嵌入式电子钢琴游戏开发设计

运行环境要求：

硬件环境：QT210开发板，采用三星s5pv210为芯片方案,该芯片内核为ARM Cortex-A8

软件环境：软件采用开源的linux操作系统；LCD显示技术，触摸屏技术，并发技术

技术要求：

（1）Linux环境搭建及使用、Linux基本命令的使用，

（2））shell基本语法的应用、shell解释器原理；

（3）Linux系统IO接口函数的应用，bmp图片信息存储格式，

设计要求

具体要求：在开发板的屏幕上显示出钢琴界面，手指按压不同的区域时，对应位置的琴键显示按压的效果，并且会发出相对应的声音。当松开手指的时候，琴键按压效果消失，但为了和更接近真实钢琴，其发出的声音不会马上消失，而时等待该声音播放完。当按下下一个按键的时候，便会马上结束上一个声音的播放。

功能结构

电子钢琴分为3个模块，即lcd显示模块，触摸屏模块，并发模块;再往下到具体功能模块就有，钢琴界面显示；按键显示和按压效果展示；曲谱显示和曲谱切换效果展示；音乐的播放和停止。首先显示钢琴界面，琴键以及曲谱就是lcd模块的功能。显示琴键按压效果和曲谱切换显示就是lcd模块和触摸屏模块共同作用的结果。而当我们按压琴键时，会发出声音并播放音乐，这就是并发模块的功能。图片显示和音乐播放的并发。

功能结构图如同所示：

系统流程图

lcd显示模块

再此模块中，首先是对屏幕进行初始化，具体包括，打开屏幕文件和打开映射。然后是定义画点函数，即lcd_display_point()；作用是给每个点映射对应的颜色。最后是关闭屏幕文件和关闭映射。

触摸屏模块

在此模块中，先是要打开触摸屏文件，然后读取触摸屏的模式，将其存放在缓冲区类，在不同模式下，将读取到的值赋给x,y（横纵坐标）和p（按键）。个根据x,y,p的值，编写判断程序，不同条件就进入不同的功能函数。最后则是关闭触摸屏文件。

触屏模块程序流程图如同所示：

多线程模块

本模块用到的是多线程并发，要实现手指按压屏幕，按压效果显示和音乐播放并发，首先实在并发模块的主程序创建新的线程函数，新创建的线程函数内容是播放一个MP3文件，而在主程序中写显示按压效果图片。这样一来就实现了图片显示和音乐播放的并发。

并发模块程序流程图：

lcd模块测试

实验结果：在任意位置显示任意大小的图片

触摸屏模块测试

触摸屏模块实验结果：按压琴键会显示按压效果，点击屏幕左上角和右上角，分别向前和向后循环切换图片

按压钢琴键效果图：

按压左上角或右上角切换曲谱图：

并发模块测试

实验结果：当手指按下琴键的时候，屏幕上对应位置的琴键会展示出按压效果，同时会播放出音乐，当手指松开屏幕，按键按压效果消失，音乐并不会消失。当未按下下一个按键的时候，该音乐会播放到直至结束。当按下一个按键的时候，该位置的按键会显示按压效果，并结束上一个音乐的播放，播放本次按压对应位置的音频。

项目源码

//main.c#include <stdio.h>
#include "bmp.h"
#include "lcd.h"
#include "chupin.h"
#include "pthread.h"int main()
{int r = lcd_init();if(r == -1){printf("lcd_init fail\n");return 0;}lcd_display_bmp("piano.bmp",0,0);chupin();lcd_uninit();
}Lcd.c  //lcd显示模块#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/mman.h>
#include <stdio.h>
#include "lcd.h"int lcd_init()
{lcd_fd = open("/dev/fb0",O_RDWR);if(lcd_fd == -1){perror("open lcd error");return -1;}p = mmap(NULL,480*800*4,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,lcd_fd,0);if(p == NULL){perror("mmap error");return -1;}return 0;
}void lcd_uninit()
{close(lcd_fd);munmap(p,800*480*4);
}/*功能：在屏幕上显示一个点i:这个点的行j:这个点的列color:这个点的颜色
*/
int lcd_display_point(int i,int j,int color)
{if(i>=0 && i<480 && j>=0 && j<800)*(p+(480-1-i)*800+j) = color;//lcdbuf[j+800*(480-1-j)]elseprintf("error\n");
}bmp.c  //图片模块，获取图片的宽高#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include"bmp.h"/*功能：在lcd屏幕上的任意位置显示一张任意大小的图片bmpname:是你要显示的图片的路径名(带路径的文件名)x0:代表这张图片从屏幕的第x0行开始显示y0:代表这张图片从屏幕的第y0列开始显示
*/void lcd_display_bmp(char * bmpname,int x0,int y0)
{int fd = open(bmpname,O_RDWR);if(fd == -1){perror("open error");return;}lseek(fd,0x12,SEEK_SET);//因为宽度的偏移量是12h//char buf[4] ;int w;//用来保存图片的宽度read(fd,&w,4);lseek(fd,0x16,SEEK_SET);//因为高度的偏移量是12h//char buf[4] ;int h;//用来保存图片的高度read(fd,&h,4);char buf[w*h*3];lseek(fd,54,SEEK_SET);//跳过“文件头”，定位到“像素数组”read(fd,buf,w*h*3);int i,j;int color;int n = 0;//for(i=0;i<h;i++)//因为有480行{for(j=0;j<w;j++)//因为一行有800个像素点{//*(p+800*i+j) = color; 0x0000 0000 // 0xff ff ff   0xff<<16 0xff0000  0xff<<8 0xff00 color = buf[3*n] | buf[3*n+1]<<8 | buf[3*n+2]<<16;lcd_display_point(i+x0,j+y0,color);n++;}}    close(fd);
}chupin.c //触摸屏模块#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <strings.h>
#include <linux/input.h>
#include <sys/mman.h>
#include "chupin.h"
#include "pthread.h"
#include <stdlib.h>int chupin()
{   //lcd_display_bmp("tiger.bmp",279,0);int x,y,p;int num = 1;int flag = 1;int n = 1;int ts = open("/dev/input/event0",O_RDWR);struct input_event buf;bzero(&buf,sizeof(buf));while(1){read(ts,&buf,sizeof(buf));if(buf.type == EV_SYN)printf("-----------------EV_SYV------------------\n");if (buf.type == EV_ABS){if(buf.code == ABS_X ){x = buf.value;//printf("x = %d\n",x);}if (buf.code == ABS_Y){y = buf.value;}}if(buf.type == EV_KEY && buf.code == BTN_TOUCH){p = buf.value;//printf("p = %d\n",p);}if (p == 1 && x>0 && x < 57 && flag == 1  && y>280 && y <479){system("killall -9 madplay");lcd_display_bmp("1.bmp",0,0);create1("madplay -Q d1.mp3");flag = 0;}if (p == 1 && x>57 && x < 125 && flag == 1  && y>280 && y <479){system("killall -9 madplay");lcd_display_bmp("2.bmp",0,60);create1("madplay -Q d2.mp3");flag = 0;}if (p == 1 && x>125 && x < 193 && flag == 1  && y>280 && y <479){system("killall -9 madplay");lcd_display_bmp("3.bmp",0,127);create1("madplay -Q d3.mp3");flag = 0;}if (p == 1 && x>193 && x < 261 && flag == 1  && y>280 && y <479){system("killall -9 madplay");lcd_display_bmp("4.bmp",0,195);create1("madplay -Q d4.mp3");flag = 0;}if (p == 1 && x>261 && x < 329 && flag == 1  && y>280 && y <479){system("killall -9 madplay");lcd_display_bmp("5.bmp",0,263);create1("madplay -Q d5.mp3");flag = 0;}if (p == 1 && x>329 && x < 399 && flag == 1  && y>280 && y <479){system("killall -9 madplay");lcd_display_bmp("6.bmp",0,330);create1("madplay -Q d6.mp3");flag = 0;}if (p == 1 && x>397 && x < 465 && flag == 1  && y>280 && y <479){system("killall -9 madplay");lcd_display_bmp("7.bmp",0,398);create1("madplay -Q d7.mp3");flag = 0;}if (p == 1 && x>465 && x < 533 && flag == 1  && y>280 && y <479){system("killall -9 madplay");lcd_display_bmp("8.bmp",0,465);create1("madplay -Q d8.mp3");flag = 0;}if (p == 1 && x>533 && x < 601 && flag == 1  && y>280 && y <479){system("killall -9 madplay");lcd_display_bmp("9.bmp",0,533);create1("madplay -Q d9.mp3");flag = 0;}if (p == 1 && x>601 && x < 669 && flag == 1  && y>280 && y <479){system("killall -9 madplay");lcd_display_bmp("10.bmp",0,601);create1("madplay -Q d10.mp3");flag = 0;}if (p == 1 && x>669 && x < 737 && flag == 1  && y>280 && y <479){system("killall -9 madplay");lcd_display_bmp("11.bmp",0,669);create1("madplay -Q d11.mp3");flag = 0;}if (p == 1 && x>737 && x < 799 && flag == 1  && y>280 && y <479){system("killall -9 madplay");lcd_display_bmp("12.bmp",0,731);create1("madplay -Q d12.mp3");flag = 0;}if(x>0 && x<100 && y>0 && y < 100 && p == 1 && flag == 1){n = n*(-1);flag = 0;}if(x<800 && x>700 && y>0 && y < 100 && p == 1 && flag == 1){n = n*(-1);flag = 0;}// printf("n = %d",n);if (p == 0 && flag == 0){lcd_display_bmp("piano.bmp",0,0);//system("killall -9 madplay");flag = 1;}if(n == 1 && p == 0 ){lcd_display_bmp("tiger.bmp",279,0);}if (n == -1 && p == 0){lcd_display_bmp("star.bmp",279,0);}}close(ts);return 0;
}pthread.c     //多线程模块
#include<stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdlib.h>
/*
int pthread_create(pthread_t *thread, const pthread_attr_t *attr,void *(*start_routine) (void *), void *arg);thread: 是一个地址，用来保存新建线程的id           attr:线程的属性，一般来说，这个参数为NULL，表示采取默认属性start_routine：函数指针，具体解析在上面应该要指向线程函数(也就是新线程要去执行的那个函数)arg:就是线程函数的参数如果线程函数不需要参数，那么可以为NULL
*/
//线程函数void * start_routine(void * string)
{pthread_detach(pthread_self());system((char *)string);pthread_exit(0) ;
}int create1(char *string)
{pthread_t tid;//线程idpthread_create(&tid,NULL,start_routine,(void *)string);return 0;
}

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