《PX4源碼開發(fā)人員文檔(一)——軟件架構(gòu)》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《PX4源碼開發(fā)人員文檔(一)——軟件架構(gòu)(10頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、PX4源碼開發(fā)人員文檔(一)軟件架構(gòu)軟件架構(gòu)PX4在廣播消息網(wǎng)絡(luò)內(nèi),按照一組節(jié)點(diǎn)(nodes )的形式進(jìn)行組織,網(wǎng)絡(luò)之間使用像 如“姿態(tài)”和“位置”之類的語義通道來傳遞系統(tǒng) 狀態(tài)。軟件的堆棧結(jié)構(gòu)主要分為四層:.應(yīng)用程序接口:提供給app開發(fā)人員,使開發(fā)人員可以使用ROS或者DroneAPI。這 一接口設(shè)計盡可能簡潔和扁平,并盡量多的 隱藏復(fù)雜性。應(yīng)用框架:這是一組核心缺省應(yīng)用程序(節(jié)點(diǎn)),運(yùn)行核心的飛行控制。函數(shù)庫:這一層包括針對機(jī)器核心操作的所 有系統(tǒng)函數(shù)庫和功能 通信、UAVCAN和故障安全(failsafe)系 統(tǒng)。操作系統(tǒng):最后一層,提供硬件驅(qū)動、網(wǎng)絡(luò)Application API (
2、0MQ/ROS)SurveysCargoFollow-MeSAR1 Authentication - ROS or 0MQ pub/sub BrokerApplication FrameworkVI OdometryMulticopter Ctrl. VTOL Ctrl.MAVLInk Serial 1State Estimation Fixed Wing Ctrl. Commander NavigatorMAVROSLibrariesLinux KernelCamera DriverNetwork 4G/LTE 1StorageSDR DriverI RTOS KernelpORB or M
3、uORB pub/subUAVCAN Driverj Actuator DriversFailsafe System Sonsor DriversEstimation UbF MathLIbL jE OpenCV SjxORB WrapperControl Lib 1MAVLInk LibUAVCAN Lib1 Mission Logic Lib內(nèi)部進(jìn)程通信(Inter Processcommunication, IPC)PX4平臺的封裝提供了跨平臺的無鎖發(fā)布訂閱模式(publish-subscribe pattern)對象請求處理器。取決于平臺/操作系統(tǒng),完成這個的后 端可能是uORB,或者
4、Linux上的ROS / DDS(data delivery service)0封裝可擴(kuò)展,也可作為消息系統(tǒng)提供支持,比如0MQ o所有這些后 端的共同特點(diǎn)是,它們都允許發(fā)送數(shù)據(jù)到一個像 如“位置”這樣的語義訂閱主題(topic),并使 多個接收器跨進(jìn)程的收到這一數(shù)據(jù)。IPC性能發(fā)布(Publication)至訂閱(subscription)之間的延遲: uORB: 23 us 168 MHz STM32F4 ROS: TBD ROS2/DDS:185 us 1.6 GHz IntelPentium 4 and 2 GB RAM running Windows XP (details) Zer
5、oMQ: 170 us 1.6 GHz IntelPentium 4 and 2 GB RAM running Windows XP (details)安全和保護(hù)模型 飛行核心與主要應(yīng)用級處理過程隔離,以確保獨(dú) 立于高層級系統(tǒng)狀態(tài)的機(jī)器核心操作,保持穩(wěn) 定。PX4應(yīng)用程序框架PX4應(yīng)用程序框架在所有平臺上代碼兼容,(比如 Pixhawk / NuttX,又比如,SnapDragon /Linux),獨(dú)立并將中間設(shè)備作為傳輸層。publisherpublish。subscribersubscri be()Object Request Broker節(jié)點(diǎn)句柄(Node Handle)節(jié)點(diǎn)句柄是每一個
6、連接到中間設(shè)備的發(fā)布器(publisher)或者訂閱器(subscriber)的核 心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(一個節(jié)點(diǎn)可以同時是發(fā)布器和訂閱 器)。一個節(jié)點(diǎn)是一個邏輯單元,每一個進(jìn)程都 可以有多于一個的節(jié)點(diǎn)(雖然這并不是典型的形 式)。1. px4:NodeHandle n();數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對于所有相關(guān)的中間設(shè)備實(shí)現(xiàn),PX4根據(jù)儲存在 “msg”中的定義文件自動生成據(jù)結(jié)構(gòu)。發(fā)布(publication)通過使用節(jié)點(diǎn)句柄通告(advertise)訂閱主題(topic)來創(chuàng)建一個新的發(fā)布(publication)。注意這個模板,是訂閱主題的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。L px4:Publisher* rc_channels_pub
7、= n.advertise()從這個指向rc_channels_pub的句柄的指針, 可以用于發(fā)布數(shù)據(jù)L px4_rc_channels rc_channels_msg;2. rc_channels_msg.data().timestamp_last_valid= px4:get_time_micros();3. _rc_channels_pub-publish(rc_channels_msg);訂閱(Subscription) 通過訂閱一個訂閱主題創(chuàng)建一個新的發(fā)布。注意 模板,是訂閱主題的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。使用訂閱共有三個選擇:1.使用訂閱主題的句柄,進(jìn)行手動復(fù)制操作。2.作為函數(shù)的回調(diào)(callb
8、ack),在訂閱主題更新時,函數(shù)被調(diào)用。3.作為類方法的回調(diào)(相當(dāng)于函數(shù),但是是C+類型的)單純訂閱除非手動調(diào)用復(fù)制方法,否則數(shù)據(jù)不會被復(fù)制。L unsigned min_interval =500;2. _sub_rc_chan = _n.subscribe(min_interval);函數(shù)回調(diào)每次訂閱主題更新,則rcchannelscallbackfunction被調(diào)用。view plaincopy1. unsigned min_interval =500;2. _n.subscribe(rc_channels_callback_function min_interval);類方法回調(diào)相當(dāng)
9、于前面函數(shù)的例子。_n.subscribe(&SubscriberExample:crc-channels-callback, this ,min_interval);混合系統(tǒng)為了解決更高級別的挑戰(zhàn),比如基于視覺的避障 或者復(fù)雜控制問題,一個運(yùn)行嵌入式Linux的伴 隨計算機(jī)將非常有用。LINUX COMPANIONDEEPLY EMBEDDED集成ROSPX4可以通過兩種不同的API與ROS整合到一 起:或者自然地將每一個應(yīng)用作為ROS節(jié)點(diǎn), 或者通過mavros在嵌入式自駕儀上唯一地運(yùn) 行Linux Computer:Odroid U3Deeply Embedded: FMUv2 BoardROS pub/sub busSimulation EnvironmentROSLoggingFixed WingAtthudeControlSITLFlightSimulatorDroneAPIDroneAPI是一個高級應(yīng)用程序接口,類似于一 個為遠(yuǎn)程過程調(diào)用(RPC)提供語言綁定的函數(shù) 庫。從本質(zhì)上講,它是面向告訴無人機(jī)去哪里或 做什么,而不是核心的機(jī)器人通訊/API的一部 分。