Pixhawk无人机扩展教程(3)---树莓派安装Dronekit及读取飞控数据

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前面的2篇教程分别介绍了树莓派在飞行器上的安装 和 ubuntu-mate系统的安装及基本设置。现在我们可以使用笔记本ubuntu终端通过ssh命令远程连接树莓派。这篇教程介绍在树莓派上安装Dronekit，以及如何使用Dronekit编写自己的第一个脚本读取飞控数据。

先了解一下Dronekit是什么？

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Dronekit也叫DroneKit-Python，是一个用于控制无人机的Python库。允许开发人员创建在机载电脑上运行的应用程序，并使用低延迟链接与ArduPilot飞控通信。可以显着增强自动驾驶性能，为飞行器增加更多智能，以及执行计算密集或时间敏感的任务（例如，计算机视觉，路径规划或3D建模）。除了DroneKit-Python以外，还有DroneKit-Android以及DroneKit-Cloud的API供不同的开发者使用。API通过MAVLink与飞控通信。它提供对连接飞控的遥测，状态和参数信息的编程访问，并实现任务管理和对飞行器运动和操作的直接控制。

相比之下，Dronekit比搭建ros来控制无人机更容易上手一些。

对于Dronekit，PX4(原生固件)被支持的较少，目前不可以进行模式切换。而对Ardupilot(APM固件)支持的比较多，可调用的函数也比较多。

一、安装Dronekit

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  飞行器接上电池，检查树莓派和飞控是否正常启动，树莓派和笔记本是否连接到同一个路由器。具体请参考前面两篇教程 树莓派在飞行器上的安装 和 ubuntu-mate系统的安装及基本设置
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  笔记本端通过ssh命令连接树莓派；
  
  
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  输入cd切换到根目录；
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  首先安装pip和python-dev：
  
  sudo apt-get install python-pip python-dev
  
  
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  输入以下命令安装DroneKit:
  
  sudo pip install dronekit
  
  官方文档上，就是以上两个简单命令就能安装。但实际安装时，会出现以下错误：
  
  Running setup.py install for lxml ... error
  
  Compile failed: command 'arm-linux-gnueabihf-gcc' failed with exit status 1
  
  错误内容是ARM交叉编译工具无法安装。
  

如果你也遇到相同的警报，执行下面的命令：

sudo apt-get install libxml2-dev libxslt1-dev zlib1g-dev python-py

顺利的话，Dronrkit就能安装成功了,如下所示：



二、编写测试代码

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安装好Dronekit，接下来我们需要测试树莓派与飞控是否能正常通讯获取浮空数据。

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  首先在树莓派根目录下新建一个名为test的文件夹用于存放测试代码文件。和使用windows系统存放文件一样，不过这是用命令操作，新手可能不太习惯，命令：mkdir ，输入以下命令：
  
  mkdir -p  ~/test
  
  可以输入 ls 命令，查看是否新建好这个文件夹，如下所示：
  
  
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  通过cd命令切换到test文件夹下，创建名为connect.py的文件,测试树莓派能否连接飞控:
  
  cd test
  
  touch connect.py
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  可以输入 ls 命令，查看是否新建好这个文件，如下所示：
  
  
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  用 vim编辑文件：
  
  sudo vim connect.py
  
  将以下代码复制到文件中：
  
  from dronekit import connect
  
  # Connect to the Vehicle (in this case a UDP endpoint)
  
  vehicle = connect('/dev/ttyUSB0', wait_ready=True, baud=921600)
  
  # vehicle is an instance of the Vehicle class
  
  print "Autopilot Firmware version: %s" % vehicle.version
  
  print "Autopilot capabilities (supports ftp): %s" % vehicle.capabilities.ftp
  
  print "Global Location: %s" % vehicle.location.global_frame
  
  print "Global Location (relative altitude): %s" % vehicle.location.global_relative_frame
  
  print "Local Location: %s" % vehicle.location.local_frame    #NED
  
  print "Attitude: %s" % vehicle.attitude
  
  print "Velocity: %s" % vehicle.velocity
  
  print "GPS: %s" % vehicle.gps_0
  
  print "Groundspeed: %s" % vehicle.groundspeed
  
  print "Airspeed: %s" % vehicle.airspeed
  
  print "Gimbal status: %s" % vehicle.gimbal
  
  print "Battery: %s" % vehicle.battery
  
  print "EKF OK?: %s" % vehicle.ekf_ok
  
  print "Last Heartbeat: %s" % vehicle.last_heartbeat
  
  print "Rangefinder: %s" % vehicle.rangefinder
  
  print "Rangefinder distance: %s" % vehicle.rangefinder.distance
  
  print "Rangefinder voltage: %s" % vehicle.rangefinder.voltage
  
  print "Heading: %s" % vehicle.heading
  
  print "Is Armable?: %s" % vehicle.is_armable
  
  print "System status: %s" % vehicle.system_status.state
  
  print "Mode: %s" % vehicle.mode.name    # settable
  
  print "Armed: %s" % vehicle.armed    # settable
  
  
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  保存代码并退出（如何保存编辑操作请参考《Pixhawk无人机扩展教程(2)》）
  
  以上代码涵盖了大部分的无人机状态，通过执行以上代码就能读取当前飞控状态参数。
  
  注意：不要急着执行以上脚本。可能提示权限不够出错。需要赋予USB0端口权限，以下逐步介绍。
  

三、赋予端口权限

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确认树莓派与飞控已经通过数据线连接好,输入以下命令查看端口:
ls /dev/ttyUSB*
如果显示:/dev/ttyUSB0说明树莓派已经有USB0端口连接
然后输入以下命令,赋予端口权限sudo chmod 666 /dev/ttyUSB0
(注意：此命令是暂时的，每次系统，重启以后，又得重新运行这个命令，下面介绍一下永久改写USB口读写权限的方法。)

永久改写USB口读写权限的方法

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1.运行命令，如下图所示：ls usb -vvv
记录"idVendor"和"idProduct"后面的两个编码。

2.创建新的udev规则：sudo vim /etc/udev/rules.d/myusb0.rules

3.在文件中输入以下代码：SUBSYSTEMS=="usb",ATTRS{idVendor}=="1a86", ATTRS{idProduct}=="7523",GROUP="users", MODE="0666"

其中idVendor和idProduct改成上图中得到的编码。

4.重新加载udev规则，运行以下命令：sudo udevadm control --reload
四、测试连接

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输入以下命令:

cd test
python connect.py
（注意：执行python语句脚本，请将路径切换到脚本所在文件夹以下，否则会报错。）

成功运行后,会显示如下信息:



说明树莓派通过Dronekit读取到了目前飞控的数据：系统警报、固件版本、姿态数据、电池电量、解锁状态、当前飞行模式等等。这样就成功运行了第一个DroneKit-Python脚本。

连接到多个飞控

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通过多次使用connect函数连接到不同的地址，即可在同一个代码文件内连接到多个飞控。

每次调用connect，都会返回一个Vehicle类的对象。通过控制这些对象，即可在同一份代码中控制多架无人机。

DroneKit-Python API参考

https://dronekit-python.readthedocs.io/en/latest/automodule.html#

注意：新手进行ubuntu系统下操作命令，因系统及使用习惯的不同，或多或少都会遇到一些问题，不同的安装方式，遇到的问题不尽相同。大家在遇到错误提示后，可根据错误提示百度或则谷歌一下相关信息，或则到相关网站及论坛，基本都会找到处理问题的方法。

总结：通过以上操作，我们成功安装了Dronekit，并编写了代码测试了树莓派与飞控能够正常通讯。以后的教程我们将编写一个脚本，控制pixhawk无人机飞行。并且介绍如何通过仿真SITL模拟飞行，验证自己编写代码的正确性，从而减少实际飞行中的失误，敬请期待！

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