MAVLink协议通信分析——（二）消息结构

消息结构

(一)  消息包结构

消息包结构定义了消息包在发送、接收、初次解析中所需信息的存储规则。

在MavLink 1.0版本中，消息包结构如下图表所示。首部由STX段引导，具体含义可在表中查询，其中校验位标记为自动，表示应由软件根据包数据自动计算生成。



（长度单位为byte）

区域	名称	索引	长度	含义	取值
STX	起始标识	0	1	标识新消息的开始，用于消息识别、解析	254
LEN	负载长度	1	1	记录负载信息的长度	N
SEQ	序列码	2	1	消息发送序列码，用于通信可靠性检验	0-255
SYS	系统ID	3	1	发送该消息系统的系统ID	0-255
COMP	组件ID	4	1	发送该消息系统组件的组件ID	0-255
MSG	消息ID	5	1	标识该消息的种类	0-255
PAYLOAD	负载信息	6	1	消息内部负载信息
CKA	校验位A	N+6	N	CRC校验位	自动
CKB	校验位B	N+7	1	CRC校验位	自动

 

(二)  消息包封装过程

以上各区域信息存在关联，当使用MavLink协议提供的方法封装消息包时，会根据所使用的MSG获取到该类别MSG消息的LEN信息，同时软件（地面站或飞行控制软件）会根据自身状态信息填写SYS、COMP。信息填写完毕生成数据包时，封装方法会自动添加STX，并在上一次发送消息包所使用的SEQ上加1作为本次发送的SEQ写入，当SEQ超过255时，会回到0并重新开始计数。CKA、CKB会在PAYLOAD信息写入后、封装完成之前，根据CRC[Fe1] （CyclicRedundancy
Check）循环冗余校验码算法计算得出并自动写入包内。

也就是说，设定SYS和COMP并且正确调用MavLink所提供方法后，整个消息包的生成过程中仅有MSG和PAYLOAD两项内容需要用户关心，消息包封装过程如活动图所示。

(三)  消息包示例

本文开始提到MavLink使用消息库的形式定义传输规则，用户可以在在源码中查阅消息库的内容，此处使用Java语言下的消息库作为实例，以便更清晰地展示包结构（MavLink源码自带了多语言的生成器，可从源码中的xml文件转换为对应C，C++，Java等语言的MavLink协议包）。以下表格中，SEQ为计算得出，数值不固定，故用X代替，SYS，COMP两项为笔者使用的Mission
Planner地面站设定的系统ID和组件ID，MSG项0代表HEARTBEAT消息的ID，PAYLOAD内存储详细信息，下一章节再介绍，最后的CKA CKB为封包后计算得出，以Y代替。

 

msg_heartbeat：最基本的心跳信号包，周期性发送，用于确认地面站与无人机之间的连接是否有效。

STX	LEN	SEQ	SYS	COMP	MSG	PAYLOAD	CKA B
254	9	X	255	190	0	……	Y

 

msg_request_data_stream：数据流请求包，地面站使用该消息包向飞行控制软件提交数据流申请，飞行控制软件收到该消息后将按照设定的参数周期性返回消息包。

STX	LEN	SEQ	SYS	COMP	MSG	PAYLOAD	CKA B
254	6	X	255	190	66	……	Y