ArduPilot之开源代码框架

news2024/11/15 7:57:51

ArduPilot之开源代码框架

1. 系统框架
2. 工程框架
- 2.1 工程目录
- 2.2 代码组成
- 2.3 运行流程
4. 硬件传感器总线
- 4.1 I2C
- 4.2 SPI
- 4.3 UART
- 4.4 CAN
5. 软件设计概念
6. 总结
7. 参考资料

在研读ArduPilot的过程，尝试用一些中文的词汇来描述，可能会造成某些理解上的差异。因为从不同体系，不同背景，不同领域的视角看这份开源代码，相信一定会有所差异。

如果想原汁原味的去理解，还是建议大家看官方的资料：Learning ArduPilot — Introduction。

注：笔者会从个人的角度来分析和理解ArduPilot，如有问题或者建议，请评论留言，谢谢！

1. 系统框架

ArduPilot基本的结构图如下所示，我们重点关注ArduPilot系统框架（红框内部分）。

基本结构组成：

Ground Station
Companion Computer
ArduPilot
Hardware (Flight Control/Sensors etc.)

输入输出接口：

MAVLink
HAL（Hardware Abstraction Layer，使用OS和Driver对象模型通过传感器总线抽象解耦软硬件）

注1：STM32硬件通常采用基于ChibiOS的HAL设计，详见：Autopilot Hardware Options。
注2：如果需要移植到新的硬件，可参考Porting to a new flight controller board。
在这里插入图片描述

2. 工程框架

代码git版本CommitID：

commit 673bf619e548676d0de6930e92b2906c77dad922 (HEAD -> Copter-4.4, origin/Rover-4.4, origin/Plane-4.4, origin/Copter-4.4)
Author: Andrew Tridgell <andrew@tridgell.net>
Date:   Thu Mar 23 17:43:27 2023 +1100

    waf: added --board-start-time configure option

2.1 工程目录

.
├── AntennaTracker
├── ArduCopter
├── ArduPlane
├── ArduSub
├── Rover
├── Blimp
├── libraries
├── modules
└── Tools

每个设备代码下都有wscript脚本，比如：ArduCopter
工程采用了waf脚本组织模块编译。

#!/usr/bin/env python
# encoding: utf-8

def build(bld):
    vehicle = bld.path.name
    bld.ap_stlib(
        name=vehicle + '_libs',
        ap_vehicle=vehicle,
        ap_libraries=bld.ap_common_vehicle_libraries() + [
            'AC_AttitudeControl',
            'AC_InputManager',
            'AC_PrecLand',
            'AC_Sprayer',
            'AC_Autorotation',
            'AC_WPNav',
            'AP_Camera',
            'AP_IRLock',
            'AP_InertialNav',
            'AP_Motors',
            'AP_RCMapper',
            'AP_Avoidance',
            'AP_AdvancedFailsafe',
            'AP_SmartRTL',
            'AP_Beacon',
            'AP_Arming',
            'AP_WheelEncoder',
            'AP_Winch',
            'AP_Follow',
            'AP_LTM_Telem',
            'AP_Devo_Telem',
            'AP_OSD',
            'AC_AutoTune',
            'AP_KDECAN',
        ],
    )

    bld.ap_program(
        program_name='arducopter',
        program_groups=['bin', 'copter'],
        use=vehicle + '_libs',
        defines=['FRAME_CONFIG=MULTICOPTER_FRAME'],
        )

    bld.ap_program(
        program_name='arducopter-heli',
        program_groups=['bin', 'heli'],
        use=vehicle + '_libs',
        defines=['FRAME_CONFIG=HELI_FRAME'],
        )