1. 介紹

1.1這是什么?

這是一個(gè)圍棋棋盤(pán)游戲系統(tǒng)，我將其命名為“EmoGo / Emotional Go”。兩名棋手輪流在沒(méi)有電腦輔助的情況下放棋子。第一個(gè)玩家放黑色的石頭，第二個(gè)玩家放白色的石頭。每個(gè)圍棋棋子都會(huì)根據(jù)自己的狀態(tài)顯示面部表情，這樣就很容易評(píng)估整個(gè)游戲情況。即使是不熟悉圍棋規(guī)則的人也可以通過(guò)這些視覺(jué)線索輕松理解游戲。

圖1

我的靈感來(lái)自網(wǎng)頁(yè)游戲《SquishyGo》(圖2)。在《SquishyGo》中，你可以用鼠標(biāo)在網(wǎng)頁(yè)瀏覽器上放置圍棋棋子。我覺(jué)得如果我們能觸摸圍棋棋子會(huì)更有趣，它們有面部表情，所以我做了這個(gè)。

圖2：游戲中的SquishyGo。(c) 2023 puyogo.app

1.2等等!Go是什么?

圍棋是一種基于地域的游戲。在職業(yè)圍棋中，獲勝者取決于被自己的棋子包圍的區(qū)域的大小，在沒(méi)有棋子的地方。然而，EmoGo遵循“純圍棋”的規(guī)則，即根據(jù)每個(gè)棋手在棋盤(pán)上的棋子數(shù)量來(lái)決定勝負(fù)。玩家只能放置石頭;一旦放置，它們就無(wú)法移動(dòng)。兩名玩家最終會(huì)在棋盤(pán)上擁有相同數(shù)量的石頭。然而，如圖3所示，有特定的情況：如果圍棋棋子完全被對(duì)手的棋子或棋盤(pán)邊緣包圍，則必須將其移除。在EmoGo中，獲勝的關(guān)鍵是移除對(duì)手的棋子，同時(shí)確保自己的棋子留在棋盤(pán)上。

圖3：黑石將被移除。

1.3改變圍棋棋子的面部表情有什么效果?

當(dāng)棋子被對(duì)手的棋子包圍時(shí)，它們會(huì)顯示出一張哭臉(圖4)。一張哭臉的棋子被稱為“死石”，必須從棋盤(pán)上移走。在傳統(tǒng)的圍棋游戲中，玩家經(jīng)常會(huì)忘記移除死石，但在這個(gè)游戲棋盤(pán)系統(tǒng)中，如果你在移除所有哭臉圍棋石之前嘗試放置一個(gè)新的圍棋石，任何新放置的石頭也會(huì)顯示哭臉，游戲?qū)o(wú)法進(jìn)行。這確保了所有的“死石”被移除時(shí)不會(huì)出現(xiàn)任何錯(cuò)誤。

圖4黑石帶哭臉表情

如果棋子在對(duì)手下一步棋時(shí)變成死石，那么它就會(huì)露出一副不安的表情(圖5)。如果你的棋子露出這種表情，那就意味著你有麻煩了。你必須決定是保存這些石頭還是放棄它們。在這個(gè)游戲棋盤(pán)系統(tǒng)中，圍棋棋子的表情表明了游戲狀態(tài)對(duì)你是有利還是不利。隨著你對(duì)圍棋越來(lái)越熟悉，你可以采取行動(dòng)來(lái)防止你的圍棋棋子顯示出這種困惑的表情。換句話說(shuō)，圍棋棋子上的表情幫助棋手理解圍棋規(guī)則，使他們能夠發(fā)展基本的戰(zhàn)術(shù)思維。

圖5黑石面帶困惑表情

2. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖6系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

每個(gè)模塊由以下幾個(gè)部分組成：

游戲控制器x1(圖7)：該設(shè)備管理整個(gè)游戲。它通過(guò)CAN與圍棋棋盤(pán)模塊通信，檢測(cè)棋子的位置，并指示棋子上應(yīng)該顯示哪些面部表情。

?樹(shù)莓派4 2GB

?樹(shù)莓派7英寸官方觸摸顯示屏

?WAVESHARE 2通道隔離CAN擴(kuò)展帽樹(shù)莓派

圖7游戲控制器

棋盤(pán)模塊× 25(對(duì)于5x5棋盤(pán))(圖8)：圍棋棋盤(pán)上的每個(gè)網(wǎng)格都是一個(gè)模塊。當(dāng)圍棋棋子被放置或敲擊時(shí)，它會(huì)通知游戲控制器，并根據(jù)游戲控制器的指示顯示圍棋棋子上的面部表情。

?Seeed Studio XIAO RP2040

?MCP2515 CAN控制器

?MCP2652 CAN驅(qū)動(dòng)

圖8游戲板模塊

Go Stone x25(對(duì)于5x5的棋盤(pán))(圖9)：每顆棋子在放置或敲擊時(shí)通知其棋盤(pán)模塊，并根據(jù)從棋盤(pán)模塊收到的指令改變其面部表情。

?eeed Studio XIAO RP2040

?圓形顯示為種子工作室肖

圖9

3. 突出

這個(gè)項(xiàng)目集成了多種通用技術(shù)，而不是專注于一種特定的技術(shù)。在本文中，我將解釋這個(gè)系統(tǒng)的獨(dú)特之處。

3.1可伸縮性

這個(gè)系統(tǒng)最初是用5×5板創(chuàng)建的，但可以很容易地適應(yīng)其他尺寸，如7×7, 9×9或6×8。所有Go板模塊都設(shè)計(jì)為連接到單個(gè)CAN總線，并且可以在總線電氣特性的允許范圍內(nèi)添加。每個(gè)Go板模塊尺寸為50mm × 50mm，其母線和電源線使用引腳頭和引腳插座連接成菊花鏈，可以將多個(gè)模塊連接在一起。

輔助板用于連接Go板的上下兩端的母線和地，使模塊呈方形配置。電源也通過(guò)這些輔助板提供。連接在頂部和底部方向的輔助板將電源線分開(kāi)，從而可以限制提供給Go板模塊的每個(gè)水平行的電流。一個(gè)帶有圍棋石的圍棋板模塊需要大約100mA的電流。在這種實(shí)現(xiàn)中，電源被分成三條線，每條線能夠處理高達(dá)1A。

3.2同步

我想要實(shí)現(xiàn)的一個(gè)關(guān)鍵功能是同步閃爍：當(dāng)一個(gè)Go石頭被點(diǎn)擊時(shí)，所有連接的石頭(包括被點(diǎn)擊的那個(gè))都會(huì)同時(shí)閃爍。由于每塊石頭都需要改變外觀或眨眼，所以它必須與游戲管理設(shè)備進(jìn)行交流。挑戰(zhàn)在于如何有效地實(shí)現(xiàn)這種同步。

雖然無(wú)線通信可以廣播，但由于在展覽場(chǎng)地可能受到干擾，我沒(méi)有使用它。我考慮了幾種有線通信協(xié)議：SPI， I2C， RS485和CAN。由于廣播通信的限制，SPI和I2C被淘汰。雖然RS485支持與單板模塊的單獨(dú)和廣播通信，但它需要實(shí)現(xiàn)自定義協(xié)議。這個(gè)額外的處理可能會(huì)使RP2040負(fù)擔(dān)過(guò)重，從而可能導(dǎo)致同步問(wèn)題。

最后，我選擇了CAN協(xié)議，因?yàn)樗目刂破骺梢员镜貙?shí)現(xiàn)個(gè)人和廣播通信。這種選擇減少了RP2040上的處理負(fù)載，并將同步問(wèn)題最小化。雖然為每個(gè)板模塊配備MCP2515 CAN控制器會(huì)增加當(dāng)前的成本，但我們預(yù)計(jì)未來(lái)將通過(guò)用XIAO RA4M1取代XIAO RP2040來(lái)降低成本，這將消除對(duì)單獨(dú)CAN控制器的需求。

每個(gè)單板模塊根據(jù)其位置分配一個(gè)唯一的XY ID。使用此ID，通過(guò)以下CAN ID處理通信：

?0x4XY：游戲控制器發(fā)出指令，指示圍棋石改變面部表情或準(zhǔn)備眨眼

?0x6XY：當(dāng)圍棋棋子被放置、移除或敲擊時(shí)，從棋盤(pán)模塊發(fā)送給游戲控制器

?0x1FF：廣播到所有準(zhǔn)備閃爍的石頭，觸發(fā)它們同時(shí)閃爍

例如，要使編號(hào)為0x12和0x14的石頭閃爍(如圖10所示)，其過(guò)程如下：

?游戲控制器向編號(hào)為0x12和0x14的石頭發(fā)送0x02FF消息，使這些棋盤(pán)模塊進(jìn)入閃爍狀態(tài)。

?然后游戲控制器廣播消息0x1FF03FF(開(kāi))和0x1FF0300(關(guān))。只有處于blink-ready狀態(tài)的單板模塊(0x12和0x14)響應(yīng)這些命令，其他模塊都忽略這些命令。這使得同步眨眼只是選定的圍棋石頭。

這種交流機(jī)制確保了眨眼的無(wú)縫發(fā)生，避免了玩家出現(xiàn)任何明顯的同步延遲。

圖10、閃爍信息

3.3熱插拔Go石

圍棋板模塊使用GPIO檢測(cè)圍棋石的存在。板模塊上的GPIO被拉起并通過(guò)中斷監(jiān)視變化。當(dāng)GPIO狀態(tài)為HIGH時(shí)，表示沒(méi)有stone存在;當(dāng)為L(zhǎng)OW時(shí)，表示已經(jīng)放置了一個(gè)石頭。

當(dāng)引腳插座連接時(shí)，電源供應(yīng)給Go石。然后，stone模塊初始化其顯示和其他必要的組件。初始化完成后，Go石將其GPIO設(shè)為L(zhǎng)OW，向板模塊發(fā)出已放置石的信號(hào)。

當(dāng)放置和移除圍棋時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生類似于抖音的瞬態(tài)噪聲。為了緩解這種情況，板模塊通過(guò)檢測(cè)高到低和低到高轉(zhuǎn)換來(lái)處理GPIO中斷。初始狀態(tài)改變后，系統(tǒng)等待500 ms，然后重新檢查GPIO狀態(tài)，以確認(rèn)石頭是否真正放置或移除。在此等待期間，任何GPIO更改都將被忽略。

這種方法確保了可靠和穩(wěn)定的檢測(cè)圍棋石附著和脫離。

3.4 Go Stone設(shè)計(jì)和銷頭

Go寶石是圓柱形的，在它們的底部有連接的銷頭。外殼的設(shè)計(jì)是為了保護(hù)用戶的手指不受別針的傷害。銷頭從中心偏移，防止放置時(shí)方向不正確。

引腳頭開(kāi)口呈45度角，便于連接到電路板模塊(圖11)。這種設(shè)計(jì)允許界面自然對(duì)齊，因?yàn)槭^在放置過(guò)程中旋轉(zhuǎn)。當(dāng)放置石頭時(shí)，引腳插座與板模塊平滑嚙合，在連接過(guò)程中產(chǎn)生石頭被輕輕“拉入”的感覺(jué)。

圖11圍棋的底部。

4. 討論

4.1物聯(lián)網(wǎng)的理想形態(tài)

物聯(lián)網(wǎng)未來(lái)的一個(gè)愿景是，環(huán)境變化被記錄在網(wǎng)絡(luò)中，物體會(huì)做出相應(yīng)的反應(yīng)。在這種情況下，即使是一個(gè)簡(jiǎn)單的圍棋石頭也會(huì)成為網(wǎng)絡(luò)連接，能夠傳達(dá)其狀態(tài)并對(duì)變化做出反應(yīng)。這個(gè)項(xiàng)目展示了“萬(wàn)物相連的世界”的概念。

展覽參與者提出了與這一愿景一致的見(jiàn)解，表明將眾多日常物品納入物聯(lián)網(wǎng)可以為游戲和創(chuàng)意領(lǐng)域開(kāi)辟新的可能性。

4.2物理交互

雖然很難量化，但展會(huì)參與者的反饋顯示了與網(wǎng)頁(yè)游戲的明顯差異。雖然游戲可以通過(guò)瀏覽器和鼠標(biāo)玩，但處理物體的觸覺(jué)體驗(yàn)提供了實(shí)時(shí)反饋，為游戲體驗(yàn)增添了重要的維度。

目前，圍棋棋子的表情只會(huì)根據(jù)游戲狀態(tài)而變化。然而，如果系統(tǒng)能夠檢測(cè)到玩家如何處理石頭，并將這些互動(dòng)反映在石頭的反應(yīng)中，它便能夠提高玩家的粘性和情感聯(lián)系。這表明在物聯(lián)網(wǎng)支持的游戲體驗(yàn)中，更深層的物理和情感融合是有希望的。

本文編譯自hackster.io