PX4-Autopilot的串口读写驱动程序开发

最近突然感觉，能把开发程序的流程写清楚比开发程序本身还困难，所以之前写的文章都是毫无章法，想到哪写到哪，努力改变中。。。

之前开发了超声波测量距离的驱动，实质是px4的IO口操作。本次的操作很显然是操作px4的串口。

首先，介绍下硬件，我用的是Pixhawk2.4.8飞控，常用的串口6个，这六个串口在px4中对应的设备号如下：

TELEM1：/dev/ttyS1

TELEM2：/dev/ttyS2

GPS：/dev/ttyS3

SERIAL5/NSH：/dev/ttyS5

SERIAL4：/dev/ttyS4

下面贴出我写的串口读写云台角度的程序，本程序首先向云台发送一个指令，然后读取云台返回的数据，解析出角度数据获取云台当前的角度数据。

/*
 * 串口读取函数
 * rw_uart.c
 */
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
//#include 
#include 
#include 
#include 

#include 
#include 



#include 
#include 
#include 
#include 
#include 



#include 
#include 
#include 

#include 
#include 
#include 
#include  //引入 需要订阅sensor_combined 消息头文件
#include  //引入 需要发布vehicle_attitude 消息头文件



__EXPORT int rw_uart_main(int argc, char *argv[]);

static int uart_init(char * uart_name);
static int set_uart_baudrate(const int fd, unsigned int baud);

int set_uart_baudrate(const int fd, unsigned int baud)
{
    int speed;

    switch (baud) {
        case 9600:   speed = B9600;   break;
        case 19200:  speed = B19200;  break;
        case 38400:  speed = B38400;  break;
        case 57600:  speed = B57600;  break;
        case 115200: speed = B115200; break;
        default:
            warnx("ERR: baudrate: %d\n", baud);
            return -EINVAL;
    }

    struct termios uart_config;

    int termios_state;

    /* 以新的配置填充结构体 */
    /* 设置某个选项，那么就使用"|="运算，
     * 如果关闭某个选项就使用"&="和"~"运算
     * */
    tcgetattr(fd, &uart_config); // 获取终端参数

    /* clear ONLCR flag (which appends a CR for every LF) */
    uart_config.c_oflag &= ~ONLCR;// 将NL转换成CR(回车)-NL后输出。

    /* 无偶校验，一个停止位 */
    uart_config.c_cflag &= ~(CSTOPB | PARENB);// CSTOPB 使用两个停止位，PARENB 表示偶校验

     /* 设置波特率 */
    if ((termios_state = cfsetispeed(&uart_config, speed)) < 0) {
        warnx("ERR: %d (cfsetispeed)\n", termios_state);
        return false;
    }

    if ((termios_state = cfsetospeed(&uart_config, speed)) < 0) {
        warnx("ERR: %d (cfsetospeed)\n", termios_state);
        return false;
    }
    // 设置与终端相关的参数，TCSANOW 立即改变参数
    if ((termios_state = tcsetattr(fd, TCSANOW, &uart_config)) < 0) {
        warnx("ERR: %d (tcsetattr)\n", termios_state);
        return false;
    }

    return true;
}


int uart_init(char * uart_name)
{
    int serial_fd = open(uart_name, O_RDWR | O_NOCTTY);
    /*Linux中，万物皆文件，打开串口设备和打开普通文件一样，使用的是open（）系统调用*/
    // 选项 O_NOCTTY 表示不能把本串口当成控制终端，否则用户的键盘输入信息将影响程序的执行
    if (serial_fd < 0) {
        err(1, "failed to open port: %s", uart_name);
        return false;
    }
//    printf("Open the %s\n",serial_fd);
    return serial_fd;
}

int rw_uart_main(int argc, char *argv[])
{
    char senddata[8] = {0x55,0xAA,0xDC,0x04,0x00,0x00,0x04,0xE3};
    unsigned char buffer[108];
    double x,y;
    //double ax,ay;
    /*
     * TELEM1 : /dev/ttyS1
     * TELEM2 : /dev/ttyS2
     * GPS    : /dev/ttyS3
     * NSH    : /dev/ttyS5
     * SERIAL4: /dev/ttyS6
     * N/A    : /dev/ttyS4
     * IO DEBUG (RX only):/dev/ttyS0
     */
    int uart_read = uart_init("/dev/ttyS3");//初始化串口设备
    if(false == uart_read)
        return -1;
    if(false == set_uart_baudrate(uart_read,115200)){//设置波特率
        printf("[JXF]set_uart_baudrate is failed\n");
        return -1;
    }
    printf("[JXF]uart init is successful\n");

    struct follow_camera_s tx_pkg = {};

	orb_advert_t _follow_camera_tx_pub = NULL;
    _follow_camera_tx_pub = orb_advertise(ORB_ID(follow_camera),&tx_pkg);//订阅一个话题，用于将获取到的角度数据发布出去

    while(true){
                if(write(uart_read,senddata,8) > 0)//向串口发送数据，参数分别是1、设备句柄 2、要发送的数据 3、要发送的数据长度
                {
                    printf("write first successful\n");//通过nsh打印一些提示信息
                    if(read(uart_read,buffer,54) > 0)//读取串口数据到buffer中，参数很容易看出分别对应什么
                    {
                        printf("read first successful\n");
                        if(write(uart_read,senddata,8) > 0)
                        {
                            
                            printf("write second successful\n");
                            if(read(uart_read,&buffer[54],54) > 0)
                            {
                                printf("read second successful\n");

                                for(int i=0;i<54;i++)
                                {
                                    for(int j=i;j<54;j++)
                                    {
                                        if(buffer[j+0]==0x55&&buffer[j+1]==0xaa&&buffer[j+2]==0xdc && buffer[j+3]==0x04
                                        && buffer[j+4]==0x00 && buffer[j+5]==0x02 && buffer[j+6]==0x06 && buffer[j+7]==0x55 && buffer[j+8]==0xaa
                                        && buffer[j+9]==0xdc && buffer[j+10] == 0xec && buffer[j+11]==0x40)
                                        {
                                            x = (buffer[j+37]<<8|buffer[j+38])*0.00549;
                                            y = (buffer[j+39]<<8|buffer[j+40])*0.00549;
                                            tx_pkg.x = x;
                                            tx_pkg.y = y;
                                            tx_pkg.timestamp = hrt_absolute_time();
                                            orb_publish(ORB_ID(follow_camera), _follow_camera_tx_pub,&tx_pkg);//将角度数据发布出去
                                            printf("%f ",x);
                                            printf("%f ",y);
                                            printf("\n");
                                        }

                                    }
                                }
                            }
                        }
                    }
                }


            usleep(8 * 1000);
    }

    return 0;
}

总结：串口读写程序其实也很简单，主要步骤是

1、用open函数打开对饮的串口设备

2、设置波特率

3、通过write和read函数实现串口的读写

以上是串口的读写程序，但是要想在nsh中作为一个独立的程序运行，还要配置文件的支持，下面列出需要修改的文件：

1、在src/modules/中新建rw_uart文件夹，在文件夹中新建CMakeLists.txt文件(该文件的具体作用是什么这里就不仔细讲了)

2、CMakeLists.txt文件中的内容：

set(MODULE_CFLAGS)
px4_add_module(
    MODULE modules__rw_uart
    MAIN rw_uart
    COMPILE_FLAGS
        -Os
    SRCS
        rw_uart.c

    )

3、新建rw_uart.c文件作为串口读写的主文件，并将以上的串口读写程序复制进去

4、修改boards/px4/fmu-v3/default.cmake文件，在MODULES最后添加rw_uart，文件结构如下：

	MODULES
		airspeed_selector
		attitude_estimator_q
		battery_status
		camera_feedback
		commander
		dataman
		ekf2
		esc_battery
		events
		flight_mode_manager
		fw_att_control
		fw_pos_control_l1
		gyro_calibration
		gyro_fft
		land_detector
		landing_target_estimator
		load_mon
		local_position_estimator
		logger
		mavlink
		mc_att_control
		mc_hover_thrust_estimator
		mc_pos_control
		mc_rate_control
		#micrortps_bridge
		navigator
		rc_update
		rover_pos_control
		sensors
		sih
		temperature_compensation
		uuv_att_control
		uuv_pos_control
		vmount
		vtol_att_control
		rw_uart

5、重新编译就可以在nsh看到对应的rw_uart程序了，运行即可。要想在启动时自动运行，就要在启动脚本rcS中添加对应的脚本