基于牛角棋的博弈電路系統設計
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2 牛角棋博弈系統硬件設計
本系統的處理器為NiosⅡ嵌入式軟核處理器。NiosⅡ是Altera公司提出的數字系統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。軟核表示處理器的目標器件只有在下載設計文件后才具備處理器的功能；可配置意味著處理器系統的組成和性能可以根據需要進行調整。另外，系統還包含計時模塊和PLL分頻模塊，硬件系統主要包括NiosⅡ快速型內核、SDRAM、三態橋(tristate bridge)cfi控制器、sysid和并行輸入輸出(pio)。對系統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的中斷。
3 測試結果
該設計采用的開發板為A1tera公司的DE2 FPGA開發板，板上的FPGA為CycloneⅡ系列，芯片的型號為EP2C35F672C2。
SoPC系統配置完成以后，在原理圖中將系統各個模塊的硬件系統進行連接，生成硬件系統原理圖。之后，對系統進行綜合、時序分析等操作，完成硬件系統的調試。接著對FPGA的引腳進行鎖定，然后將硬件系統全編譯生成FPGA配置文件用于配置FPGA。在使用QuartusⅡ將SoPC系統硬件配置到FPGA之后即可在NiosⅡIDE中對系統的軟件進行在線調試。
博弈樹的搜索最大層數設置為15層，對系統重新進行編譯成功以后將FPGA配置文件和軟件一起下載到FPGA上進行驗證，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制，此時機器等待用戶選擇走棋方；(b)為游戲過程中的一個局面，此時藍方2枚棋子和紅方棋子的棋位分別為9，6，4；(c)是游戲結束時的局面，此時紅子被藍子憋在牛角尖處無法移動，藍方獲勝，LEDG7閃亮。本文引用地址：http://www.104case.com/article/175910.htm
在SoPC系統中，設置的最大搜索層數為15層。從上面的結果可以看出，每個局面搜索時間最大為2 s，滿足系統設計是的性能要求：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。針對系統的智能性和速度方面的測試結果如表1所示。選10個人每人做10次實驗，共計100次實驗，對實驗結果進行綜合分析得到數據如表1所示。
從上面結果可以看出：系統的智能性還有待提高，這主要是為了使系統搜索更快而降低搜索層數導致的結果。
4 結語
本文以牛角棋的博弈過程為研究載體，論述了機器博弈系統的設計和實現過程。實驗結果表明本文方法具有較好的智能性和實時性。隨著現代集成技術的發展，FPGA的規模和速度不斷提高。更加豐富的邏輯資源和嵌入了RAM塊，使得利用FPGA技術設計復雜度很高的棋類博弈系統(如中國象棋)成為可能。
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