MavLink协议入门

1. MavLink 基本介绍

1.1 介绍

MAVLink是一个非常轻量化的开源的消息协议，用于无人机之间的通信以及无人机机载设备之间的通信。

1.2 优点

标准化，通用化，高效，稳定，扩展性强，提供开放的API，二次开发简单，可自定义xml消息格式文件并生成C、C++，C#，Java，Python，Lua，JavaScript，TypeScript等编程语言的开发库。

1.3 版本

STX：数据包起始标志，0xFD；

LEN：PAYLOAD的长度；

SEQ：数据包序号，0~255，每次发送一个数据包，序号就会累加，循环往复；

SYS ID：设备系统级的ID，表明自己的ID身份；

COMP ID：设备组件级的ID，一个相同系统可能有多个不同组件都使用MAVLink进行通信；

PAYLOAD：存放通信数据，可能是信息、命令等；

1.4 打包与解包

以C/C++ 为例，mavlink 库中提供了通用的接口，mavlink_msg_*_encode/decode 函数，可以帮助我们快速打包或者解包一个 mavlink 数据。

对于一个 mavlink 数据帧来说，它首先是通用的 mavlink_message_t 类型（基类），然后才是具体的如 mavlink_scaled_pressure_t 类型（派生类）。

对于发送者而言，不必具体关心帧头校验等具体的协议组成，我们只需要了解具体的 MSG_ID 和对应的 Payload 即可；比如发送scaled_pressure 消息：

可以传入system_id，component_id，Payload （可以直接是结构体形式，或者散列形式），（MSG_ID由pack函数内部自动填充）；最后通过参数msg输出为一个 mavlink_message_t 类型，然后通过mavlink_msg_to_send_buffer函数即可将该类型转换为buffer，然后传递给底层串口/网络套接字发送出去。

对于接收者而言，将从底层传入的buffer数据按照 char 类型依次传入 mavlink_parse_char 函数，如果在某次传入了一个char后返回了true，即得到了一个完整的 mavlink_message_t 类型，代表接收到一个数据。

然后通过 switch-case 语句来分拣ID：

最后在自定义处理函数中调用mavlink_msg_scaled_pressure_decode函数即可将数据填充进入结构体，用户只需要从结构体内取数据即可。

因此对于开发者而言，我们更加关注消息的名字，ID，Payload组成以及system_id，component_id（表明发送者的身份）

我们可以在 MAVLINK Common Message Set (common.xml) | MAVLink Guide 中查看某一个MSG的ID和定义：

1.5 MAVLink三大概念

1.5.1 msg

消息是MAVLink通信的基本数据单元，用于在飞控和地面站之间传输具体的数据结构，例如传感器数据、状态信息、控制指令等。每个消息对应一个唯一的msgid，并包含多个字段（如GPS坐标、姿态角、心跳包等）。

方向性：消息是双向的，飞控和地面站均可发送和接收。例如，飞控通过HEARTBEAT消息（msgid=0）告知状态，地面站通过GLOBAL_POSITION_INT（msgid=33）接收位置信息。

1.5.2 enum

枚举是预定义的常量值，用于表示状态、模式或参数类型。例如，MAV_MODE枚举定义飞行模式（如GUIDED、AUTO），MAV_CMD枚举定义指令类型（如MAV_CMD_NAV_WAYPOINT）。

作用：提供标准化标签，确保双方对参数含义理解一致。例如，custom_mode=4在枚举中被定义为引导模式。

1.5.3 cmd

指令是具体的操作命令（一种特殊的msg），通常通过COMMAND_LONG（msgid=76）或MISSION_ITEM消息发送，例如解锁、起飞、设置航点等。每个指令对应一个MAV_CMD枚举值，并包含最多（固定）7个参数。

方向性：主要由上位机发起（如QGC发送MAV_CMD_NAV_TAKEOFF），但飞控可能返回响应（如COMMAND_ACK）。

2. MavLink 通信简单解析

2.1 飞控上电默认自发外传的状态数据

MSG ID	MSG 名称	MSG 解释
0	MAVLINK_MSG_ID_HEARTBEAT	心跳帧
1	MAVLINK_MSG_ID_SYS_STATUS	电压,传感器,丢包率
2	MAVLINK_MSG_ID_SYSTEM_TIME