方的方塊tmp = head;tmp = tmp->next;while (tmp != head){if (tmp->y0 == i){                      // 如果當前方塊在刪除行tmp = ls_del(tmp); // 刪除當前方塊}// printf("%d  %d\n",i,tmp->y0);else if (tmp->y0 < i){                  // 如果當前方塊在當前方塊之上tmp->y0 += 20; // 將方塊下移}tmp = tmp->next;}// 5.重新顯示所有方塊ls_all_show(head);i += 20; // 因為當前行被刪除，需要下移一行重新檢測}i -= 20; // 上移一行}return 0; // 正常退出，游戲繼續進行
}

3.3.5 方塊移動中的加速下落

按下向下鍵通常會導致方塊加速下落。這種加速下落的行為可以通過減少方塊下落的時間間隔來實現，或者通過覆蓋當前下落狀態的變量來立即觸發下落動作。以下是代碼中實現按下向下鍵后加速下落的相關片段和解釋：

1. 加速按鈕的邏輯 ： 當用戶按下加速按鈕時（基于觸摸位置判斷），如果當前速度小于某個閾值（例如76），則速度會相應增加：

if (x > 760 && x < 840 && y > 390 && y < 470) {if (event_type == 1) {if (speed < 76) {speed = speed + 76; // 增加速度}bmp_show_self(584, 331, 76, 72, "./tetris_pic/bck_push.bmp"); // 顯示按鈕按下后的圖片show_dir = 1;}
}

2. 按下向下鍵的邏輯 ： 當按下向下鍵時，如果當前方塊沒有達到最大速度，可以進一步加速下落：

if (event_type == 1 && dir == DOWN_KEY) { // 假設DOWN_KEY是向下鍵對應的值if (speed < MAX_SPEED) { // MAX_SPEED是定義的最大速度常量speed = speed + INCREMENT; // INCREMENT是每次加速增加的速度值}// 可以添加代碼以立即下落到底部或更新顯示
}

3. 速度更新 ： 在主循環或相關線程中，根據speed變量來調整方塊下落的時間間隔，速度越快，下落越頻繁：

void *auto_down(void *arg) {while (1) {// ...usleep((400 - speed * 5) * 1000); // 根據速度調整下落間隔// 執行下落動作// ...}
}

4. 主循環中的處理 ： 在主循環中，檢測按下向下鍵或加速按鈕的事件，并更新速度和方塊狀態：

while (1) {// 檢測按下向下鍵或加速按鈕的邏輯// ...// 根據當前速度更新方塊位置// ...// 顯示當前方塊位置the_show(bk);
}

5. 線程間通信 ： 如果使用多線程，按下向下鍵或加速按鈕后，需要通過互斥鎖更新共享的速度變量，以通知其他線程方塊狀態的變化：

pthread_mutex_lock(&dir_mutex);
speed = updated_speed; // updated_speed是更新后的速度值
pthread_mutex_unlock(&dir_mutex);

3.4 游戲代碼中的鏈表

鏈表在游戲中扮演著核心的數據結構角色，用于動態維護和更新俄羅斯方塊中各個方塊的狀態和位置。通過鏈表，游戲能夠有效地追蹤每個方塊的下落過程，檢測方塊間的碰撞，實現方塊到達底部時的自動堆疊，以及在形成完整行時的消除功能。這種數據組織方式提供了靈活高效的內存管理和訪問機制，確保了游戲邏輯的正確執行和流暢的用戶體驗。

1. 定義鏈表節點結構 (struct ls_all): 在list.h文件中定義了鏈表節點的結構體，每個節點代表一個方塊。

struct ls_all {struct ls_all *next;struct ls_all *pre;int shape; // 形狀用來區分顯示顏色int x0;int y0;
};

2. 初始化鏈表 (ls_init 函數):創建一個新的鏈表頭節點，并使其指向自己，形成一個循環鏈表。

struct ls_all *ls_init() {struct ls_all *head = (struct ls_all *)malloc(sizeof(struct ls_all));head->next = head;head->pre = head;return head;
}

3. 添加節點到鏈表 (ls_add 函數):使用尾插法在鏈表末尾添加新的方塊節點。

void ls_add(struct ls_all *head, int x0, int y0, int shape) {struct ls_all *node = (struct ls_all *)malloc(sizeof(struct ls_all));// ... 省略中間代碼 ...node->x0 = x0;node->y0 = y0;node->shape = shape;
}

4. 刪除鏈表節點 (ls_del 函數):從鏈表中刪除指定的節點，通常用于消行操作。

struct ls_all *ls_del(struct ls_all *node) {struct ls_all *tmp = node->pre;tmp->next = node->next;node->next->pre = tmp;free(node);return tmp;
}

5. 檢查方塊是否到達底部 (ls_check 函數):檢查方塊是否與鏈表底部的節點重疊，如果是，則方塊到達底部。

int ls_check(struct ls_all *head, int *p) {// ... 省略中間代碼 ...return -1; // 如果到達底部或越界，返回-1
}

6. 并檢查消行 (ls_updata 函數):將方塊添加到鏈表中，并檢查是否有完整的行需要消除。

int ls_updata(struct ls_all *head, struct block *bk) {// ... 省略中間代碼 ...if (ls_check_self(head) == -1) {return -1; // 如果檢測到游戲結束，返回-1}
}

7. 檢查并處理消行 (ls_check_self 函數):遍歷鏈表，檢查是否有滿行，如果有，則進行消行處理。

int ls_check_self(struct ls_all *head) {// ... 省略中間代碼 ...if (n == 16) { // 如果一行中有16個方塊，即填滿一行// 執行消行操作}return 0; // 正常退出，游戲繼續
}

8. 顯示鏈表中的所有方塊 (ls_all_show 函數):遍歷鏈表，顯示每一個方塊。

void ls_all_show(struct ls_all *head) {struct ls_all *tmp = head->next; // 開始遍歷while (tmp != head) {// 顯示方塊tmp = tmp->next;}
}

3.5 游戲代碼中的多線程

多線程被用于實現游戲的不同功能，如自動下落、觸摸事件處理和時間更新等。多線程允許這些功能并發運行，從而提高程序的響應性和性能。以下是對游戲代碼中多線程使用的詳細解釋：

1. 線程創建 ： 在main函數中，使用pthread_create創建了多個線程：

pthread_t idt, idr;// 創建控制方塊移動線程
pthread_create(&idt, NULL, auto_down, (void *)head);// 時間更新線程，時間到且無操作自動更新dir為下落狀態
pthread_mutex_lock(&dir_mutex);
dir = -2; // 初始狀態為靜止
pthread_mutex_unlock(&dir_mutex);
pthread_create(&idr, NULL, time_out, NULL);

2. 自動下落線程 (auto_down) ： 這個線程負責方塊的自動下落邏輯。它在一個無限循環中運行，根據speed變量控制下落的速度：

void *auto_down(void *arg) {// 線程內部邏輯// ...
}

3. 時間更新線程 (time_out) ： 這個線程負責處理游戲的時間邏輯，例如，當沒有用戶交互時自動改變方塊的下落方向：

void *time_out(void *arg) {// 線程內部邏輯// ...
}

4. 觸摸事件線程 ： 在其他函數中，如show_interface_welcome或touch_event_thread，也可能創建額外的線程來處理觸摸事件：

void *touch_event_thread(void *args) {// 處理觸摸事件的線程邏輯// ...
}

5. 線程同步 ： 使用互斥鎖（pthread_mutex_t）來同步對共享資源的訪問，如方向變量dir：

pthread_mutex_lock(&dir_mutex);
dir = 0; // 設置下落方向
pthread_mutex_unlock(&dir_mutex);

6. 線程取消 ： 在某些情況下，如游戲結束或重啟，可能需要取消線程：

pthread_cancel(thread_id);

7. 線程等待 ： 在主函數中，可能需要等待所有子線程完成，以確保資源被正確釋放：

pthread_join(idt, NULL);
pthread_join(idr, NULL);

8. 線程安全的操作 ： 在多線程環境中，對共享資源的所有操作都應該是線程安全的。例如，更新分數或處理游戲狀態的變量時，需要使用互斥鎖來避免競態條件。

9. 條件變量 ： 有時線程間需要基于某些條件進行同步，這時可以使用條件變量

pthread_cond_signal(&count_cond); // 發送信號給其他線程
pthread_cond_wait(&count_cond, &count_mutex); // 等待信號

總結：

本文詳細介紹了一款基于ARM開發板GEC6818的俄羅斯方塊游戲的設計和實現。從總體設計思路出發，我們采用了模塊化編程方法，將游戲分解為圖形顯示、觸摸事件處理、游戲控制、界面顯示、鏈表管理、移動邏輯和主控等多個模塊，以提高代碼的可維護性和擴展性。通過C語言編程和多線程技術的應用，游戲實現了方塊的移動、變形、隨機生成、觸屏控制、暫停恢復、嵌套消行和計分等功能，確保了游戲的流暢性和穩定性。

在界面設計上，游戲提供了直觀的圖形界面和觸摸反饋，玩家可以輕松跟蹤游戲進度和控制游戲流程。程序流程圖清晰地展示了游戲從初始化到運行再到結束的整個過程，使讀者能夠快速把握游戲的邏輯結構。各模塊的詳細說明和代碼實現，不僅展示了開發團隊的技術實力，也為嵌入式系統開發愛好者提供了寶貴的學習資料。

此外，文章還對游戲代碼中的鏈表和多線程技術進行了深入分析，展示了如何使用鏈表管理方塊布局和實現動態內存管理，以及如何利用多線程提高程序的響應速度和性能。這些技術的應用，不僅提升了游戲的運行效率，也為復雜系統的開發提供了可行的解決方案。

總之，這款俄羅斯方塊游戲的開發過程，不僅鍛煉了嵌入式系統開發能力，也展示了模塊化設計和多線程技術在實際應用中的強大功能。通過本文的閱讀，讀者不僅能夠獲得游戲開發的全面認識，還能從中學習到嵌入式系統編程的實用技巧和最佳實踐。