PX4-1-开源飞控项目

分享完工具系列，我们开始PX4飞控技术的分享，写分享相对于自己写笔记要难很多，在整理自己笔记的过程中也重新思考很多问题。

飞控技术的分享系列更多分享的是思路和框架。对于PX4这种大型开源项目，源码的学习和思路框架的学习同样重要，专于源码容易迷失在代码之中，找不到方向。

当然个人的水平和编辑能力有限，如果有理解不一样的地方，欢迎私信我讨论，我会在后续的分享中更正。

我们后面主要分享的是PX4这一个开源飞控，当然目前世界上有很多的优秀开源飞控项目，在开始PX4的分享之前，我们先聊一下一些著名的开源飞控项目。他们都有哪些，有什么特点等等。

• Cleanflight/betaflight/Baseflight/MultiWii

• crazyflie

• paparazzi

• fprime

• ardupilot

• PX4

以上是我接触过的主要开源飞控，目前还比较活跃的开源项目，如果大家有了解其它优秀的开源飞控项目，欢迎私信我，我补充进去。

Cleanflight/betaflight/Baseflight/MultiWii

这是一个系列的开源项目，历史非常悠久。

这个系列的飞控在穿越机等小四轴上使用非常广泛。

• c编写，stm32官方库，代码非常简洁

• 功能也比较有限，姿态融合算法没有使用ekf，使用的是MahonyAHRS算法

它比较适合飞控入门，学习一些基础知识。

crazyflie

crazyflie也是一款微型四轴飞行器开源项目

• 同样使用c编写，stm32官方库，

• 使用了ekf融合算法，代码比较简洁

想要研究基本的ekf算法的可以看看这个代码，入门比较简单

paparazzi

Paparazzi 项目起始于2003年，由法国民航大学发起的一套软硬件开源无人机项目，它提供了一整套完整的无人机软硬件解决方案。

• 使用c编写，libopencm3开源库

• 代码规模较大，支持固定翼、多旋翼、小车等

• 有完善的传感器融合算法和飞行模式控制应用

fprime

fprime是经过飞行验证的多平台开源飞行软件框架(一个组件驱动的框架)，可以快速开发和部署太空飞行及其他嵌入式软件应用程序，美国首个火星飞行器即使用该软件框架。

实际上它不属于开源飞控，是一个软件框架，可以应用于无人平台中，也在美国太空设备中得到应用，证明它的可靠性。它本身没有飞行控制相关的代码算法，当然作为一个非常好的软件框架，大家可以往里面填充自己的算法和设备，实现一个飞控软件。

ardupilot（APM）/PX4

把这两个项目放在一起描述，因为它们是目前最为成熟完善的开源飞控项目，非常强大，且充满活力，相信大家都有一定了解了。

它们的共同点：

• 不同于其它大部分开源飞控使用c开发，他们都主要使用c++开发，代码的封装比较复杂，理解上有一定的难度

• 支持非常丰富的无人设备：多旋翼、固定翼、VTOL、小车、水下航行器、飞艇等等

• 支持的硬件非常丰富，基本支持目前主流的开源飞控硬件

• 都拥有非常丰富的软件包，传感器驱动、导航算法软件包、控制软件栈、仿真环境等等

• 使用了一些相同的中间件软件：Mavlink、uavcan

它们本身有非常密切的关系，但是由于开源协议的不同（APM使用GPL-3，PX4使用BSD-3协议），两个项目目前处于独立开发状态。它们在源码框架上的一些不同：

• 使用的RTOS不同：APM目前使用ChibiOS，而PX4使用Nuttx，当然他们都支持linux系统

• 消息机制不同：PX4使用uORB的微消息代理机制进行任务间的数据传递和消息同步等，任务间耦合校低；APM的模块封装在libraries中的各个类模块中，在应用层（ArduCopter、ArduPlane、Rover等）通过实例化具体的类来完成具体的功能，比如传感器、EKF、位置控制、motor等模块，模块间的数据传递通过类的输入输出接口完成。

• 任务框架不同：PX4的每个任务均运行在独立的task和工作队列中；APM的应用层自己实现了一个调度器（AP_Scheduler）

• 代码框架的复杂程度上PX4会比APM复杂一些，模块的封装程度更高，在task、uorb、传感器的驱动封装上更为复杂一些，当然如果仅仅使用的话只要参考demo也能非常快的入门。

当然它们有很多的不同点，我个人认为PX4偏向于学院风格，而APM是应用风格，我更喜欢PX4的代码框架，后面的分享也会围绕PX4展开。

下一期分享将简单分析px4的代码架构。

这个博客转载自我个人的微信公众号，这里会不定期更新一些我整理的无人机相关知识和个人设计，欢迎添加关注。