擲骰子遊戲自古就受到人們的喜愛。蛇爬梯子、大富翁、雙骰子、雙陸棋等是全世界玩家最多的遊戲。
早期電子骰子是一個亂數產生電路，主要器件是IC-555計時器，周邊連接繁雜的線路。那時的電子骰子雖然能夠公平地產生1-6的點數，但是不能給玩家帶來擲骰子的感覺。
| 圖1 : 小巧的實體電子骰子設計將會為擲骰子遊戲帶來無限的商機。(source : NoveltyStreet) |
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為了讓這些遊戲在今天更好玩，提升玩家的遊戲體驗，我們可以開發一個小巧的實體電子骰子，能夠向手機、平板、顯示幕等主機設備無線發送點數，這一設計將會為擲骰子遊戲帶來無限的商機。
新款電子骰子採用意法半導體(ST)的加速度感測器LIS3DH、低能耗藍牙(BLE)處理器BlueNRG-MS或Wi-Fi模組SPWF01SAx和微控制器以及相關的充電電路。
工作原理
電子骰子的工作原理很簡單，投擲點數取決於加速度感測器的方向。骰子裡的加速度感測器利用加速度感測器的X、Y、Z三軸的數值和下圖中的查閱資料表(圖1)來確定方向朝上的數位。微控制器讀取數位資訊並通過BLE/Wi-Fi發給主機(手機或平板)，主機收取數位並處理遊戲邏輯。
校準加速度感測器也很容易，既可以通過安卓設備向骰子發送一條命令也可以通過搖骰子進行校準。校準是對電子產品因長時間使用而累積的偏移量進行修正的過程。在這種情況下，每個軸都需要校準，偏移計算結果保存在微控制器快閃記憶體內，當打開骰子的電源時，這個偏移值就會被應用。
表1: 加速度感測器表示骰子輸出
骰子上面的數字 ** |
加速度感測器“X”軸輸出，單位g
( g = 9.8 m/s2 ) |
加速度感測器“Y”軸輸出，單位g
( g = 9.8 m/s2 ) |
加速度感測器“Z”軸輸出，單位g
( g = 9.8 m/s2 ) |
1 |
0 |
0 |
-1 |
2 |
0 |
1 |
0 |
3 |
-1 |
0 |
0 |
4 |
0 |
-1 |
0 |
5 |
1 |
0 |
0 |
6 |
0 |
0 |
1 |
**加速度感測器軸參考點是根據圖1的骰子設置的。
| 圖2 : 骰子與骰子遊戲通過無線通訊(BLE 或Wi-Fi)技術傳輸資料。 |
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上圖顯示了骰子將當前的點數“6”和“5”發送到智能手機/平板電腦的順序步驟(1, 2, 3)。如果使用藍牙通信，骰子通過藍牙協議棧的GAP和GATT兩個協定發送資料。GAP協定用於初始化協定棧，建立與手機的連接通道，而GATT協議則定義智慧藍牙發送叫做“屬性”的數據(骰子點數、校準命令等)。該協定生成相關的加速度感測器服務，骰子點數通過該服務發送出去。
如果是Wi-Fi通信，骰子固件連接到AP(接入點)，作為通訊端客戶機，嘗試連接遠端通訊端伺服器。遠端設備上的服務程式和骰子連接到同一個AP點，監聽骰子用指定埠號發送的任何資料。在連接建成後，骰子固件向通訊端寫資料，遠端設備接收資料，並據此處理遊戲邏輯。遠端設備名稱/IP位址可以在骰子固件內配置。
結論
電子骰子可用於很多手機和平板遊戲軟體。電子骰子還廣泛用於高科技娛樂場所，因為這些地方多數遊戲都離不開擲骰子。如果在骰子裡植入語音播報器，骰子就會在停止運動後自動播報骰子點數，並將資料發送到遠端設備，這對弱視群體是一個很大的幫助。使加速度感測器與骰子的面垂直，還可以將這個設計改成N面的骰子。
（Rosarium Pila, Saurabh Rawat, Salil Jain任職於STMicroelectronics Pvt. Ltd India）
參考文獻
1.http://www.st.com/content/st_com/en/products/wireless-connectivity/bluetooth-bluetooth-low-energy/bluenrg-ms.html
2.http://www.st.com/content/st_com/en/products/wireless-connectivity/wi-fi/spwf01sa.html
3.http://www.st.com/content/st_com/en/products/microcontrollers/stm32-32-bit-arm-cortex-mcus.html?querycriteria=productId=SC1169
4.http://www.st.com/content/ccc/resource/technical/document/application_note/cc/22/7c/e1/17/26/4a/37/DM00127351.pdf/files/DM00127351.pdf/jcr:content/translations/en.DM00127351.pdf
