DE2-115 Lunar Lander

FPGA 登月小艇遊戲

本專案是一個基於 Altera DE2-115 開發板（Cyclone IV E FPGA） 的 登月小艇（Lunar Lander） 遊戲。
玩家需使用 紅外線遙控器 控制飛船，在有限燃料下抵抗重力、避開隨機生成的障礙物，並安全降落。

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目錄

• 專案簡介
• 硬體需求
• 遊戲玩法與操作
• 模組架構
• 安裝與編譯
• 難度設定
• 常見問題

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專案簡介

本專案使用 Verilog HDL 實作，包含完整的物理模擬與周邊硬體控制。

主要功能

• 物理引擎：模擬重力加速度、噴射推進反作用力與慣性
• 紅外線控制：支援 NEC 協定，含長按重複訊號（Repeat Code）處理
• VGA 顯示：640×480 解析度，顯示飛船、地形與障礙物
• LCD 狀態顯示：即時顯示燃料（Fuel）與遊戲狀態（Win / Fail）
• 隨機障礙物：使用 LFSR（線性回饋移位暫存器） 產生
• 難度分級：以指撥開關調整重力與安全降落速度
• LED 儀表板：LEDR / LEDG 即時顯示速度是否安全

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硬體需求

• FPGA 開發板：Terasic DE2-115（Cyclone IV EP4CE115F29C7）
• 顯示輸出：VGA 螢幕
• 輸入裝置：DE2-115 原廠紅外線遙控器（或其他 NEC 協定遙控器）
• 電源：12V DC Adapter

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遊戲玩法與操作

遊戲目標

控制飛船從螢幕上方緩慢降落至底部平台。
著陸時：

• 垂直速度必須低於「安全速限」
• 不可撞擊隨機生成的障礙物

控制方式（紅外線遙控器）

按鍵	功能說明
▲（CH+）	噴射推進（消耗燃料、產生向上推力）
◀（<<）	左移
▶（>>）	右移
MENU	重置遊戲（Win / Fail 畫面時使用）

狀態顯示

• VGA 螢幕：
  顯示飛船、地面、障礙物與結果文字（LANDED / GAME OVER）
• LCD 螢幕：

Fuel: 50
State: P

• State：I Idle / P Play / W Win / F Fail
• LED 儀表板：
• 綠燈亮：速度安全
• 紅燈亮：速度過快，需減速

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模組架構

檔案名稱	功能描述
lunar_lander.v	Top Module，連接所有子模組與 FPGA 腳位
Game_Control_Unit.v	遊戲核心（FSM、物理運算、碰撞偵測、燃料管理、LFSR）
IR_Receiver.v	NEC 紅外線解碼，支援 Repeat Code
LCD_Display.v	LCD 驅動與 ASCII 顯示
VGA_Controller.v	VGA 同步訊號與畫面繪製
SEG7_LUT.v	七段顯示解碼
Clock_Divider.v	50MHz → 25MHz（VGA）/ 60Hz（遊戲邏輯）

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難度設定

使用 SW[1:0] 指撥開關調整難度，HEX0 / HEX1 顯示設定值。

SW[1]	SW[0]	難度	重力	安全速限	障礙物
0	0	簡單	小（1）	寬鬆（8）	無
0	1	普通	小（1）	嚴格（5）	無
1	0	困難	小（1）	嚴格（5）	有
1	1	地獄	大（2）	極嚴（3）	有

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安裝與編譯

1. 開啟 Quartus II（建議 13.0sp1 以上）
2. 建立新專案，選擇裝置 EP4CE115F29C7
3. 將所有 .v 檔加入專案
4. 匯入 Pin Assignment（pins.csv）
5. 點擊 Start Compilation
6. 使用 Programmer 將 .sof 燒錄至開發板