ST言語でテトリス！CODESYSでテトリス！

# CODESYS用テトリスゲーム (ST言語実装)

 以下は、CODESYSで動作するテトリスゲームのST言語実装です。このコードはCODESYSのSTエディタで使用できます。 

 ## 主要な機能構成 

1. **メインプログラム** - ゲームのメインループ 

2. **テトリミノ制御** - ブロックの移動、回転

3. **グリッド管理** - ゲームフィールドの状態管理

4. **衝突判定** - ブロックの移動可能判定

5. **行消去処理** - 完成した行の消去とスコア計算 ## 完全なSTコード

```st PROGRAM TetrisGame VAR // ゲームグリッド (20行 x 10列) Grid: ARRAY[1..20, 1..10] OF INT; // テトリミノの形状定義 (7種類) Shapes: ARRAY[1..7, 1..4, 1..4] OF INT := [ // I型 [[1,1,1,1], [0,0,0,0], [0,0,0,0], [0,0,0,0]], // O型 [[1,1,0,0], [1,1,0,0], [0,0,0,0], [0,0,0,0]], // T型 [[1,1,1,0], [0,1,0,0], [0,0,0,0], [0,0,0,0]], // L型 [[1,1,1,0], [1,0,0,0], [0,0,0,0], [0,0,0,0]], // J型 [[1,1,1,0], [0,0,1,0], [0,0,0,0], [0,0,0,0]], // S型 [[0,1,1,0], [1,1,0,0], [0,0,0,0], [0,0,0,0]], // Z型 [[1,1,0,0], [0,1,1,0], [0,0,0,0], [0,0,0,0]] ]; // 現在のテトリミノ CurrentPiece: STRUCT Type: INT; // 種類 (1-7) Rotation: INT; // 回転状態 (0-3) X: INT; // X位置 (1-10) Y: INT; // Y位置 (1-20) END_STRUCT; // 次のテトリミノ NextPiece: INT; // ゲーム状態 GameState: STRUCT IsRunning: BOOL; Score: INT; Level: INT; GameOver: BOOL; FallTime: REAL; FallSpeed: REAL := 1.0; // 落下速度 (秒) END_STRUCT; // 入力制御 Input: STRUCT MoveLeft: BOOL; MoveRight: BOOL; Rotate: BOOL; MoveDown: BOOL; Start: BOOL; END_STRUCT; // タイマー Timer: TON; // 描画用変数 i, j, k: INT; PieceX, PieceY: INT; CellValue: INT; END_VAR // 新しいテトリミノを生成 METHOD NewPiece: BOOL VAR Valid: BOOL := TRUE; BEGIN CurrentPiece.Type := NextPiece; CurrentPiece.Rotation := 0; CurrentPiece.X := 5; // 中央に配置 CurrentPiece.Y := 1; // 次のテトリミノをランダムに選択 NextPiece := RANDOM(1,7); // 初期位置で衝突したらゲームオーバー IF NOT CheckCollision() THEN GameState.GameOver := TRUE; GameState.IsRunning := FALSE; Valid := FALSE; END_IF; NewPiece := Valid; END_METHOD // 衝突判定 METHOD CheckCollision: BOOL VAR Collision: BOOL := FALSE; Shape: ARRAY[1..4, 1..4] OF INT; BEGIN // 現在の形状を取得 Shape := GetCurrentShape(); // グリッドとの衝突チェック FOR i := 1 TO 4 DO FOR j := 1 TO 4 DO IF Shape[i,j] > 0 THEN PieceX := CurrentPiece.X + j - 1; PieceY := CurrentPiece.Y + i - 1; // 境界チェック IF (PieceX < 1) OR (PieceX > 10) OR (PieceY > 20) THEN Collision := TRUE; // 既存ブロックとの衝突 ELSIF (PieceY >= 1) AND (Grid[PieceY, PieceX] > 0) THEN Collision := TRUE; END_IF; END_IF; END_FOR; END_FOR; CheckCollision := NOT Collision; END_METHOD // 現在の回転状態の形状を取得 METHOD GetCurrentShape: ARRAY[1..4, 1..4] OF INT VAR RotatedShape: ARRAY[1..4, 1..4] OF INT; Size: INT := 4; BEGIN // 元の形状をコピー FOR i := 1 TO Size DO FOR j := 1 TO Size DO RotatedShape[i,j] := Shapes[CurrentPiece.Type,i,j]; END_FOR; END_FOR; // 回転処理 FOR k := 1 TO CurrentPiece.Rotation DO // 時計回りに90度回転 FOR i := 1 TO Size DO FOR j := 1 TO Size DO RotatedShape[i,j] := Shapes[CurrentPiece.Type,Size-j+1,i]; END_FOR; END_FOR; END_FOR; GetCurrentShape := RotatedShape; END_METHOD // テトリミノをグリッドに固定 METHOD LockPiece VAR Shape: ARRAY[1..4, 1..4] OF INT; BEGIN Shape := GetCurrentShape(); FOR i := 1 TO 4 DO FOR j := 1 TO 4 DO IF Shape[i,j] > 0 THEN PieceX := CurrentPiece.X + j - 1; PieceY := CurrentPiece.Y + i - 1; IF (PieceX >= 1) AND (PieceX <= 10) AND (PieceY >= 1) AND (PieceY <= 20) THEN Grid[PieceY, PieceX] := CurrentPiece.Type; END_IF; END_IF; END_FOR; END_FOR; END_METHOD // 完成した行を消去 METHOD ClearLines: INT VAR LinesCleared: INT := 0; IsLineComplete: BOOL; Row, Col: INT; BEGIN FOR Row := 20 TO 1 BY -1 DO IsLineComplete := TRUE; // 行が完全に埋まっているかチェック FOR Col := 1 TO 10 DO IF Grid[Row,Col] = 0 THEN IsLineComplete := FALSE; EXIT; END_IF; END_FOR; // 行を消去 IF IsLineComplete THEN LinesCleared := LinesCleared + 1; // 上の行を下にシフト FOR i := Row TO 2 BY -1 DO FOR Col := 1 TO 10 DO Grid[i,Col] := Grid[i-1,Col]; END_FOR; END_FOR; // 最上行を空にする FOR Col := 1 TO 10 DO Grid[1,Col] := 0; END_FOR; // 消去した行をもう一度チェック Row := Row + 1; END_IF; END_FOR; // スコア計算 CASE LinesCleared OF 1: GameState.Score := GameState.Score + 100; 2: GameState.Score := GameState.Score + 300; 3: GameState.Score := GameState.Score + 500; 4: GameState.Score := GameState.Score + 800; END_CASE; ClearLines := LinesCleared; END_METHOD // ゲーム初期化 METHOD InitializeGame VAR Row, Col: INT; BEGIN // グリッドをクリア FOR Row := 1 TO 20 DO FOR Col := 1 TO 10 DO Grid[Row,Col] := 0; END_FOR; END_FOR; // ゲーム状態をリセット GameState.Score := 0; GameState.Level := 1; GameState.FallSpeed := 1.0; GameState.GameOver := FALSE; GameState.IsRunning := TRUE; // 最初のテトリミノを生成 NextPiece := RANDOM(1,7); NewPiece(); END_METHOD // メインゲームループ METHOD RunGame BEGIN // ゲームオーバー状態でスタートボタンが押されたら初期化 IF GameState.GameOver AND Input.Start THEN InitializeGame(); RETURN; END_IF; // ゲームが実行中でない場合は何もしない IF NOT GameState.IsRunning THEN RETURN; END_IF; // テトリミノの移動処理 IF Input.MoveLeft THEN CurrentPiece.X := CurrentPiece.X - 1; IF NOT CheckCollision() THEN CurrentPiece.X := CurrentPiece.X + 1; END_IF; ELSIF Input.MoveRight THEN CurrentPiece.X := CurrentPiece.X + 1; IF NOT CheckCollision() THEN CurrentPiece.X := CurrentPiece.X - 1; END_IF; ELSIF Input.Rotate THEN CurrentPiece.Rotation := (CurrentPiece.Rotation + 1) MOD 4; IF NOT CheckCollision() THEN CurrentPiece.Rotation := (CurrentPiece.Rotation - 1) MOD 4; END_IF; ELSIF Input.MoveDown THEN CurrentPiece.Y := CurrentPiece.Y + 1; IF NOT CheckCollision() THEN CurrentPiece.Y := CurrentPiece.Y - 1; LockPiece(); ClearLines(); IF NOT NewPiece() THEN GameState.IsRunning := FALSE; END_IF; END_IF; END_IF; // 自動落下処理 Timer(IN := GameState.IsRunning, PT := T#1S); IF Timer.Q THEN Timer(IN := FALSE); CurrentPiece.Y := CurrentPiece.Y + 1; IF NOT CheckCollision() THEN CurrentPiece.Y := CurrentPiece.Y - 1; LockPiece(); ClearLines(); IF NOT NewPiece() THEN GameState.IsRunning := FALSE; END_IF; END_IF; END_IF; END_METHOD // メインプログラム BEGIN // 初回初期化 IF FirstCycle THEN InitializeGame(); END_IF; // ゲーム実行 RunGame(); END_PROGRAM ```  

 ## CODESYSでの実装方法

 1. **新しいプロジェクトを作成**: - CODESYSで新しいプロジェクトを作成 - ターゲットデバイスを選択 (シミュレータでも可)

 2. **プログラムの追加**: - 上記コードを新しいST言語プログラムとして追加 - プログラム名を「TetrisGame」とする 

 3. **変数のリンク**: - 入力変数 (Input構造体) をHMIや物理ボタンにリンク - 出力変数 (Grid配列) を表示用にリンク 

 4. **HMIインターフェースの作成**: - 10x20のグリッド表示を作成 - スコア表示を追加 - 操作ボタンを配置 (左移動、右移動、回転、落下、スタート)

 5. **実行とデバッグ**: - プロジェクトをビルドして実行 - シミュレータまたは実機で動作確認 

 ## 入力制御の例

  ```st // HMIボタン入力例 Input.MoveLeft := HMI_LeftButton; Input.MoveRight := HMI_RightButton; Input.Rotate := HMI_RotateButton; Input.MoveDown := HMI_DownButton; Input.Start := HMI_StartButton; ```

 ## 表示用のグリッド実装

  ```st // HMI表示用のグリッドセル FOR i := 1 TO 20 DO FOR j := 1 TO 10 DO CASE Grid[i,j] OF 0: HMI_Grid[i,j].Color := BLACK; // 空 1: HMI_Grid[i,j].Color := CYAN; // I 2: HMI_Grid[i,j].Color := YELLOW; // O 3: HMI_Grid[i,j].Color := PURPLE; // T 4: HMI_Grid[i,j].Color := ORANGE; // L 5: HMI_Grid[i,j].Color := BLUE; // J 6: HMI_Grid[i,j].Color := GREEN; // S 7: HMI_Grid[i,j].Color := RED; // Z END_CASE; END_FOR; END_FOR; ```  

## 注意点 

 1. CODESYSのRANDOM関数は完全な乱数ではないため、必要に応じてより高度な乱数生成アルゴリズムを実装してください。

 2. 表示性能はターゲットデバイスに依存します。リアルタイム性が要求される場合は、更新頻度を調整してください。

 3. この実装は基本的なテトリス機能のみを含んでいます。レベルアップシステムや次のブロック表示などの拡張機能を追加することも可能です。

 4. CODESYSのバージョンによっては、構文が若干異なる場合があります。必要に応じて調整してください。