PX4二次开发快速入门

news2024/11/15 18:52:16

文章目录

  • 前言
  • 一、概述
  • 二、二次开发基础（自定义工作队列，自定义uorb）
  • 三、自定义串口驱动（添加一个毫米波雷达并定高）
  • 四、自定义I2C驱动（驱动一个oled显示屏）
  • 五、自定义参数
  • 六、自定义日志
  • 七、自定义机型
  • 八、自定义mavlink消息和QGC通信
  • 九、自定义mavlink消息和MAVROS通信
  • 十、OFFBAORD控制接口（状态控制 pwm输出）
  • 十一、基于模型开发（替换控制律/基于模型的编队）

前言

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本教程的适用对象：
1、零基础或者有较少基础（尚未入门）
2、希望在短时间里（一到两个月）学会对PX4进行二次开发的开源爱好者或工程师

硬件：
pixhawk飞控
超维M系列无人机

软件：
PX4 1.13.3
QGC4.2.4

一、概述

二、二次开发基础（自定义工作队列，自定义uorb）

在modules文件夹下添加work_item文件夹
在这里插入图片描述

添加下面四个文件
在这里插入图片描述

CMakeLists.txt

px4_add_module(
	MODULE modules__work_item
	MAIN work_item_test
	COMPILE_FLAGS
		#-DDEBUG_BUILD   # uncomment for PX4_DEBUG output
		#-O0             # uncomment when debugging
	SRCS
		WorkItemTest.cpp
		WorkItemTest.hpp
	DEPENDS
		px4_work_queue
	)

Kconfig

menuconfig MODULES_WORK_ITEM
	bool "work_item"
	default n
	---help---
		Enable support for work_item

WorkItemTest.cpp

#include "WorkItemTest.hpp"

WorkItemTest::WorkItemTest() :
	ModuleParams(nullptr),
	ScheduledWorkItem(MODULE_NAME, px4::wq_configurations::test1)
{
}

WorkItemTest::~WorkItemTest()
{
	perf_free(_loop_perf);
	perf_free(_loop_interval_perf);
}

bool WorkItemTest::init()
{
ScheduleOnInterval(100000_us);
	return true;
}

void WorkItemTest::Run()
{
	if (should_exit()) {
		ScheduleClear();
		exit_and_cleanup();
		return;
	}

	perf_begin(_loop_perf);
	perf_count(_loop_interval_perf);

	// Check if parameters have changed
	if (_parameter_update_sub.updated()) {
		// clear update
		parameter_update_s param_update;
		_parameter_update_sub.copy(&param_update);
		updateParams(); // update module parameters (in DEFINE_PARAMETERS)
	}


	PX4_INFO("test workitem");

	perf_end(_loop_perf);
}

int WorkItemTest::task_spawn(int argc, char *argv[])
{
	WorkItemTest *instance = new WorkItemTest();

	if (instance) {
		_object.store(instance);
		_task_id = task_id_is_work_queue;

		if (instance->init()) {
			return PX4_OK;
		}

	} else {
		PX4_ERR("alloc failed");
	}

	delete instance;
	_object.store(nullptr);
	_task_id = -1;

	return PX4_ERROR;
}

int WorkItemTest::print_status()
{
	perf_print_counter(_loop_perf);
	perf_print_counter(_loop_interval_perf);
	return 0;
}

int WorkItemTest::custom_command(int argc, char *argv[])
{
	return print_usage("unknown command");
}

int WorkItemTest::print_usage(const char *reason)
{
	if (reason) {
		PX4_WARN("%s\n", reason);
	}

	PRINT_MODULE_DESCRIPTION(
		R"DESCR_STR(
### Description
Example of a simple module running out of a work queue.

)DESCR_STR");

	PRINT_MODULE_USAGE_NAME("work_item_example", "template");
	PRINT_MODULE_USAGE_COMMAND("start");
	PRINT_MODULE_USAGE_DEFAULT_COMMANDS();

	return 0;
}

extern "C" __EXPORT int work_item_test_main(int argc, char *argv[])
{
	return WorkItemTest::main(argc, argv);
}

WorkItemTest.hpp

#pragma once

#include <px4_platform_common/defines.h>
#include <px4_platform_common/module.h>
#include <px4_platform_common/module_params.h>
#include <px4_platform_common/posix.h>
#include <px4_platform_common/px4_work_queue/ScheduledWorkItem.hpp>

#include <drivers/drv_hrt.h>
#include <lib/perf/perf_counter.h>

#include <uORB/Publication.hpp>
#include <uORB/Subscription.hpp>
#include <uORB/SubscriptionCallback.hpp>
#include <uORB/topics/orb_test.h>
#include <uORB/topics/parameter_update.h>
#include <uORB/topics/sensor_accel.h>
#include <uORB/topics/vehicle_status.h>

using namespace time_literals;

class WorkItemTest : public ModuleBase<WorkItemTest>, public ModuleParams, public px4::ScheduledWorkItem
{
public:
	WorkItemTest();
	~WorkItemTest() override;

	/** @see ModuleBase */
	static int task_spawn(int argc, char *argv[]);

	/** @see ModuleBase */
	static int custom_command(int argc, char *argv[]);

	/** @see ModuleBase */
	static int print_usage(const char *reason = nullptr);

	bool init();

	int print_status() override;

private:
	void Run() override;

	// Publications
	uORB::Publication<orb_test_s> _orb_test_pub{ORB_ID(orb_test)};

	// Subscriptions
	uORB::SubscriptionCallbackWorkItem _sensor_accel_sub{this, ORB_ID(sensor_accel)};        // subscription that schedules WorkItemExample when updated
	uORB::SubscriptionInterval         _parameter_update_sub{ORB_ID(parameter_update), 1_s}; // subscription limited to 1 Hz updates
	uORB::Subscription                 _vehicle_status_sub{ORB_ID(vehicle_status)};          // regular subscription for additional data

	// Performance (perf) counters
	perf_counter_t	_loop_perf{perf_alloc(PC_ELAPSED, MODULE_NAME": cycle")};
	perf_counter_t	_loop_interval_perf{perf_alloc(PC_INTERVAL, MODULE_NAME": interval")};

	// Parameters
	DEFINE_PARAMETERS(
		(ParamInt<px4::params::SYS_AUTOSTART>) _param_sys_autostart,   /**< example parameter */
		(ParamInt<px4::params::SYS_AUTOCONFIG>) _param_sys_autoconfig  /**< another parameter */
	)


	bool _armed{false};
};

修改仿真的编译脚本
在这里插入图片描述
添加如下：

CONFIG_MODULES_WORK_ITEM=y

在这里插入图片描述
然后执行

make px4_sitl_default gazbo

启动仿真后执行：

work_item_test start

正常的话会打印下面的信息
在这里插入图片描述

三、自定义串口驱动（添加一个毫米波雷达并定高）

PX4二次开发快速入门（三）：自定义串口驱动

四、自定义I2C驱动（驱动一个oled显示屏）

五、自定义参数

在第一节的基础上进一步修改
添加params.c
在这里插入图片描述
params.c内容如下：

PARAM_DEFINE_FLOAT(PARAM_TEST1, 0.2f);
PARAM_DEFINE_INT32(PARAM_TEST2, 0);

CMakeLists.txt

px4_add_module(
	MODULE modules__work_item
	MAIN work_item_test
	COMPILE_FLAGS
		#-DDEBUG_BUILD   # uncomment for PX4_DEBUG output
		#-O0             # uncomment when debugging
	SRCS
		WorkItemTest.cpp
		WorkItemTest.hpp
	DEPENDS
		px4_work_queue
	)

Kconfig

menuconfig MODULES_WORK_ITEM
	bool "work_item"
	default n
	---help---
		Enable support for work_item

WorkItemTest.cpp

#include "WorkItemTest.hpp"

WorkItemTest::WorkItemTest() :
	ModuleParams(nullptr),
	ScheduledWorkItem(MODULE_NAME, px4::wq_configurations::test1)
{
}

WorkItemTest::~WorkItemTest()
{
	perf_free(_loop_perf);
	perf_free(_loop_interval_perf);
}

bool WorkItemTest::init()
{
ScheduleOnInterval(100000_us);
	return true;
}

void WorkItemTest::Run()
{
	if (should_exit()) {
		ScheduleClear();
		exit_and_cleanup();
		return;
	}

	perf_begin(_loop_perf);
	perf_count(_loop_interval_perf);

	// Check if parameters have changed
	if (_parameter_update_sub.updated()) {
		// clear update
		parameter_update_s param_update;
		_parameter_update_sub.copy(&param_update);
		updateParams(); // update module parameters (in DEFINE_PARAMETERS)
	}
        double param_test1=_param_test1.get();
        int param_test2=_param_test2.get();
        PX4_INFO("param_test1=%lf param_test2=%d\n",param_test1,param_test2);

	PX4_INFO("test workitem");

	perf_end(_loop_perf);
}

int WorkItemTest::task_spawn(int argc, char *argv[])
{
	WorkItemTest *instance = new WorkItemTest();

	if (instance) {
		_object.store(instance);
		_task_id = task_id_is_work_queue;

		if (instance->init()) {
			return PX4_OK;
		}

	} else {
		PX4_ERR("alloc failed");
	}

	delete instance;
	_object.store(nullptr);
	_task_id = -1;

	return PX4_ERROR;
}

int WorkItemTest::print_status()
{
	perf_print_counter(_loop_perf);
	perf_print_counter(_loop_interval_perf);
	return 0;
}

int WorkItemTest::custom_command(int argc, char *argv[])
{
	return print_usage("unknown command");
}

int WorkItemTest::print_usage(const char *reason)
{
	if (reason) {
		PX4_WARN("%s\n", reason);
	}

	PRINT_MODULE_DESCRIPTION(
		R"DESCR_STR(
### Description
Example of a simple module running out of a work queue.

)DESCR_STR");

	PRINT_MODULE_USAGE_NAME("work_item_example", "template");
	PRINT_MODULE_USAGE_COMMAND("start");
	PRINT_MODULE_USAGE_DEFAULT_COMMANDS();

	return 0;
}

extern "C" __EXPORT int work_item_test_main(int argc, char *argv[])
{
	return WorkItemTest::main(argc, argv);
}

WorkItemTest.hpp

#pragma once

#include <px4_platform_common/defines.h>
#include <px4_platform_common/module.h>
#include <px4_platform_common/module_params.h>
#include <px4_platform_common/posix.h>
#include <px4_platform_common/px4_work_queue/ScheduledWorkItem.hpp>

#include <drivers/drv_hrt.h>
#include <lib/perf/perf_counter.h>

#include <uORB/Publication.hpp>
#include <uORB/Subscription.hpp>
#include <uORB/SubscriptionCallback.hpp>
#include <uORB/topics/orb_test.h>
#include <uORB/topics/parameter_update.h>
#include <uORB/topics/sensor_accel.h>
#include <uORB/topics/vehicle_status.h>

using namespace time_literals;

class WorkItemTest : public ModuleBase<WorkItemTest>, public ModuleParams, public px4::ScheduledWorkItem
{
public:
	WorkItemTest();
	~WorkItemTest() override;

	/** @see ModuleBase */
	static int task_spawn(int argc, char *argv[]);

	/** @see ModuleBase */
	static int custom_command(int argc, char *argv[]);

	/** @see ModuleBase */
	static int print_usage(const char *reason = nullptr);

	bool init();

	int print_status() override;

private:
	void Run() override;

	// Publications
	uORB::Publication<orb_test_s> _orb_test_pub{ORB_ID(orb_test)};

	// Subscriptions
	uORB::SubscriptionCallbackWorkItem _sensor_accel_sub{this, ORB_ID(sensor_accel)};        // subscription that schedules WorkItemExample when updated
	uORB::SubscriptionInterval         _parameter_update_sub{ORB_ID(parameter_update), 1_s}; // subscription limited to 1 Hz updates
	uORB::Subscription                 _vehicle_status_sub{ORB_ID(vehicle_status)};          // regular subscription for additional data

	// Performance (perf) counters
	perf_counter_t	_loop_perf{perf_alloc(PC_ELAPSED, MODULE_NAME": cycle")};
	perf_counter_t	_loop_interval_perf{perf_alloc(PC_INTERVAL, MODULE_NAME": interval")};

	// Parameters
	DEFINE_PARAMETERS(
		(ParamInt<px4::params::SYS_AUTOSTART>) _param_sys_autostart,   /**< example parameter */
		(ParamInt<px4::params::SYS_AUTOCONFIG>) _param_sys_autoconfig,  /**< another parameter */
	    	(ParamFloat<px4::params::PARAM_TEST1>) _param_test1,   /**< example parameter */
    		(ParamInt<px4::params::PARAM_TEST2>) _param_test2  /**< another parameter */
	)


	bool _armed{false};
};

修改仿真的编译脚本
在这里插入图片描述
添加如下：

CONFIG_MODULES_WORK_ITEM=y

在这里插入图片描述
然后先执行（不执行这一步后面会报错）

make distclean

再执行

make parameters_metadata

最后执行

make px4_sitl_default gazbo

启动仿真后执行（注意要启动work_item_test ，不然地面站搜不到参数）：

work_item_test start

在这里插入图片描述
如果在启动work_item_test 之前已经打开了地面站，还需要再刷新一下参数
在这里插入图片描述
就可以搜到添加的参数
在这里插入图片描述

六、自定义日志

七、自定义机型

八、自定义mavlink消息和QGC通信

九、自定义mavlink消息和MAVROS通信

十、OFFBAORD控制接口（状态控制 pwm输出）

十一、基于模型开发（替换控制律/基于模型的编队）

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