組合語言遊戲 PvP雙人戰車遊戲

NTUST Electrical Engineering μProcessor Lab Fall, 2019 Final Project

Hardware Requirement: CPU: 80386 and above. SuperVGA supported.

Update at 2021/09 : This game also works perfectly on DOSBOX (Universal) on my Macbook Air M1 (Big Sur)

國立台灣科技大學

台科大 電機工程系 微算機概論實習

指 導 教 授：陸敬互 教 授

班 級 ：四電二甲

學 生 ：楊修旻、黃鈺善

學 號 ：B10707009、B10707049

建檔日期：2020/1/6

I.學習成果：

此程式為使用x86組合語言所編寫的遊戲，為一PvP戰車對戰遊戲。遊戲流程為：先客製化自己的戰車，選擇難易度，選擇地圖後開始遊戲。玩家一使用W、S、A、D與空白鍵控制，玩家二使用方向鍵上、下、左、右及Enter鍵控制，擊中對方戰車者獲勝。

下面將開始說明關於技術層面的特色：

1. 使用SVGA，800*600 256色顯示。
2. 直接存取影像記憶體，繞開int 10h加速繪圖過程。
3. 取代鍵盤中斷向量9h，達到同時讀取多個按鍵的目的。
4. 音效IO，增加遊戲樂趣。
5. 遊戲紀錄保存，保存玩家精心配色的戰車。

程式分為2個asm檔、3個h檔與一個inc檔。Game.asm為主程式，也是程式的進入點。pj5.asm為負責畫戰車與音效輸出的程式，透過pj5.inc來宣告模型，從主程式用invoke呼叫。GameDraw.h負責程式繪圖的部分，有儲存像素至影像記憶體、畫圓形與設定背景顏色功能，關於繪圖部分，後面會詳細說明。GameObject.h為遊戲相關的物件控制都放置於此，如標題繪製、戰車控制、砲彈發射、砲彈與戰車的偵測等。最後，GamePrint.h為字串輸出。

為了最佳遊戲體驗，建議使用DOSBOX運行， 網址：https://www.dosbox.com/

程式已放置於壓縮檔與github上， 網址：https://github.com/shinco0327/uProcessor_Game

遊戲示範影片， 網址：https://youtu.be/PjO2UNw02XE

程式詳細介紹：

1. SVGA 800*600 256色顯示

這次專題，我們使用SVGA 800*600 256色顯示，使用256色的原因在於我們想要直接存取影像記憶體，繞開使用int 10h，加速繪圖過程；而使用256色是因其大小為1 Byte，相比16 bit的存取，256色簡單許多。選擇800*600這個解析度我們認為最為適中，相比640*480解析度，800*600能發揮的空間更多。

設定SVGA影像模式，首先要使用ax = 4f02h，bx = 影像模式（800*600 256色為103h），int 10h來設定影像模式。

Mode = 103h的影像記憶體位於A000:0000的位置，但是，在real mode下，只能定址0FFFFH大小的空間，因此必須使用ax = 4f05h int 10h來控制記憶體視窗。我們使用的是速度更快的方法，運用far call透過特定的CS:IP來呼叫此功能。至於CS:IP如何獲得呢？使用ax = 4f01h int 10h，cx = 103h，然後指定一塊記憶體區塊給ES:DI（需要256 Bytes大小）來獲取800*600 256色模式的相關資訊。執行完後，CS:IP會在[DI+0CH]的地方。

在寫入像素方面，我們撰寫了一個巨集，傳入值為X軸、Y軸及顏色。為了對應相對的記憶體空間，將Y軸傳入值乘上800後加上X軸大小，右邊2 Bytes的大小即為offset；左邊的即為顯示區塊，放入ax暫存器後使用far call呼叫視窗記憶體控制。

在寫入背景部分，我們使用rep stosb，將cx設為0FFFFh，ES:DI為A000:0000H，配合視窗記憶體控制可以快速的寫入背景顏色。

2. 設定中斷向量，取代鍵盤中斷向量9H

起初我們使用int 16h功能來讀取鍵盤輸入，發現在兩個使用者都按下按鍵後，系統只會接收後來按下的一個。這就會造成使用者必須瘋狂點擊鍵盤來使戰車前進，使用者體驗將大幅下降。

因此，我們決定寫一個自己的中斷取代鍵盤中斷向量int 9h。中斷的流程如下：從port 60h取得掃描碼；掃描碼最高位元為0時為按下，掃描碼最高位元為1時表示釋放。透過掃描碼來確認使用者的按鍵為壓下還是釋放，如此一來，就算後一個使用者壓下按鍵，在前一使用者按鍵的釋放掃描碼傳回前，我們就能確認兩個按鍵皆為壓下狀態。

3. 音效輸出

為了增加遊戲體驗，我們增加了音效輸出，在遊戲開始或結束時撥放。我們將三個8度的音符所對應的頻率製成陣列。音效的格式為音符加上持續時間所組成。例如，若要播放低音Do為0001，中音Do為0010，高音Do為0100；只要知道簡譜，就能快速的組成音樂。

4. 紀錄保存

由於玩家可以客製化自己的戰車，我們希望能將戰車的顏色數據保存起來，因此使用了int 21h 檔案控制的功能。在程式開始時從GAMEDATA.txt遊戲存檔中載入資料至程式的.data段。若使用者設定完成戰車顏色，再將資料儲存進GAMEDATA.txt中。

透過GAMEDATA.txt的建立與否，來判斷是不是初次遊玩，若是初次遊玩遊戲，則顯示教程，方便使用者使用。

5. 子彈動作流程與偵測說明

遊戲分成了4個難易度，分別代表了子彈反射的次數：Easy模式，子彈不反射。Normal模式，子彈碰到牆壁會反彈一次；Hard模式反彈3次及Expert模式反彈5次。

當子彈接近牆壁或障礙物的時候，會判斷牆壁與子彈x軸與y軸的距離，x軸較近或y軸較近決定了不同的反彈方向。偵測子彈是否打到戰車的方法為：將透過子彈中心與戰車中心點的距離來判斷，若小於戰車的半徑則判定打到。

II.學習成果心得

• 組員一 B10707009 楊修旻:

  期末專題應用上了課堂上所學大部分的指令，從一開始思考要做什麼遊戲，到一個完整遊戲的產生，是一個非常特別的過程，思考如何應用所學的指令，並參考資料看看別人有什麼其他更好的方法達到所想要的功能，由於戰車遊戲會有同個物件但不同方向的考量，因此最重要的是將每個動作和畫面模組化，而非平常實習課時把東西做出來就好，比起平常的練習最不一樣的是完整的程式設計考量，要作出一個完整的東西並沒辦法用苟且的方式去完成，因為這樣會造成之後更多的困擾和麻煩。

在畫戰車的步驟中一開始的構思沒有很周全，導致程式碼有點冗長，也使用了非常多的Label，雖然最後也是順利畫出了四面八方想要的方向，但還是有很大的進步空間，之後一開始設計程式時應更全面的考量。

我想在這次專題中除了技術上的進步之外，要特別感謝鈺善同學在這次專題中花下的精力，很多較高深的技術都是由他突破的，在向他請教之後每每都會獲得很多進步。

• 組員二 B10707049 黃鈺善:

  這次專題可以說是這學期學習微算機概論的集大成，約12月初開始製作，到了元月才製作完成。這次專題為了更好的遊玩體驗，使用了SVGA、取代int 9h、音效iO及檔案輸入輸出等。相比於C或Python，組合語言的資源都比較偏向英文資源，相關網站也比較少；但是，Stack Overflow等論壇也都有許多厲害的高手在。這次偵測多個按鍵按下的方法便是在Stack Overflow上看到的，雖然只提供了文字說明，不過再融合其他資料後，順利地將功能完成了。

  本次遇到的最大瓶頸莫過於子彈碰到障礙物的反彈了。由於碰到垂直物體與水平物體的反射方向不一樣，必須分開實作。在碰到直角的地方，子彈容易有非預期的反射發生，這是因為垂直與水平的交界所造成；經過多次的嘗試後，這樣的狀況應較為改善。

  從零開始構思遊戲是一個蠻新奇的過程，一開始有遊戲要怎麼玩的想法，但仍不知道要如何實作。透過先將部分模組建立好，再來將完成的模組套在一起。有了一個大概的主體後，便能清楚的知道接下來的流程與改善方向。