鄭航基于嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)源游戲模擬器的設(shè)計(jì)

1、鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目：基于嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)源游戲模擬器的設(shè)計(jì)20 13 2014 第2學(xué)期院系：電子通信工程系姓名： 專(zhuān)業(yè)： 通信工程 學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)老師：趙成張松煒電子通信工程系2014年5月制- 8 -目 錄目 錄- 2 -一、引言- 3 -二、設(shè)計(jì)目的- 3 -三、設(shè)計(jì)要求- 3 -1.任務(wù)要求- 3 -2.設(shè)計(jì)所需的軟硬件設(shè)備- 3 -3.課程設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容- 4 -四、總體設(shè)計(jì)- 4 -1.Visual Boy Advance模擬器簡(jiǎn)介- 4 -2.安裝交叉編譯工具- 4 -3.ZLIB數(shù)據(jù)壓縮庫(kù)的安裝、編譯- 5 -4.編譯、安裝Libpng圖像庫(kù)- 6 -5.

2、SDL多媒體函數(shù)庫(kù)- 6 -6.編譯與安裝VBA模擬器- 7 -7.VisualBoyAdvance的調(diào)試與運(yùn)行- 9 -五、總結(jié)- 9 -六、參考文獻(xiàn)- 10 -一、 引言隨著微處理器性能的提升，現(xiàn)在的微處理器已經(jīng)可以支撐游戲模擬器的運(yùn)行，用戶(hù)可以選擇在非PC平臺(tái)下操作街機(jī)游戲以及20世紀(jì)90年代需要PC才能運(yùn)行的游戲節(jié)目，這無(wú)疑提升了游戲硬件平臺(tái)的移動(dòng)性。電子游戲業(yè)將是這一技術(shù)的最大收益者。目前，在一個(gè)配有LCD圖形界面和32位ARM微處理器的移動(dòng)平臺(tái)上，甚至可以實(shí)現(xiàn)最早出現(xiàn)在PC上的3D游戲，本文介紹利用ARM嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)（內(nèi)置S3C2410A核心微處理器），將開(kāi)源游戲模擬器Visua

3、l Boy Advance（VBA）的代碼移植到微處理器上的方法。二、 設(shè)計(jì)目的了解嵌入式微處理器的運(yùn)算能力，進(jìn)一步熟悉ARM S3C2410微處理器在多媒體娛樂(lè)平臺(tái)中的應(yīng)用。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，熟悉Linux系統(tǒng)中常用的壓縮解縮工具包、圖形工具包、多媒體函數(shù)庫(kù)等的使用方法，從而為基于嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)的多媒體開(kāi)發(fā)任務(wù)打下更深厚的應(yīng)用實(shí)踐基礎(chǔ)。三、 設(shè)計(jì)要求1. 任務(wù)要求該設(shè)計(jì)的具體要求如下：（1）掌握Z(yǔ)LIB數(shù)據(jù)壓縮庫(kù)的功能以及編譯與安裝方法。（2）掌握l(shuí)ibpng圖像庫(kù)的功能以及編譯與安裝方法。（3）掌握SDL多媒體函數(shù)庫(kù)的功能以及編譯與安裝方法。（4）掌握開(kāi)源模擬器VBA的編譯與安裝方法。（5）掌

4、握開(kāi)源模擬器VBA的調(diào)試與運(yùn)行。（6）理解VBA程序的設(shè)計(jì)（選做）。2. 設(shè)計(jì)所需的軟硬件設(shè)備（1）硬件環(huán)境配置計(jì)算機(jī)：Intel(R) Pentium(R) 及以上內(nèi)存：1GB及以上實(shí)驗(yàn)設(shè)備：UP-NETARM2410-S嵌入式開(kāi)發(fā)平臺(tái)（2）軟件環(huán)境配置操作系統(tǒng)：Microsoft Windows XP Professional Service Pack 2虛擬機(jī)：VMware WorkStation 7Linux系統(tǒng)：Red Hat Enterprise Linux AS 4 (2.6.9-5.EL)嵌入式交叉編譯器：arm-linux-gcc 3.4.1版本ZLIB數(shù)據(jù)壓縮庫(kù)：ZLIB-

5、1.2.3Libpng圖像庫(kù)：Libpng-1.4.0SDL多媒體函數(shù)庫(kù):sdl-1.2.13VBA模擬器：VisualBoyAdvance-src-1.7.23. 課程設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容按該設(shè)計(jì)報(bào)告要求的模式格式提交課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)。四、 總體設(shè)計(jì)1. Visual Boy Advance模擬器簡(jiǎn)介開(kāi)源游戲模擬器VBA是一個(gè)根據(jù)GUN General Public License發(fā)布的免費(fèi)軟件。VBA能夠在不同的硬件平臺(tái)上模擬Nintendo公司發(fā)行的手提游戲機(jī)，包括Game Boy、Super Game Boy、Game Boy Color、Game Boy Advance以及Game Boy A

6、dvance ROMS。2. 安裝交叉編譯工具（1） 下載arm-linux-gcc-3.4.1.tgz軟件壓縮包，將其存放在Linux系統(tǒng)中的/tmp目錄下，然后進(jìn)入/tmp目錄，執(zhí)行如下命令進(jìn)行文件解壓縮：rootlocalhost # cd /tmprootlocalhost tmp# tar -xzvf arm-linux-gcc-3.4.1.tgz -C /運(yùn)行上述命令后把a(bǔ)rm-linux-gcc安裝到/usr/local/arm/3.4.1目錄。（2） 運(yùn)行下面命令修改/root/.bashrc文件的內(nèi)容：rootlocalhost # vi /root/.bashrc 編輯/r

7、oot/.bashrc文件，將最后一行改為如圖1劃線(xiàn)標(biāo)示所示，修改后保存退出。圖1 修改/root/.bashrc文件的內(nèi)容（3） 重新登錄系統(tǒng)，使上述設(shè)置生效，用以下命令行測(cè)試：rootlocalhost # arm-linux-gcc v若出現(xiàn)如圖2所示gcc version 3.4.1則說(shuō)明交叉編譯環(huán)境已經(jīng)安裝完畢且3.4.1版本的交叉編譯環(huán)境可以正常運(yùn)行了。圖2 交叉編譯工具的版本信息3. ZLIB數(shù)據(jù)壓縮庫(kù)的安裝、編譯ZLIB雖然支持文件的壓縮、解壓縮、刪除與查看等功能，但主要是對(duì)Linux/Unix下的GZ文件進(jìn)行相應(yīng)的操作，對(duì)于Windows系統(tǒng)下的ZIP文件并不提供直接的支持，

8、這里使用ZLIB的版本是1.3.2。（1） 在命令終端窗口中，切換路徑到/home/ilovechina/GBA/下，解壓縮zlib-1.2.3.tar.gz軟件包，運(yùn)行下面的命令：rootlocalhost # cd /home/ilovechina/GBA/rootlocalhost GBA# tar -xzvf zlib-1.2.3.tar.gz（2） 在zlib-1.2.3目錄中，運(yùn)行如下的配置命令，可以得到Makefile文件：rootlocalhost GBA# cd zlib-1.2.3rootlocalhost zlib-1.2.3# ./configure -prefix=/

9、usr/local/arm/3.4.1/arm-linux（3） 使用編輯器修改產(chǎn)生的Makefile文件，從而達(dá)到能夠利用交叉編譯工具對(duì)zlib的源代碼進(jìn)行編譯與安裝，修改參數(shù)如下：Ø 第19行修改為：CC=arm-linux-gccØ 第36行修改為：AR=arm-linux-ar rcØ 第37行修改為：RANLIB=arm-linux-ranlib（4） 在前面的步驟中已經(jīng)將預(yù)先處理的各項(xiàng)都進(jìn)行了設(shè)置，現(xiàn)在可以運(yùn)行下列命令開(kāi)始編譯、安裝zlib軟件包：rootlocalhost zlib-1.2.3# make;make install 4. 編譯、安裝L

10、ibpng圖像庫(kù)（1） 解壓縮libpng-1.4.0.tar.gz軟件包，在命令終端窗口切換路徑到/home/ilovechina/GBA/下，運(yùn)行的命令如下：rootlocalhost zlib-1.2.3# cd .rootlocalhost GBA# tar -xzvf libpng-1.4.0.tar.gz（2） 在libpng-1.4.0目錄中，運(yùn)行如下配置命令，可以得到Makefile文件：rootlocalhost GBA# cd libpng-1.4.0rootlocalhostlibpng-1.4.0# export LDFLAGS=-L/usr/arm/3.4.1/arm

11、-linux/librootlocalhostlibpng-1.4.0# export CFLAGS=-I/usr/local/arm/3.4.1/arm-linux/includerootlocalhost libpng-1.4.0# ./configure -prefix=/usr/local/arm/3.4.1/arm-linux -host=arm-linux（3） Makefile文件生成之后，在前面預(yù)先處理的各項(xiàng)的相應(yīng)設(shè)置后，下面就可以編譯安裝libpng軟件包了，所需要運(yùn)行的命令如下：rootlocalhost zlib-1.2.3# make;make install5. SD

12、L多媒體函數(shù)庫(kù)SDL在音頻處理、視頻處理、事件響應(yīng)、線(xiàn)程管理、數(shù)據(jù)流處理、定時(shí)器等方面都有比較突出的功能。（1） 在終端命令窗口中，切換到/home/ilovechina/GBA/路徑下，解壓縮SDL-1.2.13.tar.gz軟件包，運(yùn)行如下命令：rootlocalhost libpng-1.4.0# cd .rootlocalhost GBA# tar xzvf SDL-1.2.13.tar.gz得到SDL-1.2.13文件夾；（2） 在生成的SDL-1.2.13目錄中，運(yùn)行如下配置命令，就可以得到Makefile文件：rootlocalhost GBA# cd SDL-1.2.13roo

13、tlocalhost SDL-1.2.13# ./configure -prefix=/usr/local/arm/3.4.1/arm-linux -disable-video-qtopia -disable-video-dummy -disable-video-fbcon -disable-video-dga -disable-arts -disable-esd -disable-alsa -disable-cdrom-disable-video-x11 -disable-nasm -target=arm-linux -host=arm-linux-enable-video-fbcon（3）

14、 在前面的步驟中已經(jīng)將需要預(yù)處理的各項(xiàng)都進(jìn)行了相應(yīng)的設(shè)置處理，現(xiàn)在可以編譯、安裝SDL軟件包了，運(yùn)行如下命令即可：rootlocalhost SDL-1.2.13# make；make install6. 編譯與安裝VBA模擬器（1） 切換路徑到/home/ilovechina/GBA/目錄下，開(kāi)始運(yùn)行如下命令解壓縮游戲模擬器VisualBoyAdvance-src-1.7.2.tar.gz軟件包：rootlocalhost SDL-1.2.13# cd .rootlocalhost GBA# tar xzvf VisualBoyAdvance-1.7.2.tar.gz這樣在/home/ilo

15、vechina/GBA/下得到VisualBoyAdvance-1.7.2文件夾。（2） VisualBoyAdvance-1.7.2目錄下，運(yùn)行如下配置命令，可以得到Makefile文件：rootlocalhost GBA# cd VisualBoyAdvance-1.7.2rootlocalhost VisualBoyAdvance-1.7.2# ./configure -host=arm-linux-target=arm-linux-with-sdl-prefix=/usr/local/arm/3.4.1/arm-linux-with-sdl-exec-prefix=/usr/local

16、/arm/3.4.1/arm-linux（3） 在/home/ilovechina/GBA/VisualBoyAdvance-1.7.2/src/sdl/SDL.cpp文件中分別從第2323行、第3381行開(kāi)始，有如下的相同代碼：surface = SDL_SetVideoMode(destWidth, destHeight, 16,SDL_ANYFORMAT|SDL_HWSURFACE|SDL_DOUBLEBUF|(fullscreen ? SDL_FULLSCREEN : 0);將其修改為surface = SDL_SetVideoMode（640,480,16,1），其中640*480表

17、示LCD的分辨率，如果不修改這段代碼，在A(yíng)RM9開(kāi)發(fā)板上運(yùn)行VBA時(shí)將可能會(huì)提示video模式無(wú)法設(shè)置，也可能出現(xiàn)屏幕不正常顯示的情況。保存上述修改，并退出對(duì)SDL.cpp文件的編輯。（4） 在前面的步驟中已經(jīng)將需要的預(yù)處理的各項(xiàng)都進(jìn)行了相應(yīng)的設(shè)置，現(xiàn)在可以開(kāi)始編譯、安裝VisualBoyAdvance軟件包了，運(yùn)行如下命令：rootlocalhost VisualBoyAdvance-1.7.2# make；make install在編譯、安裝VisualBoyAdvance軟件包之后，可以在VisualBoyAdvance-1.7.2/src/sdl/目錄下看到在arm平臺(tái)運(yùn)行的兩個(gè)文件：

18、TestEmu，VisualBoyAdvance。另外，在其上一級(jí)目錄下有一個(gè)VisualBoyAdvance.cfg配置文件。7. VisualBoyAdvance的調(diào)試與運(yùn)行（1） 首先，將TestEmu、VisualBoyAdvance及VisualBoyAdvance.cfg這3個(gè)文件同時(shí)下載到ARM9開(kāi)發(fā)板根文件系統(tǒng)的/home/ziapc/目錄下，然后編寫(xiě)或下載一個(gè)GBA游戲，同樣下載到開(kāi)發(fā)板的根文件系統(tǒng)的/home/ziapc/目錄下；（2） 接著添加vba-over.ini文件，將其下載到開(kāi)發(fā)板中根文件系統(tǒng)的/home/ziapc/目錄內(nèi)，再次運(yùn)行模擬器程序，注意開(kāi)發(fā)板網(wǎng)串口中

19、斷上輸出的信息；（3） 上一步提示VBA運(yùn)行時(shí)缺少libSDL-1.2.so.0共享庫(kù)文件，該文件是一個(gè)指向libSDL-1.2.so.011.2共享庫(kù)文件的鏈接文件，它們都位于/usr/local/arm/3.4.1/arm-linux/lib目錄下，將它們下載到開(kāi)發(fā)板根文件系統(tǒng)中的/home/ziapc/目錄里；（4） 最后，再次在A(yíng)RM9開(kāi)發(fā)板上運(yùn)行VBA游戲模擬器即可運(yùn)行起來(lái)。在LCD顯示屏上出現(xiàn)游戲畫(huà)面。五、 總結(jié)整個(gè)課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要用到arm-linux-gcc-3.4.1版本的嵌入式交叉編譯環(huán)境，ZLIB數(shù)據(jù)壓縮庫(kù)、libpng圖像庫(kù)、SDL多媒體函數(shù)庫(kù)以及主要的VisualBoyAdvance-src-1.7.2開(kāi)源代碼包，上述軟件包有一定的版本匹配關(guān)系，交叉編譯環(huán)境必須使用3.4.1版本的交叉編譯器，且不能與3.4.4版本的同時(shí)運(yùn)行，在開(kāi)始安裝VBA模擬器之前一定要確認(rèn)版本是否正確。下面列出在設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的問(wèn)題：1. 由于虛擬機(jī)中的Linux系統(tǒng)之前已經(jīng)配置了3.4.4版本的交叉編譯環(huán)境，在上機(jī)做課程設(shè)計(jì)時(shí)，要?jiǎng)h除其配置環(huán)境，具體做法：刪除/usr/local/bin/目錄下的所有文件，再次參照上述步驟配置交叉編譯環(huán)境；2. 進(jìn)行過(guò)ZLI