Pixhawk代码分析-源码框架

源码框架

pixhawk代码框架：

pixhawk代码框架基础分析：

阅读下面内容时请结合源码阅读，便于理解。

The basic structure of ArduPilot is broken up into 5 main parts：

(1) vehicle directories
(2) AP_HAL
(3) libraries
(4) tools directories
(5) external support code

(1)Vehicle Directories
The vehicle directories are the top level directories that define the firmware for each vehicle type. Currently there are 4 vehicle types – Plane、 Copter、APMrover2 and AntennaTracker。

    Along with the *.cpp files, each vehicle directory contains a make.inc file which lists library dependencies. The Makefiles read this to create the -I and -L flags for the build.

(2) AP_HAL
The AP_HAL layer (Hardware Abstraction Layer) is how we make ArduPilot portable to lots of different platforms。 There is a top level AP_HAL in libraries/AP_HAL that defines the interface that the rest of the code has to specific board features, then there is a AP_HAL_XXX subdirectory for each board type, for example AP_HAL_AVR for AVR based boards, AP_HAL_PX4 for PX4 boards and AP_HAL_Linux for Linux based boards。

(3) libraries
(4) Tools directories
The tools directories are miscellaneous support directories. For examples, tools/autotest provides the autotest infrastructure behind the autotest.diydrones.com site and tools/Replay provides our log replay utility.

(5) External support code
On some platforms we need external support code to provide additional features or board support. Currently the external trees are:

PX4NuttX – the core NuttX RTOS used on PX4 boards
PX4Firmware – the base PX4 middleware and drivers used on PX4 boards
uavcan – the uavcan CANBUS implementation used in ArduPilot
mavlink – the mavlink protocol and code generator

2）Libraries介绍

（1）核心库

AP_AHRS：采用DCM（方向余弦矩阵方法）或EKF（扩展卡尔曼滤波方法）预估飞行器姿态。
AP_Common：所有执行文件（sketch格式，arduino IDE的文件）和其他库都需要的基础核心库。
AP_Math：包含了许多数学函数，特别对于矢量运算。
AC_PID：PID控制器库。
AP_InertialNav：扩展带有gps和气压计数据的惯性导航库。
AC_AttitudeControl：姿态控制相关库。
AP_WPNav：航点相关的导航库。
AP_Motors：多旋翼和传统直升机混合的电机库。
RC_Channel：更多的关于从APM_RC的PWM输入/输出数据转换到内部通用单位的库，比如角度。
AP_HAL，AP_HAL_AVR，AP_HAL_PX4:硬件抽象层库，提供给其他高级控制代码一致的接口，而不必担心底层不同的硬件。AP_HAL_PX4：GPIO、I2C、UART、RCinput/output、scheduler、semaphores、storage。

（2）传感器相关库

AP_InertialSensor：读取陀螺仪和加速度计数据，并向主程序执行标准程序和提供标准单位数据（deg/s，m/s）。
AP_RangerFinder：声呐和红外测距传感器的交互库
AP_Baro：气压计相关库
AP_GPS：GPS相关库
AP_Compass：三轴罗盘相关库
AP_OpticalFlow：光流传感器相关库

（3）其他库

AP_Mount，AP_Camera, AP_Relay：相机安装控制库，相机快门控制库
AP_Mission：从eeprom（电可擦只读存储器）存储/读取飞行指令相关库
AP_Buffer：惯性导航时所用到的一个简单的堆栈（FIFO，先进先出）缓冲区
AP_AccelCal、AP_Declination、AP_RCMapper、AP_RPM、AP_RSSI
AP_ADC：Analog to Digital
APM_Control： pitch/roll/yaw controller
DataFlash：flash memory
GCS_Console/GCS_MAVLink：地面站通信、飞行日志

3）关于主控MCU STM32F4的选择和协处理器STM32F1

在源代码中，大部分代码都是运行在主控MCU STM32F4芯片上，并且是通过直接配置寄存器来实现相应的功能，代码位于“/ardupilot/modules/PX4Firmware/Build/px4fmu-v2_APM.build/nuttx-export/arch/chip”中。

4）关于pixhawk使用的OS：NuttX

在modules /PX4NuttX/nuttx/sched文件中有os_start.c定义文件，内部进行了一系列的关于操作系统的初始化。在os_start()函数里面进行了如下初始化。

以上并非必须初始化，可以有选择性的初始化。Ifdef/ifndef….
重点了解一下关于nuttx中的modules /PX4NuttX/nuttx/mm。

5）姿态控制的软件流程

简单的软件流程官方给出了大致的介绍，该部分详见官方介绍：Code Overview

6）再深入一点

    如下顺序不分先后，都是平时自己整理的，等以后对ardupilot的整体框架了解的比较透彻以后再回头修改吧。

1）关于飞行模式

2）关于参数的使用

3）关于一些报警和灯显、日志

4）关于校准和失控保护

5）关于RC输入和输出（接收机）

6）关于机型选择和电机控制

代码赏析：

如下事例摘自motors.cpp中的一段关于电机解锁和上锁的源码

// arm_motors_check - checks for pilot input to arm or disarm the copter  
// called at 10hz  
void Copter::arm_motors_check()  
{  
    static int16_t arming_counter;  
    // ensure throttle is down首先判断油门是否为最小  
if (channel_throttle->control_in > 0)  
{  
        arming_counter = 0;  
        return;  
}  
//油门最小则检测yaw的行程量  
int16_t tmp = channel_yaw->control_in;  
  
    // full right  解锁  
if (tmp > 4000)   
{  
        // increase the arming counter to a maximum of 1 beyond the auto trim counter  
        if( arming_counter <= AUTO_TRIM_DELAY )  
 {  
            arming_counter++;  
        }  
        // arm the motors and configure for flight  
        if (arming_counter == ARM_DELAY && !motors.armed())   
{  
            // reset arming counter if arming fail  
            if (!init_arm_motors(false))   
{  
                arming_counter = 0;  
            }  
        }  
        // arm the motors and configure for flight  
        if (arming_counter == AUTO_TRIM_DELAY && motors.armed() && control_mode == STABILIZE)  
 {  
            auto_trim_counter = 250;  
            // ensure auto-disarm doesn't trigger immediately  
            auto_disarm_begin = millis();  
         }  
    // full left 上锁  
}  
else if (tmp < -4000)  
{  
        if (!mode_has_manual_throttle(control_mode) && !ap.land_complete) {  
            arming_counter = 0;  
            return;  
        }  
        // increase the counter to a maximum of 1 beyond the disarm delay  
        if( arming_counter <= DISARM_DELAY )   
{  
            arming_counter++;  
        }  
        // disarm the motors  
        if (arming_counter == DISARM_DELAY && motors.armed())   
{  
            init_disarm_motors();  
        }  
    // Yaw is centered so reset arming counter  
}  
Else  
{  
             arming_counter = 0;  
           }  
}

Pixhawk代码分析-源码框架

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