Mini Game Console

Mini Game Console este o consolă de jocuri portabilă de dimensiuni reduse, construită în jurul microcontrollerului ATmega328P Xplained Mini.

• Ce face: Dispozitivul rulează două jocuri clasice — Snake și Tetris — afișate pe un ecran OLED de 0.96”. Jucătorul controlează jocul prin șase butoane fizice (direcții + acțiuni), iar efectele sonore sunt generate printr-un buzzer pasiv controlat prin PWM.
• Scopul proiectului: Realizarea unui dispozitiv de joacă embedded complet funcțional, care să integreze conceptele fundamentale studiate la laboratoarele de Proiectare cu Microprocesoare: GPIO, întreruperi, timere și comunicație I2C.
• Ideea de pornire: Proiectul a pornit din dorința de a combina nostalgia jocurilor clasice cu provocarea tehnică a programării low-level pe AVR, demonstrând că un microcontroller simplu poate rula aplicații interactive în timp real.
• Utilitate: Proiectul demonstrează în mod practic modul în care componentele hardware și software interacționează într-un sistem embedded complet — de la citirea intrărilor fizice până la afișarea graficii pe ecran și generarea sunetului.

Schema bloc a proiectului este prezentată mai jos. Microcontrollerul ATmega328P Xplained Mini reprezintă unitatea centrală care coordonează toate celelalte module.

Schemă bloc:

Module și interacțiuni:

• ATmega328P Xplained Mini — unitatea centrală de procesare. Rulează logica jocurilor (Snake și Tetris), gestionează intrările de la butoane, actualizează afișajul și controlează buzzerul.
• Display OLED SSD1306 (128×64) — afișează starea curentă a jocului (grila, scorul, meniurile). Comunicația se face prin protocolul I2C (pinii SDA și SCL).
• Butoane ×6 — permit controlul jocului: Sus, Jos, Stânga, Dreapta (direcție) și A, B (acțiune/pauză). Apăsarea butoanelor este detectată prin întreruperi externe, nu prin polling.
• Buzzer Pasiv 5V — generează efecte sonore (mâncare colectată în Snake, plasare piesă în Tetris, game over). Controlat printr-un semnal PWM generat de Timer.

Laboratoare utilizate:

• Lab 0 — GPIO — configurarea pinilor pentru butoane (INPUT cu pull-up intern) și pentru buzzer (OUTPUT)
• Lab 2 — Întreruperi — detectarea apăsării butoanelor prin întreruperi externe (INT0, INT1) și pin-change interrupts (PCINT), eliminând necesitatea polling-ului continuu
• Lab 3 — Timere și PWM — Timer1 pentru game loop la frecvență fixă (~10 FPS), Timer2 pentru generarea semnalului PWM către buzzer (frecvențe diferite pentru sunete diferite)
• Lab 6 — I2C — comunicarea cu display-ul OLED SSD1306 prin protocolul I2C pentru afișarea graficii jocului

Display OLED SSD1306 → ATmega328P:

• SDA → PC4 (SDA, pin I2C)
• SCL → PC5 (SCL, pin I2C)
• VCC → 3.3V / 5V
• GND → GND

Butoane → ATmega328P:

• Buton Sus → PD2 (INT0)
• Buton Jos → PD3 (INT1)
• Buton Stânga → PB0 (PCINT0)
• Buton Dreapta → PB1 (PCINT1)
• Buton A → PB2 (PCINT2)
• Buton B → PB3 (PCINT3)

Buzzer Pasiv → ATmega328P:

• Pin + → PB3 (OC2A — ieșire PWM Timer2)
• Pin − → GND (prin rezistență 100Ω)

• IDE: Microchip Studio (fost Atmel Studio) / VS Code cu extensie AVR
• Compilator: avr-gcc (AVR GNU Toolchain)
• Programare: AVRDUDE prin bootloader USB al plăcii Xplained Mini
• Limbaj: C (programare la nivel de registre, fără Arduino)

• avr/io.h — acces la registrele ATmega328P
• avr/interrupt.h — gestionarea întreruperilor
• util/delay.h — delay-uri software (folosit minim, doar la inițializare)
• Librărie I2C custom (bazată pe laboratorul 6) — comunicație cu OLED
• Librărie SSD1306 (adaptată pentru AVR, fără Arduino) — desenare pixeli, caractere și forme pe OLED

Structura generală a firmware-ului:

1. Inițializare — configurare GPIO, I2C, Timer1 (game loop), Timer2 (PWM buzzer), activare întreruperi globale
2. Meniu principal — selecție joc (Snake / Tetris) prin butoane, afișat pe OLED
3. Game loop — declanșat de Timer1 la ~100ms (10 FPS): citire stare butoane → actualizare logică joc → redesenare ecran
4. ISR butoane — rutine de întrerupere pentru fiecare buton, cu debounce software (~20ms)
5. ISR Timer2 — generare ton PWM pentru buzzer (frecvență variabilă în funcție de eveniment)

Joc Snake:

• Șarpele reprezentat ca listă circulară de coordonate (cap + coadă)
• Generare aleatoare a poziției mâncării (folosind valoarea Timer ca seed)
• Detecție coliziune cu pereții și cu propriul corp
• Creștere viteză pe măsură ce scorul crește (reducere perioadă Timer1)
• Afișare scor curent în colțul ecranului OLED

Joc Tetris:

• Grila de joc 10×16 celule, stocată ca matrice de biți
• 7 tipuri de piese (tetromino) cu rotație în 4 poziții
• Cădere automată controlată de Timer1, cădere rapidă prin buton
• Detecție și ștergere linii complete
• Afișare piesă următoare și scor

• Săptămâna 1: Alegerea temei, documentare componente, comandă piese

• Laborator 0 — GPIO
• Laborator 2 — Întreruperi
• Laborator 3 — Timere și PWM
• Laborator 6 — I2C

Export to PDF