基于ARM和WinSock的多人对战游戏平台设计

分享到:

 游戏不仅能开发人的智力,使人头脑反应灵敏,还能满足人的精神需求(如冒险、创造力、情感等),极具娱乐性和趣味性,深受人们的喜爱。随着消费类电子产业的蓬勃发展,越来越多的嵌入式电子产品走进了千家万户,催生出了诸如GBA(Game Boy Advance)、PSP(Play-Station Portabk)以及最近才在我国上市的iPad等一大批专业的并且销量惊人的明星级移动娱乐游戏设备。

然而上述游戏平台通常造价昂贵,且不具有开放性。例如备受推崇的PSP,开发授权问题和昂贵的专用开发套件(软硬件)使得PSP游戏的开发门槛很高。这在很大程度上限制了这些游戏平台的普及。如果利用通用的处理器和常用的嵌入式操作系统(如WinCE、Linux等)构建一种基于以太网或者无线以太网的便携式的游戏机。则可以吸引大量熟悉C/C++嵌入式编程的工程师或发烧友制作出各种精彩的游戏,这必将极大地推动这种游戏平台的普及。而且将平台进行功能裁剪和批量生产后成本较低,对于中低收入人群来说将是极佳选择,市场潜力无穷。

本文详述了这种游戏平台的硬件构建、互联对战游戏开发框架和流程,以及从Win32到WinCE进行代码移植的整个开发过程,并记录了开发过程中积累的经验,具有很高的借鉴价值。

1 硬件平台

硬件平台架构如图1所示。

S3C2410是Samsung公司推出的16/32位RISC处理器,为手持设备和一般类型应用提供了低价格、低功耗、高性能小型微控制器的解决方案。

S3C2410采用了ARM920T内核,0.18μm工艺的CMOS标准宏单元和存储器单元。它的低功耗、精简和出色的全静态设计特别适用于对低成本和功耗敏感的应用。ARM920T实现了MMU,AMBA BUS和Harvard高速缓冲体系结构。这一结构具有独立的16 kB的指令Cache和16 kB数据Cache,每个都由8字长的行构成。

2 套接字编程

2.1 WinSock基础

WinSock是Windows Sockets的缩写,是Windows环境下广泛应用的、开放的、支持多种协议的网络编程接口规范。这里主要使用TCP/IP协议族实现通信。

基于TCP/IP的套接字有流式套接字(SOCK_STREAM)、数据报式套接字(SOCK_DGRAM)、原始式套接字(SOCK_RAW)3种类型,如图2所示。

TCP协议是面向连接的网络协议,它的连接步骤较多,而且当检测到数据包丢失或错误时,会要求发送端重新发送,这样一来就不可避免地引起了传输延时。

UDP协议面向无连接服务,每个分组都携带有完整的目的地址,操作简单,且无传输延迟,比较适合要求不高的游戏通信。它的通信时序如图3所示。

2.2 应用程序接口函数

1)加载套接字库AfxSocketlnit()

布尔型,参数缺省值为NULL,在程序结束前自动调用WSACleanup清除套接字。

2)创建套接字socket()

用于创建指定类型的套接字,流式(TCP协议)SOCK_STREAM或数据报式(UDP协议)SOCK_DGRAM。

3)绑定本地地址bind()

将套接字地址(包括本地主机地址和本地端口地址)与所创建的套接字号联系起来,即将名字赋予套接字,以指定本地半相关。

4)接收recvfrom()

在套接字指定的已连接的数据报或流套接字上接收输入数据。

5)发送sendto()

在套接字指定的已连接的数据报或流套接字上发送输出数据。

3 Win32下五子棋程序设计

3.1 游戏设计思路

游戏开始前有一系列引导步骤,让用户选择游戏模式,并作相应的初始连接,如图4所示。这些引导步骤可通过添加一系列对话框资源来实现。完成之后进入选择的游戏模式。

对于单人五子棋游戏,即人机对战,只需要一个应用程序。当用户鼠标左击棋盘时,程序先在相应位置处画棋子,然后执行电脑方策略,实现对战。

对于双人五子棋游戏,则需要先运行一个服务器端程序,然后两个用户分别运行一个客户端程序,并与此服务器相连。游戏进行过程中,由服务器执行游戏策略,客户端程序只负责采集鼠标信息和显示棋子。我们让用户A在游戏平台A上运行服务器端程序,紧接着运行客户端程序,并与服务器建立Socket连接;然后告诉用户B服务器的IP地址,让其在平台B上运行客户端程序,并与服务器建立Socket连接;连接成功后就可以开始游戏了。

3.2 单人游戏

建立MFC工程,选择创建单文档类型的应用程序。添加对话框资源用于选择游戏模式,并在View类构造函数中DoModal()。

进入单人模式后的程序开发流程如图5所示。

对于某些步骤需要作详细说明:


3)判断游戏是否结束

在Doc类中定义私有性质的成员变量int state[15][10];,用于记录棋盘上每一格的状态:无棋(值为0)、用户方棋(值为1)、电脑方棋(值为2),初始值是0。游戏过程中,某一方落棋后立即给state数组对应成员赋值,下标可由鼠标左键消息响应函数的CPoint point参数转换而来。

对于棋盘上每一个坐标点(i,j),沿东西、南北、东南西北、东北西南四个方向扫描五个沿途点的状态值,若发现五个相同状态相连,则该状态(用户方或电脑方)的棋手获胜,游戏结束。

4)电脑方下棋策略

对于棋盘上每一个坐标点(i,j),扫描它的状态值state[i][j],一经发现不为0,就以此点为起点,沿东、南、西、北、东南、西南、东北、西北8个方向搜索5个棋位。

事先定义针对每个点、每个方向的8个整型数组(初始值赋为0):

对于坐标点(i,j),搜索过程中若遇到具有相同状态的点(m,n),则对应方向数组的[i][j]成员的值增加,遇到不同状态点则减小。保存8个中绝对值最大的。

上述操作完后,比较所有点存的值,绝对值最大的说明以该点起始的某个方向己方棋子相连较多,或者对方棋子相连较多,最适合落子。

3.3 双人游戏

从游戏开始到结束,客户端与服务器的交互过程如图6所示。


3.3.1 服务器端程序

创建基于对话框的MFC工程。

在App类的BOOL InitInstance()中加载套接字库:AfxSocketInit();
在Dlg类的BOOL OnInitDialog()中初始化套接字,包括新建和绑定套接字:socket()、bind();
在对话框上画两个按钮控件:“连接用户”和“开始游戏”。
开发流程如图7所示。

对于某些步骤需要作详细说明:

1)开辟线程

如果让服务器一直recvfrom(),则主线程将一直执行此函数,造成消息拥堵,从而导致其他事件难以响应,因此选择开辟新线程在后台接收客户端信息,合理分配系统资源。

开辟线程的过程如下:

①定义要传送给线程的全局性质的结构体RECVPARAM,成员为Dlg类指针类型变量。
②定义RECVPARAM结构体变量pRecvParam,并把当前工程的Dlg类指针赋给其成员;创建线程,把pRecvParam传递给线程;然后关闭线程。
③在线程回调函数中接收传递来的变量pRecvParam,然后就可以调用Dlg类的成员来实现功能。

2)信息格式

①客户端连接信息
格式随意的字符串,目的是让服务器端接收到数据,从而发现客户端IP地址。我们发的是“0000”。
②客户端下棋信息
信息格式:用户标识(1位)、落子横坐标(2位)、落子纵坐标(2位)。
其中,用户标识位1代表先手(白方),0代表后手(黑方)。
③服务器端发送信息
指导客户端画棋子以及显示状态。
信息格式:用户标识(1位)、落子横坐标(2位)、落子纵坐标(2位)、游戏状态(1位)。
其中,前5位与从客户端接收的相同:游戏状态位1表示游戏结束,0表示游戏未结束。

3.3.2 客户端程序

创建基于单文档的MFC工程。

在App类的BOOL InitInstance()中加载套接字库:AfxSocketInit();
添加对话框资源CDlgMode,用于选择游戏模式:
添加对话框资源CDlgLink,用于连接服务器;并在其上画一个IP地址控件,用于填写服务器IP;在确定按钮的响应函数中初始化套接字socket()、bind(),并向服务器发送连接请求sendto();
在View类构造函数中将模式选择对话框DoModal(),选择进入双人模式,之后的程序开发流程如图8所示。


4 代码移植


4.1 WindowsCE简介

Windows CE是基于Win32 API重新开发的新型信息设备平台,具有模块化、结构化和基于Win32应用程序接口以及与处理器无关等特点。大量用户对于Windows操作方式和编程的熟悉,是Windows CE作为嵌入式操作系统迅速发展的最大的优势,也是选择的原因。

4.2 代码移植

安装WinCE5.0的标准SDK,在VS2008开发环境下创建智能设备的MFC工程,选择基于对话框或单文档的应用程序,并选择刚刚安装的标准SDK平台。工程创建完成后,将在Win32下开发的代码按同样的方式转移过来,然后编译,修改错误。

WinCE是Unicode环境,尽管WinCE支持ASCII功能来进行文件交换,但是WinCE的本地文件格式是Unicode。所以,要将字符串转换为UmcMe才能使用。另外就是代码移植过程中丢三落四的粗心错误。以下列举代码移植过程中遇到的问题及解决方法:

1)某些函数发生变化,不再识别ASCII码字符或字符串,例如MessageBox,其字符串参数必须经_T(“”)转换成Unicode;另外Cstring类不要轻易使用;
2)某些功能使用不同函数,例如整型转字符串型,由函数itoa变为_itoa_s;
3)智能设备项目中没有IP地址控件,用编辑框代替,多了些字符串拼接、转换的工作;
4)不要忘了使客户端与服务器端的端口号保持一致。

5 硬件调试及结果

5.1 PC与ARM板连接

1)平台连接

通过网线相连,然后指定网关地址和IP地址。指定方法如下:本地连接一>点右键看属性—>双击“Internet协议(TCP/IP)”一>使用下面的IP地址,自己填写即可。特别注意,当两台机器直接用网线相连而不使用路由器时,必须同一个网关才可实现数据交换。可通过ping命令测试网络是否连通。

2)运行游戏

利用同步软件Microsoft AcfiveSync将开发的WinCE5.0下游戏程序传到ARM平台中,即可在上面运行。

5.2 ARM板与ARM板连接

与上述过程类同。

6 结论

经实际操作验证,这种多人游戏开发方式(多线程)使得资源占用率很低,S3C2410处理器完全可以胜任,整个游戏运行流畅。游戏平台可以通过有线方式互联,也可以通过无线方式互联,操作简单,使用方便。而且这种游戏平台具有很高的开放性,利用上述的开发框架可以轻易开发出更多更好玩的游戏。

继续阅读
基于ARM和WinSock的多人对战游戏平台设计

以SAMSUNG公司基于ARM920T的处理器S3C2410为核心,嵌入WinCE 5.0操作系统,在VS2008开发环境下创建智能设备MFC工程,并将在Win32环境下开发的单人/双人五子棋游戏进行代码移植,最终在ARM开发板上成功运行游戏。

构建基于ARM920T的嵌入式Linux系统

由于Linux支持从x86到嵌入式处理器的多种处理器,使得Linux桌面PC上开发的很多资源可以轻松的移植到各种嵌入式平台上,这种便利使得在嵌入式系统中使用Linux操作系统具有很大吸引力。

©2019 Microchip Corporation
facebook google plus twitter linkedin youku weibo rss