基于牛角棋的博弈電路系統(tǒng)設(shè)計
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2 牛角棋博弈系統(tǒng)硬件設(shè)計
本系統(tǒng)的處理器為NiosⅡ嵌入式軟核處理器。NiosⅡ是Altera公司提出的數(shù)字系統(tǒng)SoPC解決方案，使得處理器可配置到可編程邏輯器件之中，因此被稱為軟核處理器。NiosⅡ軟核處理器與常見的微控制器相似，它們都是在一個芯片上包含了處理器、存儲器、以及輸入／輸出電路等功能模塊。相對于微控制器，NiosⅡ軟核處理器最大的特點為它是一種軟核、可配置的系統(tǒng)。軟核表示處理器的目標(biāo)器件只有在下載設(shè)計文件后才具備處理器的功能；可配置意味著處理器系統(tǒng)的組成和性能可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。另外，系統(tǒng)還包含計時模塊和PLL分頻模塊，硬件系統(tǒng)主要包括NiosⅡ快速型內(nèi)核、SDRAM、三態(tài)橋(tristate bridge)cfi控制器、sysid和并行輸入輸出(pio)。對系統(tǒng)的各個模塊添加和配置完成之后，可以使用SoPC Builder自動配置各個模塊的的地址和系統(tǒng)的中斷。
3 測試結(jié)果
該設(shè)計采用的開發(fā)板為A1tera公司的DE2 FPGA開發(fā)板，板上的FPGA為CycloneⅡ系列，芯片的型號為EP2C35F672C2。
SoPC系統(tǒng)配置完成以后，在原理圖中將系統(tǒng)各個模塊的硬件系統(tǒng)進(jìn)行連接，生成硬件系統(tǒng)原理圖。之后，對系統(tǒng)進(jìn)行綜合、時序分析等操作，完成硬件系統(tǒng)的調(diào)試。接著對FPGA的引腳進(jìn)行鎖定，然后將硬件系統(tǒng)全編譯生成FPGA配置文件用于配置FPGA。在使用QuartusⅡ?qū)oPC系統(tǒng)硬件配置到FPGA之后即可在NiosⅡIDE中對系統(tǒng)的軟件進(jìn)行在線調(diào)試。
博弈樹的搜索最大層數(shù)設(shè)置為15層，對系統(tǒng)重新進(jìn)行編譯成功以后將FPGA配置文件和軟件一起下載到FPGA上進(jìn)行驗證，圖4為驗證過程中的一些局面。其中(a)為游戲開始時的局面，藍(lán)方2枚棋子和紅方棋子的棋位分別為11，10，0，圖中顯示的是十六進(jìn)制，此時機(jī)器等待用戶選擇走棋方；(b)為游戲過程中的一個局面，此時藍(lán)方2枚棋子和紅方棋子的棋位分別為9，6，4；(c)是游戲結(jié)束時的局面，此時紅子被藍(lán)子憋在牛角尖處無法移動，藍(lán)方獲勝，LEDG7閃亮。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/175910.htm
在SoPC系統(tǒng)中，設(shè)置的最大搜索層數(shù)為15層。從上面的結(jié)果可以看出，每個局面搜索時間最大為2 s，滿足系統(tǒng)設(shè)計是的性能要求：最大搜索深度大于10層；每個局面最大搜索時間最大不超過3 s。針對系統(tǒng)的智能性和速度方面的測試結(jié)果如表1所示。選10個人每人做10次實驗，共計100次實驗，對實驗結(jié)果進(jìn)行綜合分析得到數(shù)據(jù)如表1所示。
從上面結(jié)果可以看出：系統(tǒng)的智能性還有待提高，這主要是為了使系統(tǒng)搜索更快而降低搜索層數(shù)導(dǎo)致的結(jié)果。
4 結(jié)語
本文以牛角棋的博弈過程為研究載體，論述了機(jī)器博弈系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)過程。實驗結(jié)果表明本文方法具有較好的智能性和實時性。隨著現(xiàn)代集成技術(shù)的發(fā)展，F(xiàn)PGA的規(guī)模和速度不斷提高。更加豐富的邏輯資源和嵌入了RAM塊，使得利用FPGA技術(shù)設(shè)計復(fù)雜度很高的棋類博弈系統(tǒng)(如中國象棋)成為可能。
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