使用Verilog语言编写简单的俄罗斯方块

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我是靠谱客的博主仁爱大神，最近开发中收集的这篇文章主要介绍使用Verilog语言编写简单的俄罗斯方块，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

小白第一次写博客，还稍微有点紧张激动呢啊哈哈。

由于学习Verilog没有太久而且作为选修课大作业，时间有限，程序可能写得有些简单幼稚，有些功能想到了却没有实现，还请各位大虾批评指正哈。

我对源程序进行了一些整理和修改，但苦于手头没有开发板，没有办法进行验证，所传文件可能会有些错误，希望大家能够给我指正。想要程序却苦于没有积分的或者想要原版程序的可以私信我，我看到第一时间会发给你。

本程序主要功能是实现简单的俄罗斯方块，方块堆积范围为18*10的矩阵，方块每0.25s下落一格，可以通过按键或者开关对方块进行左右移动操作，某一行方块堆满则对应行消失，上方方块下落补齐，方块堆到最高，则游戏结束，可以通过复位键控制游戏重新开始（由于只有一天时间，程序写得有些匆忙，某些想到的功能没有实现，我会在最后写一下思路，程序中的问题我也会说明）。

接下来步入正题...

首先是端口声明，CLK是开发板上的50MHZ时钟，RST作为游戏重新开始的复位信号，DOUT用于输出VGA的RGB信号，VGA_HSYNC, VGA_VSYNC为行列同步信号（控制帧数和分辨率），left和right用于控制方块左右移动。

module VGA( CLK, RST, DIN, DOUT, VGA_HSYNC, VGA_VSYNC, left, right);

变量声明中，除了对端口的声明，还有对18个长度为10的变量进行定义，即通过这些变量组成的矩阵来存储某一位置是否被占据（没错，方块只能在18*10这样的一个区域内移动）。另外，还有变量over用于记录游戏是否结束，变量n用于记录下落的图形（由于本程序比较简单，所以n的长度只有2，共有三种图形）。变量temp记录了方块左右移情况，也便于对矩阵对应位置的判断和改变。变量x，y记录了下落方块的坐标，data_valid用于限制显示的区域，clk_4是4HZ时钟，用来控制方块下落。 h_cnt，v_cnt是用于VGA扫描的变量。

input CLK;
input RST;
input left;
input right;
output [2:0] DOUT;
output VGA_HSYNC;
output VGA_VSYNC;
reg over;
reg [10:1]y1=10'b0000000000;
reg [10:1]y2=10'b0000000000;
reg [10:1]y3=10'b0000000000;
reg [10:1]y4=10'b0000000000;
reg [10:1]y5=10'b0000000000;
reg [10:1]y6=10'b0000000000;
reg [10:1]y7=10'b0000000000;
reg [10:1]y8=10'b0000000000;
reg [10:1]y9=10'b0000000000;
reg [10:1]y10=10'b0000000000;
reg [10:1]y11=10'b0000000000;
reg [10:1]y12=10'b0000000000;
reg [10:1]y13=10'b0000000000;
reg [10:1]y14=10'b0000000000;
reg [10:1]y15=10'b0000000000;
reg [10:1]y16=10'b0000000000;
reg [10:1]y17=10'b0000000000;
reg [10:1]y18=10'b0000000000;
reg [1:0]n;
reg [2:0] RGB;
reg [9:0] h_cnt;
reg [9:0] v_cnt;
reg VGA_CLK;
reg [8:1]temp=6;
wire clk_4;
reg [32:1]x=390;				
reg [32:1]y=80;
wire data_valid;

分频部分比较简单，这里不再赘述。

always @ (posedge CLK or posedge RST)
begin
	if(RST) VGA_CLK <= 1'b0;
	else VGA_CLK <= ~VGA_CLK;						
end

fd_4 fd_4(
	.clk_50m(CLK),
	.clk_4(clk_4)
);

VGA的初始化。这里通过三目运算符将范围外内容全都染成了黑色，并对像素和帧进行了规定。VGA一行一行的扫描，扫描完一行开始下一行的扫描，全都扫描完再从头开始（关于VGA显示部分网上例子和说明有很多，本人也只是理解到这个水平，，如果哪里有错误还请大虾指出。具体的可以参考这位老兄的文章，感觉写得很给力https://www.cnblogs.com/spartan/archive/2011/08/16/2140546.html）。顺便也把RST加在了这里，但个人感觉写在这不是太好。

always @(posedge VGA_CLK or posedge RST)
begin
	if(RST) 
		begin
		y1<=10'b0000000000;
		y2<=10'b0000000000;
		y3<=10'b0000000000;
		y4<=10'b0000000000;
		y5<=10'b0000000000;
		y6<=10'b0000000000;
		y7<=10'b0000000000;
		y8<=10'b0000000000;
		y9<=10'b0000000000;
		y10<=10'b0000000000;
		y11<=10'b0000000000;
		y12<=10'b0000000000;
		y13<=10'b0000000000;
		y14<=10'b0000000000;
		y15<=10'b0000000000;
		y16<=10'b0000000000;
		y17<=10'b0000000000;
		y18<=10'b0000000000;
		over<=0;	
		end
	else if (h_cnt == 10'd799) h_cnt <= 10'd0;
	else  h_cnt <= h_cnt + 1'b1;
end

always @(posedge VGA_CLK or posedge RST)begin
	if(RST) v_cnt <= 10'd0;
	else if (v_cnt == 10'd520) v_cnt <= 10'd0;
	else if(h_cnt == 10'd799) v_cnt <= v_cnt + 1'b1;
	else v_cnt <= v_cnt;
end

接下来是比较关键的部分，关于实现方块的下落，图形，左右移动及堆积消去，且听我慢慢道来（这里提前说一下，方块被限制在一个矩形内，矩形横向为300~480，纵向为60~420，每个小方格为20*18大小）...

（1）、方块的下落

方块下落事件由4HZ时钟的上升沿触发。若最高层值为0，即y18==0，则说明游戏还在正常进行，结束变量over值为0，变量y自加20实现下落一个单位；否则，即y18！=0，说明游戏结束，over值为1；

if(y18==0)
	begin
	over<=0;
	y<=y+20;
        ......
        end
else
        over<=1;

（2）、方块的左右移动

方块左右移动是通过两个按键（我们学校板子按键抖动太严重，我直接用开关替代的），同样是由4HZ时钟上升沿触发（其实这里可以使用8HZ时钟触发，对8HZ再分频得到4HZ用于下落事件）。右移，对应x+=18，temp+=1；左移，对应x-=18，temp-=1；但还要考虑方块不能移出方框范围之外，同时还得考虑方块形状（由于本程序形状比较少，左右移动时只需额外考虑形状2，及横排的两个方格）。

if(right)
	begin	
	if(x>443&&n==2)
		begin
		end
	else if(x<462)			
		begin
			x<=x+18;
			temp<=temp+1;
		end	
	end
else if(left)
	begin	
	if(x>300)
		begin
			x<=x-18;
			temp<=temp-1;
		end
	end

（3）、方块的堆积

方块堆积主要通过判断当前图形下方格子对应的矩阵值是否为1，若为1说明下方有方块，则方块堆积，上方

方块对应矩阵位置值置1，方块重新从最上方开始下落；否则方块正常下落。当然，还需要考虑方块图形的问题，本程序只有三种图形，分别通

if加以讨论。

if((y<80)&&(y>=60)&&(y17[temp]==1))
	begin
		y18[temp]<=1;
		y<=60;
		n<=n+1;
	end

（4）、方块的消去

方块消去通过对矩阵判断实现，代码应该比较容易看明白。

if(y1==10'b1111111111)
	begin
		y1<=y2;							
		y2<=y3;
		y3<=y4;
		y4<=y5;
		y5<=y6;
		y6<=y7;
		y7<=y8;
		y8<=y9;
		y9<=y10;
		y10<=y11;
		y11<=y12;
		y12<=y13;
		y13<=y14;
		y14<=y15;
		y15<=y16;
		y16<=y17;
		y17<=y18;
		y18<=10'b0000000000;
	end

（5）、方块的图形

方块图形主要通过n的值来形成。n=0，对应单一方格；n=1，对应竖排两个方格；n=2，对应横排两个方格；

n=3，对应单一方格。不同形状下落主要是在VGA显示中对n进行判断和显示，形状堆积是通过对n进行判断决定

如何堆积。

else if((y<100)&&(y>=80)&&(y16[temp]==1))
	begin
		y17[temp]<=1;
		if(n==1)
			begin
				y18[temp]<=1;
			end
		if(n==2)
			begin
				y17[temp+1]<=1;
			end
		y<=60;
		n<=n+1;
	end

	else if((v_cnt>y && v_cnt<y+20 && h_cnt>x && h_cnt<x+18) )RGB <= 3'd000;
	else if((v_cnt>y-20 && v_cnt<y && h_cnt>x && h_cnt<x+18)&&(n==1) )RGB <= 3'd000;
	else if((v_cnt>y && v_cnt<y+20 && h_cnt>(x+18) && h_cnt<x+36)&&(n==2))RGB <= 3'd000;

关于VGA的显示，其实就是算格子，算范围，改RGB。我先绘制出一个方框，后又通过矩阵和方框内方块的对应

关系，将矩阵内的值以方块的形式显示到框内。方块下落是通过对x，y的显示实现的（上面代码），形状是通过对n的判断后显示实

现的（应老师的要求，在右下方显示了自己的学号。右上方显示了结束后的OVER字样。由于自己没有掌握用字库，

OVER是自己用点描的，奇丑无比...请忽略这一点）。

else if(v_cnt>400&&v_cnt<420&&y1[1]&&h_cnt>300 && h_cnt<318) RGB <= 3'd000;
else if(v_cnt>400&&v_cnt<420&&y1[2]&&h_cnt>318 && h_cnt<336) RGB <= 3'd000;
else if(v_cnt>400&&v_cnt<420&&y1[3]&&h_cnt>336 && h_cnt<354) RGB <= 3'd000;
else if(v_cnt>400&&v_cnt<420&&y1[4]&&h_cnt>354 && h_cnt<372) RGB <= 3'd000;
else if(v_cnt>400&&v_cnt<420&&y1[5]&&h_cnt>372 && h_cnt<390) RGB <= 3'd000;
else if(v_cnt>400&&v_cnt<420&&y1[6]&&h_cnt>390 && h_cnt<408) RGB <= 3'd000;
else if(v_cnt>400&&v_cnt<420&&y1[7]&&h_cnt>408 && h_cnt<426) RGB <= 3'd000;
else if(v_cnt>400&&v_cnt<420&&y1[8]&&h_cnt>426 && h_cnt<444) RGB <= 3'd000;
else if(v_cnt>400&&v_cnt<420&&y1[9]&&h_cnt>444 && h_cnt<462) RGB <= 3'd000;
else if(v_cnt>400&&v_cnt<420&&y1[10]&&h_cnt>462 && h_cnt<480) RGB <= 3'd000;

重复比较多的代码只粘贴了部分，代码我传到了资源上（还未审核通过），可以自行下载。

接下来说一下自己没有实现的思路和自己的一些看法：

（1）、如果要实现更多图形可以将n的长度增大，不同的n对应不同的图形；变形也可以通过对n操作实现变形。

（2）、程序中没有对横排方块右边方块进行判断，导致下落过程中该方块下方有方块但仍会下落，加入判断即可解决。

（3）、程序中可以加入加速下落键。

（4）、方块只加入了对下方方块的判断，导致如果下方无方块，两侧有方块，方块会移动到里面的错误。需要对下落的方块加入对两边的判断。

（5）、如果要求变形或左右移速度快于下落速度，可以用更高频率时钟用于变形和左右移，再分频得到下落时钟。

（6）、右上方的OVER实在太丑了，求大神教一教如何用字符集和VGA搭配使用。

最后，小白的第一篇博文，写得没有什么技术含量，还请大家多多质疑及批评指正（这编辑器可真把我折磨得够够的，为什么注释复制上去就会出现一串html代码...）。

代码免费自取：https://download.csdn.net/download/ad7533/10210552