Pixhawk源码笔记一：APM代码基本结构

Pixhawk源码笔记一：APM代码基本结构

 

(2014-12-09
17:00:56)


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标签：  代码分析    pixhawk    apm    源码分析    基本结构

分类： 航模

        想要学习Pixhawk源码的朋友有福了，后边我会陆续的将Pixhawk的源码学习笔记整理出来分享给大家。敬请关注：新浪微博@WalkAnt，3017224@qq.com。欢迎交流。

基础知识

        详细参考：http://dev.ardupilot.com/wiki/learning-the-ardupilot-codebase/

第一部分：介绍

        详细参考：http://dev.ardupilot.com/wiki/learning-ardupilot-introduction/

        ArduPilot 代码分为5个主要部分，基本结构分类如下：
 vehicle directories
 AP_HAL
 libraries
 tools directories
 external support code

1、vehicle directories模型类型

        当前共有4种模型：ArduPlane, ArduCopter, APMrover2 and AntennaTracker。都是.pde文件，就是为了兼容arduino平台，以后可能会放弃。

2、AP_HAL硬件抽象层

        硬件抽象层，使得在不同硬件平台上的移植变得简单。

        其中AP_HAL目录定义了一个通用的接口。其他的目录AP_HAL_XXX针对不同硬件平台进行详细的定义。例如AP_HAL_AVR目录对于AVR平台，AP_HAL_PX4对应PX4平台，AP_HAL_Linux对应Linux平台。

3、tools directories工具目录

        主要提供支持。For examples, tools/autotest provides the autotest infrastructure behind theautotest.diydrones.com site and tools/Replay provides our
log replay utility.

4、external support code外部支持代码

        对于其他平台，需要外部支持代码。例如Pixhawk、PX4的支持代码如下：
 PX4NuttX – 板载实时系统。the core NuttX
RTOS used on PX4 boards
 PX4Firmware – PX4固件。the base
PX4 middleware and drivers used on PX4 boards
 uavcan – 飞行器CAN通信协议。the uavcan CANBUS
implementation used in ArduPilot
 mavlink – Mavlink通信协议。the mavlink protocol
and code generator

5、系统编译

        针对不同的硬件板，编译可以采用“make TARGET”的形式。
 make apm1 – the APM1 board
 make apm2 – the APM2 board
 make px4-v1 – the PX4v1
 make px4-v2 – the Pixhawk

        如果要移植到新的硬件，可以在mk/targets.mk文件中添加。

        比如： make apm2-octa -j8

        或者： make px4-v2 -j8

        采用8通道并行编译方式，针对APM、Pixhawk硬件板（AVR、STM32），编译八旋翼代码。

第二部分： 学习sketch例程代码

        http://dev.ardupilot.com/wiki/learning-ardupilot-the-example-sketches/

        sketch，是指使用 .pde 文件编写的主程序。

        开始之前，你可以试着阅读、编译并运行下面的sketches
 libraries/AP_GPS/examples/GPS_AUTO_test
 libraries/AP_InertialSensor/examples/INS_generic
 libraries/AP_Compass/examples/AP_Compass_test
 libraries/AP_Baro/examples/BARO_generic
 libraries/AP_AHRS/examples/AHRS_Test

        例如，下面的编译方法，将在Pixhawk上安装AP_GPS例程sketch。

               cd libraries/AP_GPS/examples/GPS_AUTO_test

                make px4-clean

               make px4-v2

               make px4-v2-upload

        正确理解sketch例程代码，我们以GPS_AUTO_test.pde代码为例（目录ardupilot\libraries\AP_GPS\examples\GPS_AUTO_test），主要几个特点：

        1、 pde文件包含很多 includes；

        2、 定义了 hal 引用声明；

        3、 代码非常粗糙；

        4、 setup() 和 loop()函数

1、include文件

        pde文件转变为C++文件后，提供必要的库引用支持。

2、hal引用声明

        定义如下：

        const AP_HAL::HAL& hal = AP_HAL_BOARD_DRIVER;// pixhawk等价于AP_HAL_PX4

        该定义，方便访问硬件接口，比如console终端、定时器、I2C、SPI接口等。

        实际的定义是在HAL_PX4_Class.cpp中定义，如下：

                const HAL_PX4 AP_HAL_PX4;

        hal是针对 AP_HAL_PX4 的引用。

        经常使用的方法如下：
 终端字符输出。hal.console->printf() and hal.console->printf_P() to print strings (use the _P to use less memory on AVR)
 获取当前运行时间。hal.scheduler->millis() and hal.scheduler->micros() to get the time since boot
 延时。hal.scheduler->delay() and hal.scheduler->delay_microseconds() to sleep for a short time
 IO输入输出。hal.gpio->pinMode(), hal.gpio->read() and hal.gpio->write() for accessing GPIO pins
 I2C操作，hal.i2c
 SPI操作，hal.spi

3、setup()和loop()

        每个sketch都有一个setup()和loop()函数。板子启动时，setup()被调用。这些调用都来自HAL代码中的main()函数调用（HAL_PX4_Class.cpp文件main_loop()）。setup()函数只调用一次，用于初始化所有libraries。

        Loop()循环被调用，执行主任务。

4、AP_HAL_MAIN()宏指令

        每一个sketch(.pde文件)最底部，都有一个“AP_HAL_MAIN();”指令，它是一个HAL宏，用于定义一个C++ main函数，整个程序的入口。它真正的定义在AP_HAL_PX4_Main.h中。

                #define AP_HAL_MAIN() \

                extern "C" __EXPORT int SKETCH_MAIN(int argc, char * const argv[]); \

                int SKETCH_MAIN(int argc, char * const argv[]) { \

                hal.init(argc, argv); \

                return OK; \

                }

        作为程序的起点，在AP_HAL_MAIN()里，就正式调用了hal.init()初始化代码。

        程序的执行过程就是：程序起点AP_HAL_MAIN() à hal.init()  à hal.main_loop() à sketch中的setup()和loop()。