基於野火 M3 (STM32F103VET6) 迷宮小球遊戲：重力感應控制開發實錄

項目背景

研一上學期《實時嵌入式系統實驗》大作業。利用野火 M3 開發板（STM32F103VET6）資源，外接 AHRS（姿態航向參考系統）模塊，通過重力感應控制小球在迷宮中滾動。

硬件選型與坑點

1. 首選 MMA7455 三軸加速度計（I2C1）

• 野火例程使用 I2C1（PB6/SCL、PB7/SDA），測試可用。
• 衝突：PB6、PB7 被觸摸屏 XPT2046 佔用（INT、CS）。
• 嘗試移植軟件 I2C 到 I2C2 失敗，最終放棄 MMA7455。

2. 替代方案：借用 AHRS 模塊（核心 STM32F103T8）

• 模塊內部融合算法輸出俯仰、橫滾、航向、氣壓高度、溫度。
• 僅需俯仰角與滾轉角（兩軸傾角）。
• 修改協議：只發送兩軸角度，浮點數 → 平移定點為 8 位整數，發送頻率 ~5 Hz（軟件延時）。

通訊架構

// 野火板 USART3 接收 AHRS 數據，同時 USART1 轉發到 PC 調試
if (USART_GetFlagStatus(USART3, USART_FLAG_RXNE) == SET) {
    a = USART_ReceiveData(USART3);        // 接收
    USART_SendData(USART1, a);            // 轉發
    while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC) == RESET); // 等待發送完成
}

• 收發均為 uint16_t 類型。
• 雙串口協同：USART3 接收傳感器，USART1 調試輸出。

軟件資源整合

• 基於野火例程修改：USART1/3、觸摸屏 XPT2046、SD 卡、FatFS 文件系統、漢字字庫。
• SD 卡存放 BMP 背景圖片（開始/結束界面由組員 PS 製作）。
• 注意觸摸標志位在界面切換、進出循環時的置位/清零。

效果展示

心得總結

1. 硬件資源衝突是常態：引腳複用需提前規劃，查閱原理圖與數據手冊不可省略。
2. 模塊化協議設計：傳感器數據精度、頻率、格式應按需定制，減少帶寬與解析開銷。
3. 調試雙串口法：一路收數據、一路轉發 PC，極大提升協議調試效率。
4. 團隊協作：UI 設計由美工同學完成，專業分工事半功倍。