Игра на OLED: Flappy Bird за сотню строк

Flappy Bird на ATtiny85 — восемь килобайт флеша, 512 байт ОЗУ и пять-шесть свободных ножек — остаётся моим любимым доказательством того, что игре нужны не гигагерцы, а три вещи: состояние, таймер и одна кнопка. Клоны на SSD1306 живут на каждом втором сайте про Arduino не случайно: экран за двести рублей, кнопка, четыре провода — и вечер гарантирован. Моя версия на Uno пережила дачный вечер втроём: рекорд держался на четырнадцати трубах, спор о честной гравитации — до часу ночи. Строк в том скетче было сто двадцать — сотня с хвостом, как в заголовке урока.

Что собираем: птица у левого края, трубы едут справа налево со щелью на случайной высоте, счёт в шапке, столкновение — game over с экраном итогов и рестартом по кнопке. Прыжок — кнопка на D2 с INPUT_PULLUP: та самая классическая схема с подтяжкой, никаких новых деталей в макетку добавлять не придётся.

OLED для игры — принципиальный выбор, а не привычка: пиксель переключается за микросекунды, следа за движущейся точкой не остаётся, тогда как вязкие кристаллы LCD тянут за кадром серый шлейф — сравнение экранов я делал отдельным уроком. Плюс буферная модель: кадр собирается в ОЗУ и уходит одной посылкой.

Отсюда же — арифметика того легендарного ATtiny85: в его 512 байтах ОЗУ целый кадр SSD1306 физически не помещается — буфер один стоит 1024 байта, поэтому тамошние клоны рисуют постранично, частями. На Uno буфер влезает целиком, но съедает половину SRAM, а сверху просит String-конкатенации для счёта — держите строки короткими и не плодите их в loop без нужды.

Вся физика — два числа и одна строка арифметики. Позиция y и вертикальная скорость v; каждый кадр скорость растёт на гравитацию, позиция — на скорость: v = v + G, затем y = y + v / 10. Прыжок — одномоментная установка скорости в минус: v = -45, минус четыре с половиной пикселя за кадр. При кадре 60 мс и гравитации +0.3 пикселя за кадр в квадрате апогей наступает через пятнадцать кадров — около секунды, высота прыжка выходит тридцать четыре пикселя, чуть больше половины экрана. Числа стартовые, не священные: крутите их первыми — ощущение игры меняется именно от них.

Скорость я храню в десятых долях пикселя — целым числом: −45 означает −4.5. Дроби в Arduino софтверные, на двадцати кадрах в секунду хватило бы и float, но целые десятые дают ровную предсказуемую арифметику без сюрпризов округления и с запасом по скорости на слабых платах — привычка, которую я заработал на метео-станции, где каждый проход loop считался.

Кнопка — по фронту, не по уровню: сравниваем текущее чтение с прошлым, и прыжок засчитывается один раз на нажатие, сколько бы оно ни длилось. Ловля по уровню — digitalRead(2) == LOW без памяти — отдаёт прыжок каждый кадр, пока кнопка зажата: птица прилипает к потолку. Фронт и дребезг здесь почти не страшны: лишний фронт в воздухе лишь чуть подхлестнёт взлёт, а на землю птицу он не вернёт.

Одна хитрость, которая спасает от потерь: кнопка опрашивается каждый проход loop, а физика — только раз в кадр. Нажатие между кадрами попадает в флаг-очередь: прыжок в очереди, применится на следующем кадре. Без этой очереди резкий тап за миллисекунду до пересчёта терялся бы молча — а в игре потерянный прыжок стоит партии и доверия к прибору.

Труба — вертикальный столбец с щелью: на пиксельном экране это два fillRect сверху и снизу от зазора, в текстовой версии симулятора — символ решётки во всех рядах, кроме двух рядов щели. Высота щели у меня — два игровых ряда из шести, вертикаль выбирается random(1, 5) на каждый новый пролёт. Скорость препятствий задаёт ритм: столбец влево раз в четыре кадра — при кадре 60 мс это один столбец за четверть секунды, весь пролёт экрана около пяти секунд; медленнее — скучно, быстрее — нервно, границу я нашёл только игрой, не расчётом.

Очки начисляются за проход: когда труба пересекает колонку птицы и уходит левее, счёт растёт на единицу — флаг counted не даёт начислить дважды за одну трубу. Столкновение — труба напротив птицы вне щели или пол; дальше смена состояния: экран GAME OVER крупным шрифтом, счёт и рекорд. Рекорд живёт в переменной до сброса питания — для вечного рекорда просится EEPROM, это отдельная тема. Рестарт — только после отпускания кнопки и нового нажатия: если принимать нажатие сразу, тот же тап, что убил птицу, мгновенно запустит новую партию. Автомат из двух состояний — частный случай конечного автомата на светофоре.

Про картинку в симуляторе — честно: движок не рисует пиксели, поэтому экран там собран из символов — O это птица, решётка это трубы, точки это воздух. Вся логика — физика, счёт, состояния, рестарт — та же, что на плате, до последнего знака равенства. Пиксельная версия через fillCircle и fillRect стоит в код-блоке выше, а правила движения примитивов я раскладывал в уроке про графику. Общее у обоих миров одно: полная перерисовка кадра и один display() в конце — без этого экран рвётся.

Про звук — последняя строка атмосферы, и тут важен тип зуммера. tone() умеет ноты только на пассивном пьезо-излучателе: частоту задаёт скетч, и мой прыжок — это щелчок 1400 Гц на 50 миллисекунд, а гибель — низкий тон 250 Гц на полсекунды. Активный зуммер пищит одну свою ноту от уровня HIGH и в этой игре только мешает: различить прыжок и гибель он не может. Пин у меня — D8, он же в макетке симулятора.

И про честность случайности щелей: random без посадки зерна повторяет одну и ту же серию после каждого сброса — партии станут копиями друг друга. Мне хватает randomSeed(analogRead(A0)) со свободного входа; полный разбор сида и его ловушек — в уроке про random и randomSeed. В симуляторе зерно не работает — движок сидит на браузерном генераторе, и серии там всегда новые, — но на плате без него никуда.

Игра собрана: прыжок по фронту, трубы на случайной высоте, счёт с флагом честности, экран итогов и аккуратный рестарт. В код-блоке — пиксельная версия для платы с разгоном шины до 400 кГц; в симуляторе вы уже сыграли партию-другую текстовой. Следующий шаг — рекорд в EEPROM, чтобы переживал выключение, и второй игрок на второй кнопке: движок у вас теперь есть.

Задание на плату: залейте пиксельную версию, найдите свои константы прыжка и гравитации — у меня после пары вечеров они осели на −5.5 и +0.3 при кадре 50 мс — и подпишите их маркером на корпусе. А дальше жанр снова сменит гравитация на приборы: следующий урок — панель из трёх датчиков на одном экране, где вместо труб будут зоны, ритмы обновления и борьба с хвостами старых цифр.