【CurieNano项目2】重力感应平衡球游戏
概述：平衡球游戏在手机平台上很常见，玩家操控手机的平衡来控制平衡球运动，到达指定地点。为了实现平衡球游戏，我使用Arduino 101作为游戏手柄，将101的加速度计数据通过串口或BLE发给PC机，在PC机上实现一个平衡球游戏的界面。（因为没学过美工，也没有时间去认真做这个游戏，现在界面很简陋，仅仅作为一个抛砖引玉）.
目的： 使用Arduino 101作为手柄，用PC机作为界面，通过串口和BLE两种方式完成101与PC机的交互，实现平衡球游戏。
硬件/软件需求：
硬件需求：CurieNano/Arduino 101、电脑
软件需求（对于串口版本）：Arduino 101 1.x+库、 Python、pygame
软件需求（对于蓝牙版本）：Arduino 101 1.x+库、Visual Studio2015+
使用串口传输的版本：
这个版本没有使用BLE，需要把101和电脑通过USB连接。我写了一个Python2.7的脚本，调用串口库获取101发来的串口数据，调用pygame显示界面。
需要：Python2.7 、pygame 、Arduino 101 、Arduino 101 1.0.x+库
Arduino 101代码：#include "CurieIMU.h"
int ax, ay, az; // accelerometer values
int gx, gy, gz; // gyrometer values
const int ledPin = 13; // activity LED pin
boolean blinkState = false; // state of the LED
int calibrateOffsets = 1; // int to determine whether calibration takes place or not
void setup() {
Serial.begin(9600);
while (!Serial);
CurieIMU.begin();
if (calibrateOffsets == 1) {
delay(1000);
CurieIMU.autoCalibrateGyroOffset();
CurieIMU.autoCalibrateAccelerometerOffset(X_AXIS, 0);
CurieIMU.autoCalibrateAccelerometerOffset(Y_AXIS, 0);
CurieIMU.autoCalibrateAccelerometerOffset(Z_AXIS, 1);
}
pinMode(ledPin, OUTPUT);
}
int8_t buf;
void loop() {
while(Serial.read()!='g');
CurieIMU.readMotionSensor(ax, ay, az, gx, gy, gz);
*((int16_t*)buf) = ax;
*((int16_t*)(buf+2)) = ay;
Serial.write(buf);
Serial.write(buf);
Serial.write(buf);
Serial.write(buf);
blinkState = !blinkState;
digitalWrite(ledPin, blinkState);
}Python2.7代码：#coding: utf-8
#Version: Python2.7
from time import sleep
from serial.tools import list_ports
from serial import Serial
from struct import unpack
import pygame,sys
class MySerial():
def __init__(self):
port_list = list(list_ports.comports())
if len(port_list) <= 0:
self._ser = None
return
self._ser = Serial(list(port_list),9600)
sleep(1)
def opened(self):
return self._ser!=None
def GetAngle(self):
self._ser.write('g')
s = self._ser.read(size=4)
return unpack('hh',s)
class Ball():
def __init__(self):
self.reset()
self.radius = 20.0
def reset(self):
self.x = 100.0
self.y = 100.0
self.vx = 0.0
self.vy = 0.0
def move(self,a):
self.vx += a/131072.0
self.vy += a/131072.0
self.x -= self.vx
self.y += self.vy
if self.x<self.radius:
self.vx = 0.0
self.x = self.radius
if self.x>600.0-self.radius:
self.vx = 0.0
self.x = 600.0-self.radius
if self.y<self.radius:
self.vy = 0.0
self.y = self.radius
if self.y>600.0-self.radius:
self.vy = 0.0
self.y = 600.0-self.radius
if self.y>200.0-2*self.radius and self.y<200.0 and self.x<400.0:
self.vy = 0.0
self.y = 200.0-2*self.radius
if self.y<200.0+2*self.radius and self.y>200.0 and self.x<400.0:
self.vy = 0.0
self.y = 200.0+2*self.radius
if self.y>400.0-2*self.radius and self.y<400.0 and self.x>200.0:
self.vy = 0.0
self.y = 400.0-2*self.radius
if self.y<400.0+2*self.radius and self.y>400.0 and self.x>200.0:
self.vy = 0.0
self.y = 400.0+2*self.radius
if (465-self.x)**2+(465-self.y)**2 < (1.4*self.radius)**2:
return 1
for i in xrange(0,4):
for j in xrange(0,4):
hole_x = 150*i + 15
hole_y = 150*j + 15
if (hole_x-self.x)**2+(hole_y-self.y)**2 < (1.4*self.radius)**2:
return -1
return 0
def main():
ser = MySerial()
if not ser.opened():
print "No Serial"
return
else:
print "Serial OK"
ball = Ball()
pygame.init()
screencaption = pygame.display.set_caption('Balance Ball')
screen = pygame.display.set_mode()
screen.fill()
pygame.display.update()
while True:
for event in pygame.event.get():
if event.type==pygame.QUIT:
return
screen.fill()
pygame.draw.rect(screen,,,3)
pygame.draw.rect(screen,,,3)
for i in xrange(0,4):
for j in xrange(0,4):
hole_x = 150*i + 15
hole_y = 150*j + 15
pygame.draw.circle(screen,,,int(ball.radius),int(ball.radius))
pygame.draw.circle(screen,,,int(ball.radius),int(ball.radius))
pygame.draw.circle(screen,,,int(ball.radius),int(ball.radius))
pygame.display.update()
result = ball.move(ser.GetAngle())
if result == -1 :
print "You Lose!"
ball.reset()
elif result == 1:
print "You Win!"
ball.reset()
if __name__ == '__main__':
main()运行方式：
上传程序后，确保Arduino 101已连接电脑，且不要使用其它COM口。再运行Python脚本，这个脚本是自动寻找Arduino101的串口的，若找到串口，会在屏幕上显示"Serial Ready"，然后弹出游戏界面，就可以玩了：
http://www.arduino.cn/data/attachment/forum/201705/01/165622s5izn9u60mghgg16.png
图：有线连接的平衡球游戏
使用BLE传输的版本：
这个版本使用了BLE，不需要把101和电脑通过USB连接，只需要给101供电就行（比如充电宝）。在PC端我是修改的一个UWP应用，还没有编写墙壁、洞口等场景，仅有空的地图。
需要：Windows10 、Visual Studio 2015+ 、Arduino 101 、Arduino 101 1.0.x+库
代码：
算上UWP工程后，文件极大，因此可前往git库下载：
https://git.ustclug.org/WangXuan.c/101-UWP-balanceball并按照ReadMe.txt操作。
运行方法：
上传Arduino101代码后，给101上电（不必用电脑供电），在Win10的蓝牙设置里配对Arduino 101。编译运行UWP程序，可以看到以下界面。依次点击“101 Detected! Press to Start”和“{00002A37-0000-1000-8000-00805F9B34FB}” 。晃动101，就能看到黄色的圆球随之运动了。
http://www.arduino.cn/data/attachment/forum/201705/01/170830z7lq7ntlntsmbbp8.png
图：BLE版本的平衡球
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