基于 linux 下的网络型五子棋

基于linux下的网络型五子棋 嵌入式课程设计之

涉及提纲 • 基于linux下的网络型五子棋系统简介 • MiniGUI下的窗口、菜单及消息框的介绍 • 本地人人对抗 • 人机对抗 • 网络人人对抗

系统介绍 通过嵌入式系统平台上的触摸屏和LCD屏实现本地人人对抗、人机对抗和联网人人对抗三种模式的五子棋，并伴随着优雅的音乐，以增强娱乐性。

硬件平台 • 基于intel 公司的xscale PXA272实验平台

功能： • 本地人人对抗在嵌入式平台上，基于触摸屏进行人与人之间的对抗。 • 人机对抗添加相应的人工智能算法，实现人与嵌入式平台之间对抗的功能。 • 网络人人对抗基于tcp/ip的网络间对抗

涉及技术： Linux系统开发、MiniGui图形界面开发技术、搭建局域网络、socket网络编程技术、多线程技术、串口操作、音视频播放技术，人工智能算法。

MiniGUI概述 • 面向嵌入式系统和实时系统的用户界面支持系统 • 完备的多窗口机制 • 对话框和预定义的控件类 • 事件驱动机制 • 多字符多字体支持

MiniGUI运行模式 • MiniGUI-Threads：可在不同线程中建立多个窗口，但这些窗口均在一个进程中或地址空间中运行 • MiniGUI-Lite：每个程序是单独的进程，每个进程可创建多个窗口 • MiniGUI-Standalone：可以独立进程方式运行，不需多线程的支持

主窗口 • MiniGUI中的主窗口没有窗口类的概念，应通过初始化一个MAINWINCREATE结构，然后调用CreateMainWindow函数来创建一个主窗口 • HWND hMainWnd; • MAINWINCREATE CreateInfo; • CreateInfo.dwStyle=… • …… • hMainWnd = CreateMainWindow (&CreateInfo);

主窗口的销毁 • 1）关闭主窗口 • 2）主窗口过程接收到MSG_CLOSE消息 • 3）处理如下： case MSG_CLOSE: DestroyMainWindow(hWnd); PostQuitMessage(hWnd); return 0; • 4) while(GetMessage(&Msg,hMainWnd)) { ... } • DestroyMainWindow销毁一个主窗口，但不会销毁主窗口所使用的消息队列以及窗口对象本身。 • 因此，应用程序要在线程或进程的最后使用MainWindowCleanup最终清除主窗口所使用的消息队列以及窗口对象本身。

菜单 • 菜单通常依附于窗口中（称为普通菜单），或者以独立的、可弹出形式出现（称为弹出式菜单）。主要是提供给用户一种快捷选择的方式。

创建普通菜单 • 在程序中，我们首先要建立菜单，然后将菜单句柄传递给创建主窗口的函数。当主窗口显示出来时，我们创建的菜单将会在标题栏下显示出来。当用户用鼠标激活菜单并选择了菜单项后，该菜单所依附的窗口会收到MSG_COMMAND消息。 • 菜单创建需要两个过程： • 建立菜单栏； • 建立菜单栏中各个菜单的子菜单。

HMENU createpmenuabout_chess(void) • { • HMENU hmnu; • MENUITEMINFO mii; • memset (&mii, 0, sizeof(MENUITEMINFO)); • mii.type = MFT_STRING; • mii.id = 0; • mii.typedata = (DWORD)"About"; • hmnu = CreatePopupMenu (&mii); • memset (&mii, 0, sizeof(MENUITEMINFO)); • mii.type = MFT_STRING ; • mii.state = 0; • mii.id = GAME_ABOUT; • mii.typedata = (DWORD)"About Gobang"; • InsertMenuItem(hmnu, 3, TRUE, &mii); • return hmnu; • }

MessageBox的函数说明 • 消息框是用于给用户一些提示或警告的主窗口，属于内建的对话框类型。 • 函数原型为int GUIAPI MessageBox (HWND hParentWnd, const char* pszText, const char* pszCaption, DWORD dwStyle) • 这个函数是可以显示带有几个按钮的消息框，程序可以通过用户点击不同的按钮来获得不同的返回值，从而进行一些操作。其中HWND hParentWnd为主窗口的句柄，const char* pszText为显示在消息框中的文字提示信息，const char* pszCaption为消息框的名称，DWORD dwStyle为消息框的类型，例如有几个按钮等。

本程序中的一个消息框函数举例 • MessageBox(hwnd, "New game? Vs Computer!", "Gobang", MB_OK | MB_OKCANCEL | MB_ICONQUESTION) == IDOK

Game菜单举例 New game? Vs Human! New game? Vs Computer! Online game? Are you sure to quit?

人人对战（在嵌入式平台上，基于触摸屏进行 ） • 首先选择开始游戏，进入人人对战模式，然后黑子和白子依次按照顺序落子，每一方落子之后，会进行相应的判断，在此子的八个方向上有没有连续的五个同色棋子，如果有则此方获胜，显示相应的提示信息，游戏结束。如果没有，则对方继续落子，直到一方获胜为止。

在本程序的此模式下设有悔棋的功能，具体函数流程图如下：在本程序的此模式下设有悔棋的功能，具体函数流程图如下：否‘ 是是否

人机对战中的电脑智能 • 人机对战模式中，电脑的人工智能是本项目中算法的难点，怎样平衡功守，让电脑的下棋不至于象傻瓜一样，并有一定的进攻性，有许多要考虑的情况。 • 以攻为主，功守兼备

总体流程 人下棋是人方胜利宣布人方胜利否扫描整个棋盘，找最高优先级在适当位置下子

棋局分析 此优先级可设置成1（最高）

棋局分析 优先级也是1

棋局分析 优先级为2

背景音乐的添加 • Exec函数族 • Int execl(const char *path,const char *arg,…) • const char *path 参数是路径名 • path,const char *arg 为参数列表 • execl("/host/madplay","madplay","fuyu.mp3")

背景音乐的添加 • 最初打算用多线程 • 结果。。。死机 • 线程间的资源占用问题 • 用多进程实现。 • if(fork()==0) { execl("/host/madplay","madplay","fuyu.mp3"); exit(0); }

网络人人对抗发表流程 • 搭建网络连接 • 本方下棋并发送棋子信息 • 接收棋子信息并处理

搭建网络连接 • 服务器端： • 客户端：

服务器端 • 首先服务器端程序创建了一个永久的套接口监听服务请求；当客户机连接到服务器时，就建立了一个临时套接口。每次客户机连接到服务器，一个临时套接口就在客户机和服务器之间打开。接下来的数据既支持为客户连接创建的永久套接口，又支持临时套接口： struct sockaddr_in my_addr; struct sockaddr_in their_addr; int sin_size;

首先创建一个socket通信，并获得socket描述符： sock_fd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0); • 接下来填写结构sockaddr_in必要的域sin： my_addr.sin_family=AF_INET; my_addr.sin_port = htons(MYPORT); my_addr.sin_addr.s_addr = 0; bzero(&(my_addr.sin_zero),8); • 下面我们可以使用函数bind将套接口和端口2000连在一起： bind(sock_fd,(struct sockaddr *)&my_addr,sizeof(struct sockaddr)

最后我们开始监听连接到2000端口的新套接口：（服务器端使用）最后我们开始监听连接到2000端口的新套接口：（服务器端使用） listen(sock_fd,BACKLOG) ; • new_fd用来接收客户端的socket连接，服务器端的程序会一直阻塞到有一个客户程序发出了连接. 其返回值则作为新的socket处理代码，供send,recv函数使用。 new_fd = accept(sock_fd,(struct sockaddr*)&their_addr,&sin_size); • 当该调用成功返回后，我们即建立起来了网络连接。

客户端 • 为了监听服务器端的发送服务请求，客户端建立了一个临时套接口，以下的数据是用来建立临时套接口与服务器的连接: int sock_fd; struct sockaddr_in their_addr; • 客户端程序必须知道主机的IP地址，当我们知道主机的IP地址后，就可以对结构sockaddr_in中的数据pin赋值： their_addr.sin_family=AF_INET; their_addr.sin_port = htons(MYPORT); their_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.0.2"); bzero(&(their_addr.sin_zero),8);

建立与主机进行套接口连接的工作已经准备就绪：建立与主机进行套接口连接的工作已经准备就绪： sock_fd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0); • 最后我们使用该套接口连接到主机： connect(sock_fd,(struct sockaddr *)&their_addr,sizeof(struct sockaddr) ; • 当服务器忙，本次调用可能会阻塞（等待）。当对connect的调用成功返回时，我们就完成了网络的连接。 • 当我们建立好网络连接后，服务器端和客户端就可以互相通信了。

服务器端 socket-->bind-->listen-->accept--> recv、send • 客户端 socket-->connect--> recv、send

服务器端和客户端建立网络连接示意图

本方下棋并发送棋子信息 • 搭建好网络连接以后，我们就可以开始网络人人对抗游戏。在此，我们默认服务器端执黑棋，客户端执白棋，并且默认开始网络人人对抗新游戏时，总是服务器端（执黑子者）先下子。在此我们需要定义一个网络标示位flag_online，用于提示和监视该哪方下子。在这个小模块中，服务器端和客户端原理基本一样，在此，我们仅以服务器端为例，首先，根据网络标示位flag_online来判断黑子是否能下子，若能下，则服务器端执黑棋下子。

当下子以后，程序进行判断，判断点击位置是否在有效范围内，若无效，则不绘棋子。当有效时，经计算后在相应的位置绘出黑子。此后，立即发送该黑子的信息（位置）。同是对方接收到该黑子的位置信息后，进行相应的处理，在第三部分详细说明。然后，调用棋子判断输赢算法，若黑子赢，给出提示信息，然后重新开始游戏。若黑子不赢，则置网络标示位flag_online = 0，此时，在等待对方下子，在对方下子之前，禁止黑子下子。

点击按键 N 允许黑子下 Y 拆分点击位置的x，y坐标 Y N 坐标是否有效发送该位置信息黑子是否赢 N Y 置标志位 flag_online=0 给出提示初始化棋盘退出下棋并发送下棋信息流程图信息

接收棋子信息并处理 • 线程：是在共享内存空间中并发的多道执行路径，他们共享一个进程的资源，如文件描述符和信号处理。线程能够检查程序中潜在的并行性，能够找出同时执行的任务。我们知道linux的进程模型已经提供了执行多个进程的能力，因而已经可以进行并行或并发编程。但是线程能够让你对多个任务的控制程度更好，使用的系统资源更少，因为一个单一的资源，可以由多个线程共享。在拥有多个CPU的系统上，多线程应用会比用多个进程实现的应用执行的速度更快。综上所述我们采用了多线程技术。

MSG_MY消息响应 接收对方信息线程在本方棋盘显示 N 是否接收到数据对方是否赢棋 Y flag_online = 1 给出提示信息初始化棋盘发送消息给主线程等待本方下子 MSG_MY消息响应流程图接收对方信息线程流程图接收棋子信息并处理流程图

基于 linux 下的网络型五子棋