iNavFlight之RC遥控MSP协议

1. RC摇杆MSP协议

iNav在地面站配置工具中，有一个MSP遥控器。该遥控器模拟了一个RC遥控器，通过MSP协议将RC摇杆信息的发送给飞控。

因此，这里也就给第三方提供了遥控控制MSP协议接口，通过这个链路将可以给飞控发送RC摇杆信息。

2. 地面站配置 & MSP遥控器

2.1 iNav地面站-配置

使能MSP遥控器的方法，需要在iNav地面站配置软件里面选择接受模式为MSP。

2.2 iNav地面站-MSP遥控器

通过iNav地面站提供的遥控器UI界面，我们可以基本操作飞机。当然相对来说不是很方便 ：）

但是不管如何，我们可以基于MSP协议，通过MSP遥控器来操作飞机。当然如果换成自己的接收机就可以控制飞机了（无需修改任何开源代码）。

3. RC摇杆总体逻辑框架

以RC摇杆信息为中心，从逻辑角度，需要三个步骤：

1. 摇杆信息获取
2. 摇杆信息处理
3. 摇杆处理初始化

3.1 摇杆信息获取

• MSP协议命令：MSP_SET_RAW_RC(200)
• 任务频度：TASK_PERIOD_HZ(100)
• 任务优先级：TASK_PRIORITY_LOW

taskHandleSerial  //摇杆信息获取
 └──> mspFcProcessCommand
     └──> mspFcProcessInCommand  //case MSP_SET_RAW_RC
         └──> rxMspFrameReceive

#define MSP_SET_RAW_RC                         200

    [TASK_SERIAL] = {
        .taskName = "SERIAL",
        .taskFunc = taskHandleSerial,
        .desiredPeriod = TASK_PERIOD_HZ(100),     // 100 Hz should be enough to flush up to 115 bytes @ 115200 baud
        .staticPriority = TASK_PRIORITY_LOW,
    },

3.2 摇杆信息处理

• 任务频度：TASK_PERIOD_HZ(10)
• 任务优先级：TASK_PRIORITY_HIGH

taskUpdateRxMain  //摇杆信息处理
 └──> processRx
     └──> calculateRxChannelsAndUpdateFailsafe

    [TASK_RX] = {
        .taskName = "RX",
        .checkFunc = taskUpdateRxCheck,
        .taskFunc = taskUpdateRxMain,
        .desiredPeriod = TASK_PERIOD_HZ(10),      // If event-based scheduling doesn't work, fallback to periodic scheduling
        .staticPriority = TASK_PRIORITY_HIGH,
    },

3.3 摇杆处理初始化

对C语言了解的同学，这里就不讲了 ：）

main  //摇杆处理初始化
 └──> init
     └──> rxInit

4. RC摇杆代码设计框架

4.1 场景分析

鉴于摇杆信息从使用场景上看，主要是两种类型和十三种串行遥控器协议。所以，从整体上设计上需要考虑这些种类的摇杆信息输入。

typedef enum {
    RX_TYPE_NONE = 0,
    RX_TYPE_SERIAL,
    RX_TYPE_MSP
} rxReceiverType_e;

typedef enum {
    SERIALRX_SPEKTRUM1024 = 0,
    SERIALRX_SPEKTRUM2048,
    SERIALRX_SBUS,
    SERIALRX_SUMD,
    SERIALRX_IBUS,
    SERIALRX_JETIEXBUS,
    SERIALRX_CRSF,
    SERIALRX_FPORT,
    SERIALRX_SBUS_FAST,
    SERIALRX_FPORT2,
    SERIALRX_SRXL2,
    SERIALRX_GHST,
    SERIALRX_MAVLINK,
} rxSerialReceiverType_e;

4.2 模块化抽象

经过整理和抽象以后，每种摇杆信息的使用过程无不离开如下五个步骤：

1. rcInit
2. rcFrameStatus
3. rcProcessFrame
4. rcReadRaw
5. rcFrameReceive

5. MSP摇杆代码设计

本章重点介绍MSP摇杆的代码设计，当然我们依然按照逻辑思路和抽象化设计概念走。

1. rcInit ==> rxMspInit
2. rcFrameStatus ==> rxMspFrameStatus
3. rcProcessFrame ==> 无，这里不展开，因为有些协议有反馈遥控器一些ID信息等等之类操作。
4. rcReadRaw ==> rxMspReadRawRC
5. rcFrameReceive ==> rxMspFrameReceive

5.1 rxMspInit

基于MSP协议的RC摇杆初始化

1. 将rxMspReadRawRC和rxMspFrameStatus两个处理函数挂上统一处理框架
2. 支持18个RC摇杆通道
3. 支持200ms超时处理

void rxMspInit(const rxConfig_t *rxConfig, rxRuntimeConfig_t *rxRuntimeConfig)
{
    UNUSED(rxConfig);

    rxRuntimeConfig->channelCount = MAX_SUPPORTED_RC_CHANNEL_COUNT;
    rxRuntimeConfig->rxSignalTimeout = DELAY_5_HZ;
    rxRuntimeConfig->rcReadRawFn = rxMspReadRawRC;
    rxRuntimeConfig->rcFrameStatusFn = rxMspFrameStatus;
}

#define MAX_SUPPORTED_RC_CHANNEL_COUNT              18
#define DELAY_5_HZ (1000000 / 5)

5.2 rxMspFrameStatus

这个不难理解，无非就是MSP协议的RC摇杆只有两种状态：PENDING or COMPLETE

static uint8_t rxMspFrameStatus(rxRuntimeConfig_t *rxRuntimeConfig)
{
    UNUSED(rxRuntimeConfig);

    if (!rxMspFrameDone) {
        return RX_FRAME_PENDING;
    }

    rxMspFrameDone = false;
    return RX_FRAME_COMPLETE;
}

5.3 rxMspReadRawRC

获取当前某个通道的摇杆值。

static uint16_t rxMspReadRawRC(const rxRuntimeConfig_t *rxRuntimeConfigPtr, uint8_t chan)
{
    UNUSED(rxRuntimeConfigPtr);
    return mspFrame[chan];
}

5.4 rxMspFrameReceive

1. 收到报文直接进行复制，且报文数据按照0 - MAX_SUPPORTED_RC_CHANNEL_COUNT 依次排列。
2. 该报文接收函数是在MSP端口配置的时候进行调度的，因此不在MSP遥控模块进行初始化。

注：

void rxMspFrameReceive(uint16_t *frame, int channelCount)
{
    for (int i = 0; i < channelCount; i++) {
        mspFrame[i] = frame[i];
    }

    // Any channels not provided will be reset to zero
    for (int i = channelCount; i < MAX_SUPPORTED_RC_CHANNEL_COUNT; i++) {
        mspFrame[i] = 0;
    }

    rxMspFrameDone = true;
}

6. 整体Rx业务逻辑处理(processRx)

略：详见void processRx(timeUs_t currentTimeUs)

注：这里就不再将代码一一罗列出来，看一遍加注释了。如果真有朋友有兴趣，请评论留言，我有机会一一整理。

7. 参考资料

【1】Multiwii Serial Protocol Version 2
【2】BetaFlight模块设计之三十二：MSP协议模块分析
【3】iNavFlight之MSP Sensor报文格式