【STM32】贪吃蛇 [阶段 8] 嵌入式游戏引擎通用框架设计
这篇博客是 承接：【项目思维】贪吃蛇（嵌入式进阶方向）中 嵌入式游戏引擎雏形（终极进阶）， 是我们此前从 “写一个小游戏”提升到“构建可复用游戏框架” 的飞跃阶段。我们以“贪吃蛇游戏”为例，抽象出一个可扩展的嵌入式游戏引擎框架，适用于 OLED、TFT、LED 点阵等设备，可开发多个小游戏（如：贪吃蛇、五子棋、打飞机、俄罗斯方块等）。
🧱 嵌入式游戏引擎通用框架设计
🎯 目标：将游戏拆解成独立模块，实现 可移植、可复用、可扩展 的游戏引擎架构。
引擎结构总览图
+------------------------------+
| Game Engine |
| (Main Loop + FSM + FPS) |
+------------------------------+| | | |↓ ↓ ↓ ↓
Input Render Audio Save
Layer Layer Layer System↓ ↓ ↓ ↓
+------------------------------+
| Platform Drivers |
| (OLED / TFT / Buzzer / Flash)|
+------------------------------+
这边给一个简单的 引擎结构：
| 模块 | 功能 |
|---|---|
| 🎮 Game Engine Core | 状态机、主循环、帧率控制 |
| 🎨 Render Layer | 显示抽象（OLED/TFT） |
| 🎧 Audio Layer | 音效模块 |
| 🧩 Input Layer | 按键输入抽象 |
| 💾 Save System | 存档管理 |
| 🧠 AI Module | 控制逻辑分离（可用于敌人） |
下面是结构拆解，仅提供项目思维，不提供具体代码：
1. Game Engine Core
功能：
主函数（Main.c）
游戏状态管理（FSM）
帧率控制（Frame Timing）
状态机定义：
typedef enum {STATE_MENU,STATE_PLAYING,STATE_PAUSE,STATE_GAME_OVER
} GameState;extern GameState current_state;
主函数结构：
void game_loop(void) {while (1) {uint32_t start = millis();input_poll(); // 获取用户输入game_update(); // 更新游戏状态game_render(); // 渲染图形audio_update(); // 音效播放save_auto(); // 自动存档（可选）wait_for_next_frame(start); // 控制帧率}
}
2. Render Layer（显示渲染层）
功能：
抽象不同显示设备（OLED、TFT、LCD）
提供通用接口：绘图、清屏、刷新
抽象接口：
typedef struct {void (*clear)(void);void (*draw_pixel)(int x, int y, bool on);void (*draw_text)(int x, int y, const char* str);void (*refresh)(void);
} RenderDriver;extern RenderDriver* renderer;
支持设备：
| 设备 | 驱动 |
|---|---|
| SSD1306 OLED | I2C/SPI |
| TFT LCD 240x320 | SPI |
| 点阵 LED | GPIO |
3. Audio Layer（音效模块）
功能：
播放按键音、吃食物音、游戏结束音
支持蜂鸣器、DAC、PWM 音频输出
抽象接口：
typedef struct {void (*play_sound)(uint8_t sound_id);void (*stop)(void);
} AudioDriver;extern AudioDriver* audio;
声音事件：
事件 声音编号
吃到食物 1
死亡 2
按键确认 3
4. Input Layer（输入抽象层）
功能：
抽象按键输入、方向键、触摸、摇杆等设备
支持事件机制：按下、松开、长按
输入事件结构：
typedef enum {BTN_UP, BTN_DOWN, BTN_LEFT, BTN_RIGHT,BTN_OK, BTN_BACK
} Button;typedef struct {Button btn;bool pressed;bool long_press;
} InputEvent;void input_poll(void); // 每帧轮询
InputEvent input_get_event(void);
5. Save System（存档系统）
功能：
存档游戏进度、最高分、设置等
可使用 Flash / EEPROM / SD 卡
接口示例：
typedef struct {uint32_t high_score;uint8_t volume;uint8_t speed_level;
} SaveData;void save_load(SaveData* data);
void save_store(const SaveData* data);
此处可配合 CRC 校验，防止掉电数据损坏。
6. AI Module（控制逻辑模块）
功能：
敌人控制、自动寻路、AI 玩家
可用于自动控制蛇、敌机、智能对战
示例接口（自动寻路）：
typedef struct {int x;int y;
} Position;Position ai_next_move(Position current, Position target);
7. 游戏逻辑模块（用户层）
功能：
具体游戏逻辑开发（如：贪吃蛇、俄罗斯方块）
复用引擎层提供的服务
典型函数封装成库：
void game_init(void);
void game_update(void);
void game_render(void);
8. 模块解耦与接口设计
每个模块通过定义接口结构体进行调用，便于替换与模拟。
游戏逻辑不关心是 OLED 还是 TFT，只关心draw_pixel()
🧰 汇总：工程结构
📁 GameEngine/
├── engine.c / .h // 主循环、状态管理
├── render.c / .h // 显示抽象
├── input.c / .h // 按键抽象
├── audio.c / .h // 音效模块
├── save.c / .h // 存档系统
├── ai.c / .h // AI 控制
📁 Games/
│ └── snake.c / .h // 贪吃蛇逻辑
📁 Drivers/
│ ├── ssd1306.c // OLED 驱动
│ ├── tft.c // TFT 驱动
│ └── buzzer.c // 蜂鸣器驱动
状态流
📘 示例：贪吃蛇游戏状态流：
stateDiagram[*] --> MENUMENU --> PLAYING : Start GamePLAYING --> PAUSE : Press PausePAUSE --> PLAYING : ResumePLAYING --> GAME_OVER : Snake Hits WallGAME_OVER --> MENU : Press OK
9. 通用框架设计（更多部分扩展）
| 模块 | 扩展方向 |
|---|---|
| 输入层 | 支持触摸屏、手势识别、模拟按键 |
| 渲染层 | 支持 LVGL、TFT 色彩动画 |
| 音频层 | 播放背景音乐（WAV 文件） |
| 存档系统 | 支持多存档、玩家选择 |
| 状态管理 | 增加 FSM 状态队列、异步事件 |
贪吃蛇游戏本身并不重要，从“写一个小游戏”提升到“构建可复用游戏框架”环环相扣的 项目的各个阶段，重要的是 最终目标：打造可复用的嵌入式游戏开发平台。
例如，在这通用框架下，支持多个游戏动态加载（菜单选择）； 每个游戏只需关心 update() 和 render()，无需处理输入和显示底层（已写好，并有对应的函数封装库，可直接调用）；这类框架可用于教学演示（或者直接写成游戏框架设计的开发手册 ）、多个软件项目间的复用、商业产品原型的通用框架设计等等。
综上。我们以“贪吃蛇游戏”为例，最终抽象出了一个 可移植、可复用、可扩展 的嵌入式游戏引擎框架，适用于 OLED、TFT、LED 点阵等设备，可开发多个小游戏（如：贪吃蛇、五子棋、打飞机、俄罗斯方块等）。
以上，欢迎有从事同行业的电子信息工程、互联网通信、嵌入式开发的朋友共同探讨与提问，我可以提供实战演示或模板库。希望内容能够对你产生帮助！