【設計書】ハードウェア連動型・同時ターン制 陣取りゲーム

1. システム全体概要

本システムは、物理的なハードウェア（LEDマトリクス＋キーパッド）とソフトウェア（Unity）を連携させた、2人対戦型の陣取りゲームである。 複雑なゲームロジック（状態管理、カード効果、競合判定）はすべてUnity側で集中的に処理し、ESP32は2人分の入力を捌きつつ、描画データを最速でLEDに反映する「入出力特化のハブ」として機能する。

2. ハードウェア構成（ESP32側）

• マイクロコントローラー: 1台のESP32（PlatformIO環境などでのファームウェア開発を想定）
• ディスプレイ: 1台の16×16 フルカラーシリアルLEDマトリクス（WS2812B / NeoPixel等。2人で共有して閲覧）
• 入力デバイス: 2台の物理キーパッド（プレイヤー1用、プレイヤー2用としてESP32に接続）
• 通信方式: USBシリアル通信（PC - ESP32間）

3. ソフトウェア構成（Unity側）

• 開発環境: Unity (Universal 2D Core テンプレート)
• 役割: ゲームの進行管理、カードのロジック処理、盤面データの計算、シリアル通信のホスト。
• UI/描画方針:
  • デバッグ・盤面: エディタ上にはデバッグ用の16×16の四角形オブジェクト（Tilemap等）のみを配置し、ロジック開発に特化する。
  • カードUI: 手札やカード情報の表示は、Unityの画面上、またはWebページ（拡張機能として）に構築してプレイヤーに提示する。
• データ管理アーキテクチャ:
  • 盤面データ: 純粋なC#の2次元配列（例：int[16, 16]）として保持。
  • カードデータ: ScriptableObjectを活用。カード名、パワー、スペシャル属性、および「基準点からの相対座標リスト（塗る形状）」を管理。

4. ゲームロジックとステートマシン

4.1. 画面の表示状態（UIステート）

限られた解像度のLEDボードで視認性と操作性を両立するため、キーパッドの特定の割り当てボタン（トグル）を押すことで、以下の3つの状態をローテーションで切り替える。

1. カード選択状態: デッキから引いた手札を選び、使用するカードを決定する状態（UIはUnity/Web画面側を主に使用）。
2. 移動状態: LEDボード上にカーソルを表示し、選択したカードの配置場所（座標）を決定する状態。
3. 盤面表示状態: カーソルを非表示にし、現在の陣取り状況（全体マップ）のみを俯瞰して確認する状態。

4.2. 同時ターン制の解決ロジック（ナワバトラー方式）

お互いが同じターンで同時にカードを出す処理は、以下の「3ステップバッファ方式」で解決する。

1. 入力フェーズ: 両プレイヤーがキーパッドでカードと配置座標を決定し、待機（ロックオン）する。
2. 仮置きフェーズ（内部処理）: Unity内部で「プレイヤーAの仮配置配列」と「プレイヤーBの仮配置配列」を個別に生成する。
3. 競合判定フェーズ（盤面更新）:
   • 2つの仮配置配列を比較し、メインの盤面（16×16配列）を更新する。
   • パワーの強弱による「塗り替えし」や、スペシャルマスによる特殊な上書き、重なった際の中立ブロック化などのコンフリクト解決を行う。

5. 通信データフロー

通信遅延（レイテンシ）を極限まで減らし、処理落ちを防ぐためのデータ設計。

1. [ESP32 -> Unity] (入力データの送信)
   • 2つのキーパッドの入力をESP32が検知し、「P1_UP」「P2_CHANGE_STATE」「P1_DECIDE」といった軽量な信号をUnityへ随時送信する。
2. [Unity内部] (ロジック処理)
   • 入力を受け取り、各プレイヤーのステートマシンの更新、または同時ターン処理（競合判定）の実行。
3. [Unity -> ESP32] (バイナリ配列での描画データ送信)
   • 計算済みの256マス分の色データを、テキスト（JSON等）ではなく**「768バイトのバイナリ配列（256マス × RGB各1バイト）」**としてシリアル通信で直接送信する。
4. [ESP32] (描画)
   • 受信した768バイトのバイナリデータをそのままFastLED等のバッファに流し込み、LEDボードを即座に更新する。

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6. 今後の開発ステップ

アーキテクチャの根幹が確定したため、今後は以下のステップでモジュールごとに開発を進める。

• Step 1: Unity側の土台構築
  • 16x16の2次元配列を管理し、3つのステート（カード選択・移動・盤面表示）を遷移させる GameManager クラスの作成。
• Step 2: 競合判定ロジックの実装
  • ScriptableObjectを用いたカードデータの定義と、同時ターンのコンフリクト解決（塗り替えし・ブロック化）処理の実装。
• Step 3: 通信モジュールの実装
  • Unity側のC#シリアル通信ポートの実装と、バイナリ配列（byte[]）の生成・送信処理。
• Step 4: ESP32側の実装
  • 2つのキーパッド（マトリクス回路）の並列読み取りと、バイナリデータを受信してLEDを光らせるファームウェアの作成。