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游戲功能：
游戲界面由4×4的16個方格組成，每個方格中可以存放一個數字。玩家通過操縱Basys3開發(fā)板的上下左右四個方向鍵和中央的reset鍵，控制方格中的數字移動。界面由VGA和Pmod接口oled兩種方式顯示。游戲成功時顯示笑臉，失敗時顯示骷髏。
游戲過程中，玩家每按動一次方向鍵，所有數字按照這個方向移動一次，該方向上相鄰相同的數字合并為原來的2倍，并在反方向隨機生成一個新的數字。玩家目標是在游戲中拼出2048或更高的數字，即為游戲成功。
DIY動手指南：
Step1：材料準備
硬件：
Basys3開發(fā)板
VGA連接線以及VGA顯示器
（可選）sh1106驅動的oled顯示屏一塊
軟件：
Vivado 2016.2
Step2：系統框架
系統主要由以下幾個模塊構成，游戲主狀態(tài)機、游戲數據寄存器{S16}、移動模塊move、隨機產生模塊gen、隨機數生成器ran、VGA驅動模塊和oled驅動模塊。
Step3：程序設計
接下來分模塊進行分析。
1、按鍵去抖
對每個按鍵設計了一個32位長的FIFO，按鍵值從低位進入直至高位溢出。每過10ms，FIFO被完全刷新一次，只有當32位為FFFFFFFFh時認為輸入為1，00000000h時認為輸入為0。
2、游戲數據寄存器
用4×4=16個4bit寄存器，存放16個格子中的數據，記為{S16}，以【log2對數】形式存放。即如果格子中是512，則存放9；如果格子中是128，則存放7。特例是0用0來存放。這種存放的特點是，可以節(jié)約寄存器數量，而且原本的加法128+128=256可以用加1來表示：7+1=8。寄存器位置定義如下：
3、游戲主狀態(tài)機
游戲主狀態(tài)機中，主要操縱數據寄存器{S16}的數值，通過對這個寄存器中數值的改變來實現游戲的進行。
狀態(tài)機分為4個狀態(tài)：檢測按鍵+移動，產生隨機數，游戲狀態(tài)檢測，游戲失敗死循環(huán)。
其中游戲狀態(tài)檢測時，檢查當前游戲是否已經結束或成功，如果成功，游戲不中斷，玩家可以繼續(xù)下去，如果已經結束，則跳入游戲失敗的死循環(huán)中，結束游戲。
4、移動邏輯組合電路
本游戲有4種移動方式，即上下左右，每次移動4條線，但本質都是相同的，只需要一個模塊即可完成。如下圖所示
move(i3,i2,i1,i0,o3,o2,o1,o0)
我們默認向右移動。（為什么呢？因為當我們調用這個模塊時，可以以各種方向調用：如果向右移動，則調用move(15,14,13,12)向右，如果向左移動，則調用move(12,13,14,15)向右即可，還可以調用move{15,11,7,3}向下，調用move{1,5,9,13}向上等等。）
那么向右移動時，用f3~f0判斷這四位是否為空，通過對f3~f0的16種情況的mux來決定輸出的值，如果有相同則合并后輸出。（其實這個模塊就是一個大mux）
例如，下圖所示，左圖右移后，變?yōu)橛覉D。
再例如：2,2,4,8右移后變?yōu)?,4,4,8，再右移變?yōu)?,0,8,8再右移變?yōu)?,0,0,16
5、隨機數生成器和隨機產生模塊
隨機數產生器為隨機產生模塊gen服務。隨機數生成器產生3組隨機數，分別為8bit，12bit和16bit。分別對應2空格、3空格和4空格的情況。例如，如果右移后的圖片如下圖所示，那么黃色格子里的2就是在最左列3空格情況下隨機產生的一個位置。
我們還是默認向右移動，那么最左邊的四個格子（15,11,7,3）即可交給gen，在空白出產生一個隨機位置的“2”。
這里需要注意的是，2048游戲中規(guī)定必須是“有效移動”后才產生一個數字，以杜絕有投機的玩家一直按同一個方向鍵可以作弊的情況。這一邏輯只需要對上一步中move前后做一下對比即可。
6、VGA顯示模塊
640×480分辨率，25MHz的時鐘信號。
其中掃描時，將VGA坐標的后兩位[1:0]舍去，即可將640×480像素變?yōu)?60×120的色塊。
（注：源碼中的VGA畫圖一段和oled畫圖一段看上去很復雜，其實是畫點的方式比較奇怪，兩種畫法都是先將132x64的點陣水平劃分為8條，每條8行，再以每列為1個byte的方式畫出來。。。那么為什么要這么復雜呢？因為oled的sh1106驅動就是這么要求的，我先做了oled，后面vga就直接引用了~）
Step4：演示見視頻~
