FPGAとESP32で動くPONG — MAX10で描くVGAゲーム

概要

（リポジトリの概要を300字程度で説明）

このプロジェクトは、Intel MAX10 FPGAとESP32マイコンを組み合わせて動作するPONGゲームの設計記録です。FPGA側はVGA信号の生成とピクセル毎のレンダリング（パドル・ボール・HPバー）をリアルタイムに行い、ESP32はゲームの状態更新（衝突判定、スコア計算、入力処理）を担当します。2つの入力ボタンがプレイヤー操作に使われ、ESP32はオブジェクト座標をUARTでFPGAに送信して表示を更新します。READMEには概観図やアーキテクチャ説明が含まれているものの、実際のHDLやESP32のソースはリポジトリに含まれていません。

リポジトリの統計情報

スター数: 1
フォーク数: 0
ウォッチャー数: 1
コミット数: 2
ファイル数: 2
メインの言語: 未指定

主な特徴

Intel MAX10 FPGAで640×480 @ 60HzのVGA出力を生成
ESP32がゲームロジック（衝突・スコア・入力）を処理しUARTで座標を送信
スコア表示をHPバーで視覚化したユニークな表現
学内向け最終プロジェクトとしての設計ドキュメントと図解を含む

技術的なポイント

（技術的な特徴や注目点を700字程度で説明）

本設計の要は「処理の分担」にあります。リアルタイムなピクセル描画はFPGAが得意とするため、VGAタイミング（水平/垂直同期、表示領域のカウント）とピクセルクロックをFPGAで安定して生成し、各ピクセル座標に対して描画対象かどうかを比較して表示を行います。ボールやパドルは単純な矩形スプライトとして扱い、現在の画面座標（x,y）と受信したオブジェクト座標を比較することで高速に可視化します。ESP32はMQTT等ではなくUARTを用いて座標やステータスを送る設計で、シリアル通信は低遅延かつ実装が容易なためマイコン＋FPGAの連携に適しています。ESP32側ではボタン入力のポーリング、物理シミュレーション（反射、速度更新）、HP/スコアの管理を行い、状態を定期的にFPGAへ送ることで画面更新が行われます。MAX10のようなFPGAは内部PLLで必要なピクセルクロックを生成できるため、640×480@60Hzのタイミング要件を満たしつつ、VGAのRGBビット幅や同期タイミングの設計により安定した表示が可能です。こうした分割はFPGA設計の規模を抑え、ソフトウェア側の改良でゲーム性を素早く調整できる利点があります。

プロジェクトの構成

主要なファイルとディレクトリ：

LICENSE: file
README.md: file

（注）リポジトリにはREADMEとライセンスのみが含まれており、HDL（VHDL/Verilog）やESP32のソース、配置図、回路図など実装コードは含まれていません。READMEにはシステムアーキテクチャの説明図や基本的な設計方針が載っています。

実装上の推奨・拡張案

HDLソース（VGAコントローラ、描画ロジック）を追加して再現可能性を高める
UARTプロトコル仕様（座標フォーマット、更新頻度、同期手順）を明文化
ESP32側ソフトを公開してボタン入力の処理やゲームループの詳細を示す
色深度やスプライト追加、音声出力（ブザー）などで演出を強化
FPGA上で簡易的なゲームロジックを実装して遅延評価や負荷分散を試す

まとめ

（総評を50字程度で）ハードウェア（FPGA）とソフト（ESP32）を適材適所で分担した教育向けの良い設計例。ただし実装コードは未公開。

リポジトリ情報：

名前: PONG-with-FPGA-and-ESP32
説明: For my ECE3700 final project at the U of U, we made a playable PONG with FPGA, two input buttons, and ESP32. We chose to display the score on the screen as “HP bars”.
スター数: 1
言語: null
URL: https://github.com/iceTo1/PONG-with-FPGA-and-ESP32
オーナー: iceTo1
アバター: https://avatars.githubusercontent.com/u/163844542?v=4