專利名稱：一種無(wú)線電子骰子游戲系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以IEEE 802. 15. 4協(xié)議為基礎(chǔ)的無(wú)線星型網(wǎng)絡(luò)游戲系統(tǒng)，特別是一種無(wú)線電子骰子游戲系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
目前市 場(chǎng)上使用到骰子的游戲有兩種，一種是實(shí)際的骰子，用戶可以拋擲，并讀取朝上一面的點(diǎn)數(shù)，然后繼續(xù)游戲，用戶需要備有其他物品以供游戲使用，這期間不涉及電子設(shè)備如PC、pad的使用。另一種是在PC或pad上模擬骰子，所有游戲過(guò)程均在電子設(shè)備上實(shí)現(xiàn)，用戶只需要有一個(gè)PC或pad，不需要其他任何物品。但對(duì)于很多人來(lái)說(shuō)，還是希望能夠拋擲實(shí)際的骰子，但又最好不需要準(zhǔn)備其他物品，除了拋擲骰子外，其他游戲過(guò)程均可在電子設(shè)備上實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種實(shí)現(xiàn)無(wú)線電子骰子游戲系統(tǒng)的方法，該方法可使用戶拋擲實(shí)際的骰子，但游戲的其他過(guò)程均在電子設(shè)備PC或pad上實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的具體技術(shù)方案是
一種無(wú)線電子骰子游戲系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，該方法包括以下具體步驟
a、設(shè)置無(wú)線電子骰子
無(wú)線電子骰子由一個(gè)中空殼體和一塊電路板組成，電路板設(shè)置在中空殼體內(nèi)，中空殼體表面分別設(shè)有不同點(diǎn)數(shù)，電路板由一個(gè)帶有無(wú)線射頻模塊的低功耗微控制器及一個(gè)重力加速度傳感器組成，使用鈕扣電池供電，低功耗微控制器和重力加速度傳感器之間采用I2C接口進(jìn)行通信；
b、設(shè)置USB無(wú)線適配器
USB無(wú)線適配器由一個(gè)塑料外殼和一塊電路板組成，電路板設(shè)置于塑料外殼內(nèi)，電路板由一個(gè)帶有無(wú)線射頻模塊的低功耗微控制器及一個(gè)USB轉(zhuǎn)串口芯片組成，使用USB供電，低功耗微控制器和USB轉(zhuǎn)串口芯片之間采用UART接口進(jìn)行通信；
C、設(shè)置輔助設(shè)備 采用PC或pad為輔助設(shè)備； d、通訊方式
無(wú)線骰子與USB無(wú)線適配器之間采用802. 15. 4網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信;USB無(wú)線適配器與電子設(shè)備之間采用USB接口進(jìn)行通信；
e、實(shí)施游戲
i、通電后，無(wú)線電子骰子進(jìn)入802. 15. 4網(wǎng)絡(luò)；USB無(wú)線適配器連接電子輔助設(shè)備后，收到用戶的啟動(dòng)命令后，再加入802. 15. 4網(wǎng)絡(luò)；
、用戶拋擲無(wú)線電子骰子，重力加速度傳感器發(fā)送中斷信號(hào)給低功耗微控制器，該微控制器執(zhí)行感應(yīng)算法，計(jì)算無(wú)線電子骰子動(dòng)作、點(diǎn)數(shù)，并將結(jié)果通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給USB無(wú)線適配器；
iii、USB無(wú)線適配器的 配對(duì)將所收到的無(wú)線電子骰子發(fā)送的消息傳遞給PC或pad用戶交互程序，以顯示給用戶；用戶決定與哪些無(wú)線電子骰子配對(duì)，然后發(fā)送命令給USB無(wú)線適配器，USB無(wú)線適配器將確定配對(duì)的無(wú)線電子骰子的唯一 ID寫(xiě)入flash ；
f、所有通過(guò)802. 15. 4網(wǎng)絡(luò)傳遞的消息進(jìn)行AES加密。所述微控制器執(zhí)行感應(yīng)算法是無(wú)線電子骰子每拋擲一次，重力加速度傳感器檢測(cè)到后，便發(fā)送一次中斷信號(hào)給低功耗微控制器，低功耗微控制器便設(shè)置一次定時(shí)器，當(dāng)定時(shí)器到時(shí)后，低功耗微控制器讀取N次重力加速度傳感器的X軸、y軸、z軸的加速度值，若某個(gè)軸加速度的第一次和第N次的差值小于V，則判斷無(wú)線電子骰子的拋擲過(guò)程結(jié)束，低功耗微控制器讀取重力加速度傳感器的點(diǎn)數(shù)即無(wú)線電子骰子的點(diǎn)數(shù)。本發(fā)明可使用戶拋擲實(shí)際的骰子，但游戲的其他過(guò)程均在電子設(shè)備PC或pad上實(shí)現(xiàn)。


圖I為本發(fā)明系統(tǒng)框 圖2為本發(fā)明無(wú)線電子骰子內(nèi)部結(jié)構(gòu)框 圖3為本發(fā)明USB無(wú)線適配器結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式參閱圖1，本發(fā)明的系統(tǒng)包括無(wú)線電子骰子、USB無(wú)線適配器和PC或pad。骰子是由用戶拋擲的實(shí)際的骰子，USB無(wú)線適配器是插在PC或pad上的接收設(shè)備。當(dāng)用戶將無(wú)線電子骰子拋擲完畢后，無(wú)線電子骰子能夠檢測(cè)到當(dāng)前的點(diǎn)數(shù)，然后通過(guò)IEEE 802. 15. 4無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將點(diǎn)數(shù)發(fā)送給USB無(wú)線適配器，USB無(wú)線適配器再將點(diǎn)數(shù)傳送給PC或pad程序。無(wú)線電子骰子和USB無(wú)線適配器之間使用802. 15. 4網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，USB無(wú)線適配器和PC或pad之間使用USB接口進(jìn)行通信。參閱圖2，本發(fā)明的無(wú)線電子骰子由一個(gè)中空殼體和一塊電路板組成，電路板設(shè)置在中空殼體內(nèi)，電路板由一個(gè)帶有無(wú)線射頻模塊的低功耗微控制器及一個(gè)重力加速度傳感器組成，使用鈕扣電池供電，低功耗微控制器和重力加速度傳感器之間采用I2C接口進(jìn)行通信；
軟件部分使用IEEE 802. 15. 4協(xié)議作為物理層和鏈路層模型，并在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了應(yīng)用層功能。軟件功能均在低功耗微控制器中實(shí)現(xiàn)。給鈕扣電池充電，到達(dá)無(wú)線電子骰子的低功耗微控制器的工作電壓后，無(wú)線電子骰子開(kāi)始工作。首先，無(wú)線電子骰子進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)ID為0x8001(該值可以改變)、網(wǎng)絡(luò)信道為26(該值可以改變)的IEEE 802. 15. 4網(wǎng)絡(luò)，并生成一個(gè)16位的隨機(jī)數(shù)作為自己的網(wǎng)絡(luò)地址。由于無(wú)線電子骰子是電池供電，所以為了節(jié)約電量，無(wú)線電子骰子將進(jìn)入睡眠模式。當(dāng)用戶拋擲無(wú)線電子骰子時(shí)，重力加速度傳感器檢測(cè)到翻轉(zhuǎn)，就會(huì)發(fā)送中斷信號(hào)給低功耗微控制器，該微控制器從睡眠中醒來(lái)，并設(shè)定一個(gè)定時(shí)IOOms的定時(shí)器。如果定時(shí)器到時(shí)之前微控制器又收到了一個(gè)從重力加速度傳感器傳來(lái)的中斷信號(hào)，則微控制器重新設(shè)定定時(shí)器，即從此刻開(kāi)始定時(shí)100ms。當(dāng)定時(shí)器到時(shí)后，微控制器讀取N次重力加速度傳感器的X軸、y軸、Z軸的加速度值，如果某個(gè)軸加速度的第一次和第N次的差值小于V，則判斷無(wú)線電子骰子的拋擲過(guò)程已經(jīng)結(jié)束了，微控制器就讀取重力加速度傳感器的點(diǎn)數(shù)，并發(fā)送給USB無(wú)線適配器。如果三個(gè)軸加速度的第一次和第N次的差值都不小于V，則判斷骰子的拋擲過(guò)程還未結(jié)束，不發(fā)送任何信息給USB無(wú)線適配器。無(wú)論哪種情況，無(wú)線電子骰子都將返回睡眠模式。無(wú)線電子骰子發(fā)送給USB無(wú)線適配器的消息中除了當(dāng)前的點(diǎn)數(shù)外，還有自己的擴(kuò)展地址(全球唯一的ID)及當(dāng)前電池剩余電量。骰子發(fā)送消息之前先使用AES算法將消息加密。參閱圖3，本發(fā)明的USB無(wú)線適配器由一個(gè)塑料外殼和一塊電路板組成，電路板設(shè)置于塑料外殼內(nèi)，電路板由一個(gè)帶有無(wú)線射頻模塊的低功耗微控制器及一個(gè)USB轉(zhuǎn)串口芯 片組成，使用USB供電，低功耗微控制器和USB轉(zhuǎn)串口芯片之間采用UART接口進(jìn)行通信。軟件部分使用IEEE 802. 15. 4協(xié)議作為物理層和鏈路層模型，并在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了應(yīng)用層功能。軟件功能均在微控制器中實(shí)現(xiàn)。USB無(wú)線適配器插入PC或pad后,PC或pad通過(guò)USB接口為其供電。USB無(wú)線適配器不會(huì)自動(dòng)加入網(wǎng)絡(luò)，也不進(jìn)入睡眠模式。用戶通過(guò)PC或pad用戶交互程序向USB無(wú)線適配器發(fā)送命令啟動(dòng)USB無(wú)線適配器、進(jìn)入配對(duì)狀態(tài)、查看配對(duì)表、取消配對(duì)、退出配對(duì)狀態(tài)、關(guān)閉USB無(wú)線適配器。USB轉(zhuǎn)串口芯片能夠在PC或pad上實(shí)現(xiàn)一個(gè)虛擬串口，使得USB無(wú)線適配器和PC或pad在硬件上通過(guò)USB接口連接，但在軟件上使用串口通信。收到啟動(dòng)USB無(wú)線適配器命令后，USB無(wú)線適配器將加入網(wǎng)絡(luò)，ID為0x8001、網(wǎng)絡(luò)信道為26的IEEE 802. 15. 4網(wǎng)絡(luò)，并選擇0x0000作為自己的網(wǎng)絡(luò)地址。收到進(jìn)入配對(duì)狀態(tài)命令后，USB無(wú)線適配器將進(jìn)入配對(duì)狀態(tài)，此時(shí)USB無(wú)線適配器將會(huì)把所有無(wú)線電子骰子發(fā)送的消息都發(fā)送給PC或pad用戶交互程序。收到查看配對(duì)表命令后，USB無(wú)線適配器將會(huì)把自己flash中的配對(duì)表發(fā)送給PC或pad用戶交互程序。收到取消配對(duì)命令后，USB無(wú)線適配器將會(huì)把PC或pad用戶交互程序指定的某條配對(duì)信息從配對(duì)表中刪除。收到退出配對(duì)狀態(tài)命令后，USB無(wú)線適配器將會(huì)退出配對(duì)狀態(tài)，用戶可以選擇是否把新的配對(duì)表寫(xiě)入flash，此時(shí)USB無(wú)線適配器只會(huì)把位于配對(duì)表中的無(wú)線電子骰子發(fā)送的消息發(fā)送給PC或pad用戶交互程序。收到關(guān)閉USB無(wú)線適配器消息后，USB無(wú)線適配器將不再把接收到的消息發(fā)送給PC或pad用戶交互程序。接收到無(wú)線電子骰子發(fā)送的消息后，USB無(wú)線適配器首先使用AES算法進(jìn)行解密。如果USB無(wú)線適配器在配對(duì)狀態(tài)，則將消息發(fā)送給PC或pad用戶交互程序，如果USB無(wú)線適配器不在配對(duì)狀態(tài)，則查看配對(duì)表，判斷發(fā)送消息的無(wú)線電子骰子的擴(kuò)展地址是否在配對(duì)表中，如果在，就發(fā)送消息給PC或pad用戶交互程序，否則，就忽略這個(gè)消息。配對(duì)表中存有與該USB無(wú)線適配器配對(duì)過(guò)的無(wú)線電子骰子的擴(kuò)展地址。配對(duì)表一共能夠存儲(chǔ)三個(gè)這樣的地址，即一個(gè)USB無(wú)線適配器能與三個(gè)骰子配對(duì)。
實(shí)施例
無(wú)線電子骰子通電后進(jìn)入ID為0x8001、網(wǎng)絡(luò)信道為26的IEEE 802. 15. 4網(wǎng)絡(luò)，并生成一個(gè)16位的隨機(jī)數(shù)作為自己的網(wǎng)絡(luò)地址。然后進(jìn)入睡眠狀態(tài)。拋擲無(wú)線電子骰子，重力加速度傳感器檢測(cè)到轉(zhuǎn)動(dòng)后，發(fā)送中斷信號(hào)給微處理器，微處理器從睡眠中醒來(lái)，然后設(shè)置定時(shí)器定時(shí)100ms。如果定時(shí)器到時(shí)之前微控制器又收到了一個(gè)從重力加速度傳感器傳來(lái)的中斷信號(hào)，則微控制器重新設(shè)定定時(shí)器，即從此刻開(kāi)始定時(shí)100ms。當(dāng)定時(shí)器到時(shí)后，微控制器讀取20次重力加速度傳感器的X軸、y軸、z軸的加速度值，如果某個(gè)軸加速度的第一次和第20次的差值小于0x0100，則判斷骰子的拋擲過(guò)程已經(jīng)結(jié)束了，微控制器就讀取重力加速度傳感器的點(diǎn)數(shù)，并發(fā)送給USB無(wú)線適配器。如果三個(gè) 軸加速度的第一次和第20次的差值都不小于0x0100，則判斷骰子的拋擲過(guò)程還未結(jié)束，不發(fā)送任何信息給USB無(wú)線適配器。無(wú)線電子骰子發(fā)送給USB無(wú)線適配器的消息格式如下。
Octet*! I 2 Γ Γ 2 Γ 2 I 2 Γ~I~I I Γ~2 Γ 2 "
S mmmmm源&絡(luò)載荷源擴(kuò)展點(diǎn)數(shù)電量
制域列號(hào) pan 地址地址類型地址 ID
頭部I載#無(wú)線電子骰子發(fā)送消息之前先使用AES算法將載荷部分加密。定時(shí)器到時(shí)事件處理完畢后，無(wú)線電子骰子將返回睡眠模式。USB無(wú)線適配器插入PC后，首先配置串口，然后從flash中讀出配對(duì)表。然后等待PC用戶交互程序的命令或無(wú)線電子骰子發(fā)送消息。接收到無(wú)線電子骰子發(fā)送的消息后，USB無(wú)線適配器首先進(jìn)行AES解密。如果此時(shí)USB無(wú)線適配器處于配對(duì)狀態(tài)，那么USB無(wú)線適配器就將這個(gè)骰子的擴(kuò)展地址存入臨時(shí)配對(duì)表中，并向PC用戶交互程序發(fā)送字符串“AT&索引&擴(kuò)展地址&點(diǎn)數(shù)&電量”。如果此時(shí)USB無(wú)線適配器不處在配對(duì)狀態(tài)，那么USB無(wú)線適配器就判斷這個(gè)骰子的擴(kuò)展地址是否在配對(duì)表中，如果在，就向PC用戶交互程序發(fā)送字符串“AT&擴(kuò)展地址&點(diǎn)數(shù)&電量”，否則，就忽略這個(gè)消息。PC用戶交互程序收到USB無(wú)線適配器發(fā)送的消息后，將在游戲界面上顯示當(dāng)前骰子的點(diǎn)數(shù)及其電池電量。另外PC用戶交互程序還可以發(fā)送命令給USB無(wú)線適配器，命令定義如下。I)啟動(dòng)USB無(wú)線適配器
權(quán)利要求
1. 一種無(wú)線電子骰子游戲系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于該方法包括以下具體步驟 a、設(shè)置無(wú)線電子骰子 無(wú)線電子骰子由一個(gè)中空殼體和一塊電路板組成，電路板設(shè)置在中空殼體內(nèi)，中空殼體表面分別設(shè)有不同點(diǎn)數(shù)，電路板由一個(gè)帶有無(wú)線射頻模塊的低功耗微控制器及一個(gè)重力加速度傳感器組成，使用鈕扣電池供電，低功耗微控制器和重力加速度傳感器之間采用I2C接口進(jìn)行通信； b、設(shè)置USB無(wú)線適配器 USB無(wú)線適配器由一個(gè)塑料外殼和一塊電路板組成，電路板設(shè)置于塑料外殼內(nèi)，電路板由一個(gè)帶有無(wú)線射頻模塊的低功耗微控制器及一個(gè)USB轉(zhuǎn)串口芯片組成，使用USB供電，低功耗微控制器和USB轉(zhuǎn)串口芯片之間采用UART接口進(jìn)行通信；C、設(shè)置輔助設(shè)備 采用PC或pad為輔助設(shè)備； d、通訊方式 無(wú)線骰子與USB無(wú)線適配器之間采用802. 15. 4網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信;USB無(wú)線適配器與電子設(shè)備之間采用USB接口進(jìn)行通信；e、實(shí)施游戲 1、通電后，無(wú)線電子骰子進(jìn)入802.15.4網(wǎng)絡(luò)；USB無(wú)線適配器連接輔助設(shè)備后，收到用戶的啟動(dòng)命令后，再加入802. 15.4網(wǎng)絡(luò)； 、用戶拋擲無(wú)線電子骰子，重力加速度傳感器發(fā)送中斷信號(hào)給低功耗微控制器，該微控制器執(zhí)行感應(yīng)算法，計(jì)算無(wú)線電子骰子動(dòng)作、點(diǎn)數(shù)，并將結(jié)果通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給USB無(wú)線適配器； iii、USB無(wú)線適配器的配對(duì)將所收到的無(wú)線電子骰子發(fā)送的消息傳遞給PC或pad用戶交互程序，以顯示給用戶；用戶決定與哪些無(wú)線電子骰子配對(duì)，然后發(fā)送命令給USB無(wú)線適配器，USB無(wú)線適配器將確定配對(duì)的無(wú)線電子骰子的唯一 ID寫(xiě)入flash ； f、所有通過(guò)802. 15. 4網(wǎng)絡(luò)傳遞的消息進(jìn)行AES加密。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于所述微控制器執(zhí)行感應(yīng)算法是無(wú)線電子骰子每拋擲一次，重力加速度傳感器檢測(cè)到后，便發(fā)送一次中斷信號(hào)給低功耗微控制器，低功耗微控制器便設(shè)置一次定時(shí)器，當(dāng)定時(shí)器到時(shí)后，低功耗微控制器讀取N次重力加速度傳感器的X軸、y軸、z軸的加速度值，若某個(gè)軸加速度的第一次和第N次的差值小于V，則判斷無(wú)線電子骰子的拋擲過(guò)程結(jié)束，低功耗微控制器讀取重力加速度傳感器的點(diǎn)數(shù)即無(wú)線電子骰子的點(diǎn)數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種無(wú)線電子骰子游戲系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，該方法包括設(shè)置無(wú)線電子骰子、USB無(wú)線適配器和PC或pad，無(wú)線電子骰子是可拋擲的實(shí)際骰子，USB無(wú)線適配器是插在PC或pad上的接收設(shè)備。當(dāng)用戶將無(wú)線電子骰子拋擲完畢后，無(wú)線電子骰子能夠檢測(cè)到當(dāng)前的點(diǎn)數(shù)，然后通過(guò)IEEE802.15.4無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將點(diǎn)數(shù)發(fā)送給USB無(wú)線適配器，USB無(wú)線適配器再將點(diǎn)數(shù)傳送給PC或pad用戶交互程序。無(wú)線電子骰子和USB無(wú)線適配器之間使用802.15.4網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，USB無(wú)線適配器和PC或pad之間使用USB接口進(jìn)行通信。本發(fā)明可使用戶拋擲實(shí)際的骰子，但游戲的其他過(guò)程均在電子設(shè)備PC或pad上實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)A63F13/00GK102772896SQ201210206850
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月21日
發(fā)明者沈建華, 邢詩(shī)寧 申請(qǐng)人:華東師范大學(xué)