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基于STM32设计的掌上游戏机(运行NES游戏模拟器)详细开发过程
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一、环境与硬件介绍 开发环境：keil5 代码风格: 寄存器风格，没有采用库函数，底层代码全部寄存器方式编写，运行效率高，注释清楚。 MCU型号: STM32F103ZET6 开发板: 正常的一块STM32开发板，带LCD插槽，带4颗独立按键。 游戏模拟器: NES游戏模拟器 LCD : ALIENTEK的3.5寸屏幕。（屏幕型号不重要，随便一款都可以的，把屏幕底层驱动代码写好，适配即可） 声音输出设备 ： 采用VS1053 （SPI接口，操作方便） 游戏手柄： 支持FC游戏手柄 完成这个掌上游戏机需要使用的硬件设备不复杂，如果想要体验游戏，需要的必备硬件： 1. （必要）STM32F103系列最小系统版一个 2. （必要）LCD屏一块。 2.8寸就可以了，价格便宜。 3. （非必要）FC游戏手柄一个，驱动时序很简单（后面有单独章节介绍），支持组合键，玩游戏体验感非常好。 如果不用FC游戏手柄，使用开发板几个独立按键也行，只是手感不好。 4. （非必要）VS1053或者其他系列声卡模块一个，游戏是有声音的，要完美的体验游戏声卡肯定是要的，不要也可以玩，只是没有声音而已。VS1053模块支持SPI接口控制，时序简单，驱动代码也不复杂，资料比较多，学起来，理解起来很容易。 5. （非必要）SD卡一张。主要存储NES游戏文件，可以动态加载想要玩的游戏，切换比较方便。 如果没有SD卡，也想体验也可以，直接把游戏取模成二进制放在数组里存放到STM32的FLASH里即可，STM32F103ZET6有512K的FLASH，存放一个游戏完全够用，加载速度更加快。 6. （非必要） SRAM外部扩展内存，如果不需要从SD里加载游戏，就不需要外部内存；如果使用SD卡加载游戏，就需要把游戏数据从SD卡里读取出来，然后放在SRAM外部扩展内存芯片里。因为STM32F103ZET6本身只有64K内存,放不下。 游戏体验：STM32可以超频到128M，运行起来还是非常流畅，玩起来的感觉和正常的FC游戏机是一样的，没有卡顿，延迟。 游戏模拟器移植的是NES模拟器，开发过程中，代码编写了3个版本： 版本1： 精简版的掌上游戏机，最适合学习，代码牵扯很少，只有外设硬件只用到了LCD而已，最适合学习，理解代码运行原理；不支持声音输出，不支持FC游戏手柄，不支持SD卡和文件系统（也就是不支持从SD卡上选择游戏加载）。 这个版本的游戏是直接使用数组存放在代码里的，游戏的操作是通过开发板上的4个按键控制（开发板的4个按键，分别控制角色的前进、后退、暂停、跳跃），因为只有4个按键，没有支持组合按键，所以体验起来不是很舒服，控制比较困难，完美体验还是要继续加上FC游戏手柄。 版本2： 这也是精简版的掌上游戏机，在版本1的基础之上加了VS1053模块，支持声音输出，体验感要好一点，能听到游戏声音。 版本3： 这是完整版本的掌上游戏机，加入了FC游戏手柄支持，加入了VS1053声卡驱动，加入了SD卡和FATFS文件系统，可以正常从SD卡加载指定的游戏运行，体验非常好。 3个版本的源代码和NES的游戏集合，在下面的第3章有下载地址。 二、游戏运行效果(超级玛丽示例)2.1 超级玛丽运行截图  2.2 仅仅使用独立按键操作游戏效果单手录制，单手操作，操作起来起来不太方便。 STM32上移植NES游戏框架-运行超级玛丽游戏 2.3 游戏自动待机运行效果(没有操作)基于STM32移植NES游戏框架-超级玛丽游戏(动画) 三、资料下载地址3.1 NES游戏集合下载 一共有293款游戏，总有一款适合你。常见的超级玛丽、魂斗罗、都有包含的。 地址：https://download.csdn.net/download/xiaolong1126626497/20722451  3.2 工程源码下载地址: https://download.csdn.net/download/xiaolong1126626497/20973545  一共3个版本，它们之间的区别在第一章已经介绍过。 三个都是keil工程，下载下来直接编译、下载运行体验。 四、什么是NES ?NES就是红白机的游戏，所谓的NES意思是欧美版的红白机，FC的美版，Nintendo entertainment system(任天堂娱乐系统)，而日本的红白机则叫family computer(FC)。 发展历史-来至百度百科 1983年7月15日，由日本任天堂株式会社（原本是生产日式扑克即“花札”）的宫本茂先生领导开发的一种第三代家用电子游戏机：FC，全称：Family Computer，也称作：Famicom；在日本以外的地区发售时则被称为NES，全称：Nintendo Entertainment System；在中国大陆、台湾和中国香港等地，因其外壳为红白两色，所以人们俗称其为“红白机”，正式进入市场销售，并于后来取得了巨大成功，由此揭开了家用电子游戏机遍布世界任何角落，电子游戏全球大普及的序幕。 1985年，NES在北美地区的销量3300万台，比日本地区高出近一倍， 也占据了其全球市场份额的一半。 NES在北美首发时的捆绑游戏《打鸭子》(Duck hunt)总共取得近3000万套（基本全部来自北美市场）销量， [6] 这在红白机游戏中名列第二，仅次于《超级马力欧》。 1986年，任天堂在美国收3.1亿美元，这一年美国游戏产业的规模4.3亿美元，而在一年前，深陷雅达利冲击的美国游戏业的收入仅1亿美元。 [7] 1988年发售的《超级马力欧兄弟3》（Super Mario Bros. 3）在美国售出700万套，在日本销量达400万，销售额5.5亿美元。 1989年，任天堂的游戏机已占领美国90%和日本95%的市场，任天堂成为游戏界巨无霸。 2003年7月，FC发售二十周年，任天堂宣布FC游戏机正式停产。至此，FC全世界已累计销售6000万部以上。至今中国大陆、台湾、中国香港与泰国甚至日本等地仍然在制造FC规格的兼容品。 任天堂成为了现代游戏产业的开创者，在很多方面上确立了现代电子游戏的标准。 FC巨大成功使任天堂年纯利从1985年开始一直保持5亿美元以上 ，其股票成为东京证券交易所绩优股代名词，一度超越了3万日元，市值超松下等企业，很多人都把任天堂成功誉为新时代商业神话。 任天堂红白机(FC/NES)发行于1983年，在日本发行之后引起了不小的轰动，两年之后进军北美市场，更加奠定了任天堂的家用游戏机霸主地位。当人们正需要一个高品质的家用游戏机的时候，任天堂拿出了他们的全部家当，首发的数款游戏都赢得了玩家的赞誉，超级马力欧更成为了永远的经典。在那个年代，拥有一台红白机应该是孩子们最大的梦想了。 根据外媒的数据，在1990年30%的美国家庭都拥有NES主机。 五、工程源码分析: 以精简版本(1)为例工程源码全部采用寄存器代码风格，基本上每行都有详细的注释；虽然STM32支持库函数方式开发，效率更加快，但是寄存器方式可以更方便了解CPU底层寄存器的一些配置，对以后在学习使用其他类型的微处理器是非常有帮助的。 5.1 工程文件布局  5.2 主函数代码主函数里完成LCD屏幕初始化，按键初始化，LED灯初始化，串口初始化，FC游戏手柄初始化，默认把LCD屏幕清屏为黑色。 LCD屏采用FSMC驱动的，把FSMC时序速度配置到最快，达到STM32能支持的最快速度，提高LCD刷屏速度。 初始化完毕最后，调用了LoadNes函数，完成游戏加载；如果加载失败，就回到下面执行while循环，闪烁LED灯。 代码如下： #include "stm32f10x.h" #include "led.h" #include "lcd.h" #include "delay.h" #include "key.h" #include "usart.h" #include #include #include "joypad.h" extern u8 LoadNes(u8* pname,u32); //游戏文件可以通过winhex文件生成C源码数组 extern const unsigned char nes_data1[40976];//超级玛丽游戏的文件 extern const unsigned char nes_data2[262160];//魂斗罗游戏的文件 /* 移植说明： 1. 加入游戏手柄 2. 优化了游戏刷新的帧率 3. 加入开发板本身自带按键控制 */ int main() { BeepInit(); //蜂鸣器初始化 LedInit(); //LED灯初始化 UsartInit(USART1,72,115200); KeyInit(); //按键初始化 printf("串口工作正常!\r\n"); LcdInit(); //LCD初始化 //JoypadInit(); //游戏手柄初始化 LcdClear(0xFFFF); /* 0000 0000：保留 0000 0001： DATAST保持时间=2个HCLK时钟周期 0000 0010： DATAST保持时间=3个HCLK时钟周期 …… 1111 1111： DATAST保持时间=256个HCLK时钟周期(这是复位后的默认数值) 0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14 */ LcdClear(0); //开始运行游戏 LoadNes((unsigned char*)nes_data1,40976); //超级玛丽 //LoadNes((unsigned char*)nes_data2,262160); //魂斗罗 while(1) { LED1=!LED1; DelayMs(400); } } 5.3 加载NES游戏:LoadNes函数介绍LoadNes函数原型： u8 LoadNes(unsigned char* pname,u32 size)该函数传入NES游戏数据地址，和游戏数据大小进来。 现在这个版本没有使用SD卡和文件系统，游戏的文件数据是直接加到代码里编译的。  这两个数组是超级玛丽和魂斗罗的数据。（直接使用打开文件，使用WinHEX软件打开，全选，右键编辑，选择复制，选择C源码，复制成数组形式粘贴到keil里即可）  函数里面主要完成了NES模拟器基本的初始化。 主要完成了STM32超频配置，配置锁相环为16倍，超频到128MHZ。 超频配置代码如下： /* 函数功能：频率设置 参 数：PLL,倍频数 */ void NesClockSet(u8 PLL) { u8 temp=0; RCC->CFGR&=0XFFFFFFFC; //修改时钟频率为内部8M RCC->CR&=~0x01000000; //PLLOFF RCC->CFGR&=~(0XF>25)); //等待PLL锁定 RCC->CFGR|=0x02; //PLL作为系统时钟 while(temp!=0x02) //等待PLL作为系统时钟设置成功 { temp=RCC->CFGR>>2; temp&=0x03; } }接下来初始化NES游戏模拟器的必要参数，最后调用NesEmulateFrame函数进入NES游戏主循环代码，开始运行游戏。 LoadNes函数完整代码如下： /* 函数功能：开始nes游戏 参 数：pname:nes游戏路径 u32 size 游戏大小 返 回 值： 0,正常退出 1,内存错误 2,文件错误 3,不支持的map */ u8 LoadNes(unsigned char* pname,u32 size) { u8 res=0; res=NesSramMalloc(); //申请内存 romfile=(u8*)pname; //游戏源码地址 NESrom_crc32=get_crc32(romfile+16,size-16);//获取CRC32的值 res=LoadNesRom(); //加载ROM printf("res=%d\r\n",res); NesClockSet(16); //设置系统时钟为128MHZ 16*8 JoypadInit(); //游戏手柄初始化 cpu6502_init(); //初始化6502,并复位 Mapper_Init(); //map初始化 PPU_reset(); //ppu复位 apu_init(); //apu初始化 NesEmulateFrame(); //进入NES模拟器主循环 return res; } 5.3 NES游戏主循环代码 详细代码如下： //nes模拟器主循环 void NesEmulateFrame(void) { u8 nes_frame; NesSetWindow();//设置窗口 while(1) { // LINES 0-239 PPU_start_frame(); for(NES_scanline = 0; NES_scanline< 240; NES_scanline++) { run6502(113*256); NES_Mapper->HSync(NES_scanline); //扫描一行 if(nes_frame==0)scanline_draw(NES_scanline); else do_scanline_and_dont_draw(NES_scanline); } NES_scanline=240; run6502(113*256);//运行1线 NES_Mapper->HSync(NES_scanline); start_vblank(); if(NMI_enabled()) { cpunmi=1; run6502(7*256);//运行中断 } NES_Mapper->VSync(); // LINES 242-261 for(NES_scanline=241;NES_scanlineHSync(NES_scanline); } end_vblank(); NesGetGamepadval(); //每3帧读取游戏手柄数据 nes_frame++; if(nes_frame>NES_SKIP_FRAME) { nes_frame=0;//跳帧 } } }进来就先调用了NesSetWindow(void)函数，设置窗口大小，这里面就调用了LCD的接口，如果是其他的LCD屏，使用本代码只需要把这里适配一下即可。 u8 nes_xoff=0; //显示在x轴方向的偏移量(实际显示宽度=256-2*nes_xoff) //设置游戏显示窗口 void NesSetWindow(void) { u16 lcdwidth,lcdheight; lcdwidth=256; lcdheight=240; nes_xoff=0; LcdSetWindow(32,0,lcdwidth,lcdheight); LcdWriteRAM_Prepare();//写入LCD RAM的准备 }接下来就进入到NES游戏的主循环代码，开始循环一帧一帧的刷出图像数据，达到游戏的效果。 设置窗口大小之后，下面就是从NES游戏数据文件里取出颜色数据，然后for循环一行一行刷屏即可。 上面的设置窗口大小的代码其实并不是必要的，只是当前使用的LCD支持坐标自增（一般LCD都支持的），设置LCD的窗口范围之后，连续给LCD写数据，LCD的坐标会自动自增，提高刷屏效率而已。如果你的LCD屏并不支持坐标自增或者你不会写代码，也想移植，那完全不用设置窗口那个函数，你只需要提供一个画点函数，把for循环里的刷屏代码里行扫描改掉就行。 函数里的这个for循环就是主要刷出图像的代码，如果想要移植到其他LCD屏，主要就改这里，示例代码如下： for(NES_scanline = 0; NES_scanline< 240; NES_scanline++) { run6502(113*256); NES_Mapper->HSync(NES_scanline); //扫描一行 if(nes_frame==0)scanline_draw(NES_scanline); else do_scanline_and_dont_draw(NES_scanline); }里面调用scanline_draw函数是按行扫描（也就是一行一行绘制图像），scanline_draw函数里面也是一个for循环，细化到每个像素点，按照每个像素点绘制到屏幕上，代码里的LCD_RAM就是当前LCD屏的地址，因为当前LCD屏采用的是FSMC，这个LCD_RAM就是FSMC地址，向这个地址写数据，FSMC就产生8080时序将数据送给LCD显示屏，刷新显示出来。 scanline_draw函数详细刷屏代码如下： extern u8 nes_xoff; //显示在x轴方向的偏移量(实际显示宽度=256-2*nes_xoff) void scanline_draw(int LineNo) { uint16 i; u16 sx,ex; do_scanline_and_draw(ppu->dummy_buffer); sx=nes_xoff+8; ex=256+8-nes_xoff; if(lcddev.width==480) { for(i=sx;idummy_buffer[i]];//得到颜色值 LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 i++; LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 i++; LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 i++; LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 i++; LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 i++; LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 i++; LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 i++; LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 i++; LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 i++; LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 i++; LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 i++; LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 i++; LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 i++; LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 i++; LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 i++; LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 } for(i=sx;idummy_buffer[i]];//得到颜色值 LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 i++; LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 i++; LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 i++; LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 i++; LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 i++; LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 i++; LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 i++; LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 i++; LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 i++; LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 i++; LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 i++; LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 i++; LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 i++; LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 i++; LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 i++; LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]];//得到颜色值 } }else { for(i=sx;idummy_buffer[i++]]; LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i++]]; LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i++]]; LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i++]]; LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i++]]; LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i++]]; LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i++]]; LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i++]]; LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i++]]; LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i++]]; LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i++]]; LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i++]]; LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i++]]; LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i++]]; LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i++]]; LCD_RAM=NES_Palette[ppu->dummy_buffer[i]]; } } }运行完刷屏的for循环函数，一帧游戏图像就显示在LCD上了。 接下来就是扫描按键值，完成游戏人物的控制，函数里调用了NesGetGamepadval()函数，读取按键值刷新按键状态。 NesGetGamepadval()函数代码如下： /* 键值说明: 开始键：8 选择建：4 方向右：128 方向左：64 方向上：16 方向下：32 功能键上/左：2 功能键下/右：1 组合键：方向右与 读取游戏手柄数据和功能键左 ：130 */ void NesGetGamepadval(void) { u8 key; // PADdata0=GetJoypadKey(); //读取手柄1的值 //printf("%d\r\n",PADdata0); key=GetKeyValue(0); if(key==1)PADdata0=8; else if(key==2)PADdata0=128; else if(key==3)PADdata0=64; else if(key==4)PADdata0=1; else PADdata0=0; }NES游戏模拟器定义了两个全局变量，分别记录游戏手柄1和游戏手柄2的数据，因为NES游戏是可以两个人一起玩的。 u8 PADdata0; //手柄1键值 [7:0]右7 左6 下5 上4 Start3 Select2 B1 A0 u8 PADdata1; //手柄2键值 [7:0]右7 左6 下5 上4 Start3 Select2 B1 A0只需要在这个函数给这两个全局变量赋予正确的值，游戏人物就可以按照正常的动作画面出现。 至于你的物理按键采用FC游戏手柄，还是普通的其他按键，只要这两个全局变量的值正确那就没问题。 所有手柄采用什么不重要，关键把代码这里逻辑看懂，看懂了你就知道程序的运行逻辑了。 到此，版本1的 主要代码就分析完毕了，其他的详细过程可以看工程源码，把程序跑起来了，一切都懂了。 六、工程源码分析: 以完整版本(3)为例这个版本加入了游戏手柄，VS1053、SD、FATFS文件系统等功能，这里接着第五章分析，下面就主要分析新加入的代码内容。  6.1 FC游戏手柄介绍FC游戏手柄，大致可分为两种：一种手柄插口是 11 针的，一种是 9 针的。但 11 针的现在市面上很少了，现在几乎都是使用 9 针 FC 组装手柄，下面就是介绍的是 9 针 FC 手柄，该手柄还有一个特点，就是可以直接和DR9 的串口头对插！这样同开发板的连接就简单了。 FC 手柄的外观如图所示：  这种手柄一般有 10 个按键（实际是 8 个键值）：上、下、左、右、 Start、 Select、 A、 B、 A连发、 B 连发。这里的 A 和 A 连发是一个键值，而 B 和 B 连发也是一个键值，只是连发按键当你一直按下的时候，会不停的发送（方便快速按键，比如发炮弹之类的功能）。 FC 手柄的控制电路，由 1 个 8 位并入串出的移位寄存器（CD4021），外加一个时基集成电路（NE555，用于连发）构成。不过现在的手柄，为了节约成本，直接就在 PCB 上做绑定了，所以你拆开手柄，一般是看不到里面有四四方方的 IC，而只有一个黑色的小点，所有电路都集成到这个里面了，但是他们的控制和读取方法还是一样的。 游戏上手柄数据读取时序  从上图可看出，读取手柄按键值的信息十分简单：先 Latch（锁存键值），然后就得到了第一个按键值（A），之后在 Clock 的作用下，依次读取其他按键的键值，总共 8 个按键键值。 常规状态下，LATCH为低电平，CLK为高电平，DATA为高电平，这也是初始化端口时的状态。 单片机读取键值时序很简单，LATCH先发送一个高脉冲，数据将锁存到手柄内部的移位寄存器，然后在CLK时钟下降沿数据将从DATA低位在先连续发出。按键映射到数据的对应位上，有键按下则对应位为0，无键按下则为1.即不按任何键时，读取数据为0xFF。 键值： [7]:右 [6]:左 [5]:下 [4]:上 [3]:Start [2]:Select [1]:B [0]:A 驱动代码示例： 功 能：手柄初始化函数 硬件连接： CLK ：PD3 --时钟线 PB10：DATA --数据线 PB11：LAT --锁存接口 */ void JoypadInit(void) { /*1. 开时钟*/ RCC->APB2ENR|=1CRH&=0xFFFF00FF; GPIOB->CRH|=0x00003800; /*3. 上拉*/ GPIOD->ODR|=1fsize); //申请内存 if(res==0) { f_read(file,romfile,file->fsize,&br); //读取nes文件 NESrom_crc32=get_crc32(romfile+16, file->fsize-16);//获取CRC32的值 res=nes_load_rom(); //加载ROM if(res==0) { NesClockSet(16); //UsartInit(USART1,128,115200); JoypadInit(); cpu6502_init(); //初始化6502,并复位 Mapper_Init(); //map初始化 PPU_reset(); //ppu复位 apu_init(); //apu初始化 nes_sound_open(0,APU_SAMPLE_RATE); //初始化播放设备 nes_emulate_frame(); //进入NES模拟器主循环 nes_sound_close(); //关闭声音输出 } } f_close(file); free(file);//释放内存 nes_sram_free(); //释放内存 return res; }这里面调用了nes_sound_open函数初始化了音频设备（VS1053）。这个非常重要，要理解游戏声音是如何输出的，就认真看这里的流程。 nes_sound_open函数里初始化了VS1053音频设备，然后开启了定时器中断，使用定时器去调用VS1053的播放接口，在定时器中断服务器函数里完成声音数据的输出，这里声音是存放在一个全局缓冲区里，后面游戏在主循环里运行的时候会不断的向这个缓冲区填数据，定时器超时进中断就查询是否有音乐可以播放，有就播放，没有就出来。  VS1052声音播放代码示例： //音频播放回调函数 void nes_vs10xx_feeddata(void) { u8 n; u8 nbytes; u8 *p; if(nesplaybuf==nessavebuf)return;//还没有收到新的音频数据 if(VS1053_DREQ!=0)//可以发送数据给VS10XX { p=nesapusbuf[nesplaybuf]+nesbufpos; nesbufpos+=32; if(nesbufpos>APU_PCMBUF_SIZE) { nesplaybuf++; if(nesplaybuf>(NES_APU_BUF_NUM-1))nesplaybuf=0; nbytes=APU_PCMBUF_SIZE+32-nesbufpos; nesbufpos=0; }else nbytes=32; for(n=0;n>8)&0XFF; nesplaybuf=0; nessavebuf=0; VS1053_Reset(); //硬复位 VS1053_SoftReset(); //软复位 VS1053_SetVol(200); //设置音量等参数 //复位解码时间 VS1053_WriteCmd(SPI_DECODE_TIME,0x0000); VS1053_WriteCmd(SPI_DECODE_TIME,0x0000); //操作两次 while(VS1053_SendMusicData(p)); //发送wav head while(VS1053_SendMusicData(p+32)); //发送wav head TimerInit(TIM6,72,1000); //1ms中断一次 free(p); //释放内存 return 1; }初始化完毕之后，就调用nes_emulate_frame函数进入到游戏主循环。 6.3 游戏主循环代码现在这份代码比第五章代码增加了一个声音输出函数，调用VS1053，播放游戏的声音。  apu_soundoutput函数代码如下： //apu声音输出 void apu_soundoutput(void) { u16 i; apu_process(wave_buffers,APU_PCMBUF_SIZE); for(i=0;i |
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