🚀 라즈베리파이 IMU 게임 컨트롤러

I2C, GPIO, 쓰레드, 소켓 프로그래밍 기반의 실시간 멀티플레이 '우주선 피하기' 게임

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📌 프로젝트 개요

이 프로젝트는 ADXL345 IMU 센서와 GPIO 버튼을 이용한 모션 기반 게임 컨트롤러를 설계하고, 두 라즈베리파이 간 TCP 소켓 통신을 통해 실시간 경쟁 게임을 구현한 시스템입니다.
커널 드라이버, 디바이스 파일 제어, 쓰레드, ncurses 그래픽 등 시스템 프로그래밍의 핵심 요소를 종합적으로 활용하였습니다.

🎯 목표 및 동기

• 실제 디바이스 드라이버 및 시스템 콜 기반 프로그래밍을 경험하고자 함
• 쓰레드와 소켓, I/O 등의 시스템 자원을 직접 활용하는 임베디드 게임 시스템을 제작
• "재미있고 직관적인 리얼타임 시스템" 구현

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🕹️ 게임 설명: Space Escape

플레이어는 IMU 센서를 통해 우주선을 좌우로 조작하며 버튼으로 탄환 발사, 아이템 사용을 할 수 있습니다. 위에서 떨어지는 장애물(운석)이 바닥에 닿지 않도록 합니다.
또한 2인 멀티플레이 모드에서는 서로 점수를 겨뤄 승자를 결정하게 됩니다.

• 좌우 이동: IMU 기울기
• 버튼 입력: 탄환 발사, 아이템 사용 등
• 게임 모드:
  • 1인 모드
  • 2인 경쟁 모드

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🧩 시스템 구조

[ IMU / Button ] --> [ Device Driver (/dev/imu_dev) ]
                              |
                              v
                    [ User App - Controller Thread ]
                              |
                              v
       [ Game Engine ] <--> [ Socket Communication ] <--> [ Opponent ]
                              |
                              v
                        [ ncurses UI ]

• IMU 입력: ADXL345 (I2C), /dev/imu_dev
• 버튼 입력: GPIO polling 방식
• 멀티스레드: 입력 처리 스레드 + 메인 게임 스레드
• 소켓 통신: TCP 기반 실시간 데이터 교환

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⚙️ 구현 기술 요약

기술 요소	설명
센서 제어	I2C 통신 / ADXL345 / ioctl()
디바이스 드라이버	/dev/imu_dev 생성 / read 기반 사용자 접근
버튼 이벤트	GPIO + 주기적 polling (gpiod_line_get_value())
소켓 통신	socket(), bind(), connect(), recv(), send()
스레드 처리	pthread_create(), pthread_join() 등
화면 출력	ncurses 기반 텍스트 UI / flicker 최소화
시스템콜 활용	총 19종 시스템 콜 적용

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📂 프로젝트 구조

space_escape/
├── build/
├── docs/
├── include/
│   ├── common.h
│   ├── controller.h
│   ├── game_parameter.h
│   ├── game.h
│   ├── intro_ui.h
│   ├── network.h
│   └── thread_utils.h
├── presentation_note/
├── server/
│   ├── server.c
│   ├── test_client.c
│   └── test_server.c
├── src/
│   ├── controller/
│   │   ├── controller.c
│   │   └── switch_test.c
│   ├── game/
│   │   ├── game.c
│   │   └── intro_ui.c
│   ├── network/
│   │   └── network.c
│   ├── utils/
│   │   └── thread_utils.c
│   └── main.c
├── Makefile
└── README.md

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🔧 빌드 및 실행 방법

1. 의존 라이브러리 설치

sudo apt-get update
sudo apt-get install libgpiod-dev

2. 빌드

make

3. 서버 빌드

make server_app

⚠️ 주의: 서버 실행 전 다음 파일들의 설정을 확인하고 수정하세요:

• server/server.c: 서버 주소 및 포트 설정
• src/network/network.c: 포트 설정

4. 게임 실행 (컨트롤러 사용)

sudo ./space_escape

5. 서버 실행

./server_app

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⚠️ 컨트롤러 없이 실행하고 싶다면?

mv src/game/game.c src/game/game_hw.c
cp src/game/game.c~ src/game/game.c
make clean
make
sudo ./space_escape

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🗓️ 버전 히스토리

버전	주요 변경사항
v0.1.0	기본 게임 구현 및 UI 구성 시작
v0.2.0	컨트롤러 테스트 / 난이도 조정
v0.3.0	코드 리팩터링 및 구조 정리
v0.4.0	소켓 통신 및 네트워크 구조 설계
v0.5.0	서버 메시지 시스템 재설계 / 2인 대기방 구현
v0.6.0	UI 깜빡임 개선, 예외처리 강화
v0.7.0	동기화 개선, 서버 이탈 처리
v0.8.0	게임 시작 시 seed 공유로 상태 일관성 보장
v0.9.0	컨트롤러 버튼 추가, 게임과 연동
v1.0.0	게임 아이템 추가, 게임 UI개선

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🎬 시연 영상

🔹 1인 경쟁 모드

🔹 2인 협동 모드

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🖼️ 게임 소개 이미지

🔹 로비 화면

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🙌 참여 및 문의

본 프로젝트는 경북대학교 시스템 소프트웨어 강의의 팀 과제로 수행되었습니다.
기술 문의 및 협업 제안은 GitHub Issue 또는 Pull Request로 환영합니다.

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