Pixhawk源码笔记一：APM代码基本结构

lrw306

想要学习Pixhawk源码的朋友有福了，后边我会陆续的将Pixhawk的源码学习笔记整理出来分享给大家。敬请关注.欢迎交流。

基础知识

        详细参考：http://dev.ardupilot.com/wiki/learning-the-ardupilot-codebase/

第一部分：介绍

        详细参考：http://dev.ardupilot.com/wiki/learning-ardupilot-introduction/

        ArduPilot 代码分为5个主要部分，基本结构分类如下：

• vehicle directories
• AP_HAL
• libraries
• tools directories
• external support code
  

1、vehicle directories模型类型

        当前共有4种模型：ArduPlane, ArduCopter, APMrover2 and AntennaTracker。都是.pde文件，就是为了兼容arduino平台，以后可能会放弃。

2、AP_HAL硬件抽象层

        硬件抽象层，使得在不同硬件平台上的移植变得简单。

        其中AP_HAL目录定义了一个通用的接口。其他的目录AP_HAL_XXX针对不同硬件平台进行详细的定义。例如AP_HAL_AVR目录对于AVR平台，AP_HAL_PX4对应PX4平台，AP_HAL_Linux对应Linux平台。

3、tools directories工具目录

        主要提供支持。For examples, tools/autotest provides the autotest infrastructure behind theautotest.diydrones.com site and tools/Replay provides our log replay utility.

4、external support code外部支持代码

        对于其他平台，需要外部支持代码。例如Pixhawk、PX4的支持代码如下：

• PX4NuttX – 板载实时系统。the core NuttX RTOS used on PX4 boards
• PX4Firmware – PX4固件。the base PX4 middleware and drivers used on PX4 boards
• uavcan – 飞行器CAN通信协议。the uavcan CANBUS implementation used in ArduPilot
• mavlink – Mavlink通信协议。the mavlink protocol and code generator
  

5、系统编译

        针对不同的硬件板，编译可以采用“make TARGET”的形式。

• make apm1 – the APM1 board
• make apm2 – the APM2 board
• make px4-v1 – the PX4v1
• make px4-v2 – the Pixhawk
  

        如果要移植到新的硬件，可以在mk/targets.mk文件中添加。

        比如： make apm2-octa -j8

        或者： make px4-v2 -j8

        采用8通道并行编译方式，针对APM、Pixhawk硬件板（AVR、STM32），编译八旋翼代码。

第二部分： 学习sketch例程代码

        http://dev.ardupilot.com/wiki/learning-ardupilot-the-example-sketches/

        sketch，是指使用 .pde 文件编写的主程序。

        开始之前，你可以试着阅读、编译并运行下面的sketches

• libraries/AP_GPS/examples/GPS_AUTO_test
• libraries/AP_InertialSensor/examples/INS_generic
• libraries/AP_Compass/examples/AP_Compass_test
• libraries/AP_Baro/examples/BARO_generic
• libraries/AP_AHRS/examples/AHRS_Test
  

        例如，下面的编译方法，将在Pixhawk上安装AP_GPS例程sketch。

               cd libraries/AP_GPS/examples/GPS_AUTO_test

                make px4-clean

               make px4-v2

               make px4-v2-upload

        正确理解sketch例程代码，我们以GPS_AUTO_test.pde代码为例（目录ardupilot\libraries\AP_GPS\examples\GPS_AUTO_test），主要几个特点：

        1、 pde文件包含很多 includes；

        2、 定义了 hal 引用声明；

        3、 代码非常粗糙；

        4、 setup() 和 loop()函数

1、include文件

        pde文件转变为C++文件后，提供必要的库引用支持。

2、hal引用声明

        定义如下：

        const AP_HAL::HAL& hal = AP_HAL_BOARD_DRIVER;// pixhawk等价于AP_HAL_PX4

        该定义，方便访问硬件接口，比如console终端、定时器、I2C、SPI接口等。

        实际的定义是在HAL_PX4_Class.cpp中定义，如下：

                const HAL_PX4 AP_HAL_PX4;

        hal是针对 AP_HAL_PX4 的引用。

        经常使用的方法如下：

• 终端字符输出。hal.console->printf() and hal.console->printf_P() to print strings (use the _P to use less memory on AVR)
• 获取当前运行时间。hal.scheduler->millis() and hal.scheduler->micros() to get the time since boot
• 延时。hal.scheduler->delay() and hal.scheduler->delay_microseconds() to sleep for a short time
• IO输入输出。hal.gpio->pinMode(), hal.gpio->read() and hal.gpio->write() for accessing GPIO pins
• I2C操作，hal.i2c
• SPI操作，hal.spi
  

3、setup()和loop()

        每个sketch都有一个setup()和loop()函数。板子启动时，setup()被调用。这些调用都来自HAL代码中的main()函数调用（HAL_PX4_Class.cpp文件main_loop()）。setup()函数只调用一次，用于初始化所有libraries。

        Loop()循环被调用，执行主任务。

4、AP_HAL_MAIN()宏指令

        每一个sketch(.pde文件)最底部，都有一个“AP_HAL_MAIN();”指令，它是一个HAL宏，用于定义一个C++ main函数，整个程序的入口。它真正的定义在AP_HAL_PX4_Main.h中。

                #define AP_HAL_MAIN() \

                extern "C" __EXPORT int SKETCH_MAIN(int argc, char * const argv[]); \

                int SKETCH_MAIN(int argc, char * const argv[]) { \

                hal.init(argc, argv); \

                return OK; \

                }

        作为程序的起点，在AP_HAL_MAIN()里，就正式调用了hal.init()初始化代码。

        程序的执行过程就是：程序起点AP_HAL_MAIN() à hal.init()  à hal.main_loop() à sketch中的setup()和loop()。

泡泡

看天书的路过。

zhous

非常不错！！有价值！

小辰辰

此乃真天书！！
来自安卓客户端

294689006

看不懂，有没有完整固件，
来自安卓客户端

237166589

{:1_1:}{:1_1:}{:1_1:}

摩羯衍

准备开发 基于 arduino 的飞控板的路过

feng2260

问个问题：在APM库文件夹AP_HAL中有头文件AnalogIn.h该头文件中定义了两个类AnalogSource和AnalogIn，这两个函数里定义了一些虚函数，而这些虚函数的是在各自的子类中实现的；
在文件夹AP_HAL_PX4中有文件AnalogIn.h和AnalogIn.cpp，在头文件AnalogIn.h中定义了两个类PX4AnalogSource，它继承类AnalogSource，类PX4AnalogIn继承AnalogIn，在AnalogIn.cpp文件中，实现的函数的定义

我想请问大家，如何引用头文件AnalogIn.h，因为在两个文件夹中都有这个头文件

feng2260

这是有关APM中硬件抽象层的使用，目前老是搞不明白

baidxi

我也在弄，他自己的工具链不好用，而且不知道为什么，v2的固件会提示少文件，里边也确实没有那个文件。

kpvrzip

学习收藏

clark0311

学习了，收藏下先。

老晋

天书！
老晋看不懂

wushu_0229

ZWDXBB 发表于 2014-12-31 00:06
看天书的路过。

泡泡老师也是看天书啊？

erdao

这个真不错哦

淡兰色

楼主，能不能让树莓派用上这些代码？

everjoy

强{:1_1:}{:1_1:}{:1_1:}路过路过路过～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～