ArduPilot之开源代码UARTs and the Console使用

最新推荐文章于 2025-06-13 15:11:35 发布
最新推荐文章于 2025-06-13 15:11:35 发布
阅读量1.6k 收藏 5
点赞数
CC 4.0 BY-SA版权
分类专栏： ArduPilot 文章标签： STM32 嵌入式 单片机 ArduPilot
版权声明：本文为博主原创文章，遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议，转载请附上原文出处链接和本声明。
本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/lida2003/article/details/130614957
文章详细介绍了ArduPilot项目中UART接口的使用，包括UART在不同HAL层如Empty,ChibiOS,ESP32,Linux,SITL中的实现和配置，以及配置参数如SERIALx_BAUD,SERIALx_PROTOCOL等。同时，提供了UART常用函数的示例代码，帮助开发者理解和操作UART。

摘要生成于 C知道 ，由 DeepSeek-R1 满血版支持， 前往体验 >

ArduPilot之开源代码UARTs and the Console使用

1. 源由

ArduPilot的外部传感器主要通过UART/CAN/I2C/SPI等方式接入系统。UART在调试输出、遥测、GPS模块等方面有着诸多应用。了解如何通过HAL与UART对话将有助于理解ArduPilot代码。

2. UART定义

HAL框架设计角度，ArduPilot支持1 + 9个UART端口，其中1个是USB转串口。

libraries/AP_HAL/HAL.cpp

// access serial ports using SERIALn numbering
AP_HAL::UARTDriver* AP_HAL::HAL::serial(uint8_t sernum) const
{
    UARTDriver **uart_array = const_cast<UARTDriver**>(&uartA);
    // this mapping captures the historical use of uartB as SERIAL3
    const uint8_t mapping[] = { 0, 2, 3, 1, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
    static_assert(sizeof(mapping) == num_serial, "num_serial must match mapping");
    if (sernum >= num_serial) {
        return nullptr;
    }
    return uart_array[mapping[sernum]];
}

鉴于ArduPilot支持OS版本不同，或多或少有一些差异，UART可能存在不同的配置情况。

2.1 HAL_Empty

空定义，其实现都是空的，类似dummy/stub。后面可以看到有些OS上会有一些空定义的串口。

libraries/AP_HAL_Empty/HAL_Empty_Class.cpp

static UARTDriver uartADriver;
static UARTDriver uartBDriver;
static UARTDriver uartCDriver;

2.2 HAL_ChibiOS

支持10个UART。

libraries/AP_HAL_ChibiOS/HAL_ChibiOS_Class.cpp

#ifndef HAL_NO_UARTDRIVER
static HAL_UARTA_DRIVER;
static HAL_UARTB_DRIVER;
static HAL_UARTC_DRIVER;
static HAL_UARTD_DRIVER;
static HAL_UARTE_DRIVER;
static HAL_UARTF_DRIVER;
static HAL_UARTG_DRIVER;
static HAL_UARTH_DRIVER;
static HAL_UARTI_DRIVER;
static HAL_UARTJ_DRIVER;
#else
static Empty::UARTDriver uartADriver;
static Empty::UARTDriver uartBDriver;
static Empty::UARTDriver uartCDriver;
static Empty::UARTDriver uartDDriver;
static Empty::UARTDriver uartEDriver;
static Empty::UARTDriver uartFDriver;
static Empty::UARTDriver uartGDriver;
static Empty::UARTDriver uartHDriver;
static Empty::UARTDriver uartIDriver;
static Empty::UARTDriver uartJDriver;
#endif

2.3 HAL_ESP32

支持3个UART，uartB用于TCP通信，uartC用于UDP通信，uartD正常硬件串口。

libraries/AP_HAL_ESP32/HAL_ESP32_Class.cpp

static Empty::UARTDriver uartADriver;
static ESP32::UARTDriver cons(0);
static ESP32::UARTDriver uartBDriver(1);
#ifdef HAL_ESP32_WIFI
#if HAL_ESP32_WIFI == 1
static ESP32::WiFiDriver uartCDriver; //tcp, client should connect to 192.168.4.1 port 5760
#elif HAL_ESP32_WIFI == 2
static ESP32::WiFiUdpDriver uartCDriver; //udp
#endif
#else
static Empty::UARTDriver uartCDriver;
#endif
static ESP32::UARTDriver uartDDriver(2);
static Empty::UARTDriver uartEDriver;
static Empty::UARTDriver uartFDriver;
static Empty::UARTDriver uartGDriver;
static Empty::UARTDriver uartHDriver;
static Empty::UARTDriver uartIDriver;
static Empty::UARTDriver uartJDriver;

2.4 HAL_Linux

支持10个UART，其中第0个uartA定义为Console。

libraries/AP_HAL_Linux/HAL_Linux_Class.cpp

static UARTDriver uartADriver(true);
static UARTDriver uartCDriver(false);
static UARTDriver uartDDriver(false);
static UARTDriver uartEDriver(false);
static UARTDriver uartFDriver(false);
static UARTDriver uartGDriver(false);
static UARTDriver uartHDriver(false);
static UARTDriver uartIDriver(false);
static UARTDriver uartJDriver(false);

2.5 HAL_SITL

支持10个UART。

https://github.com/ArduPilot/ardupilot/blob/master/libraries/AP_HAL_SITL/HAL_SITL_Class.cpp

static UARTDriver sitlUart0Driver(0, &sitlState);
static UARTDriver sitlUart1Driver(1, &sitlState);
static UARTDriver sitlUart2Driver(2, &sitlState);
static UARTDriver sitlUart3Driver(3, &sitlState);
static UARTDriver sitlUart4Driver(4, &sitlState);
static UARTDriver sitlUart5Driver(5, &sitlState);
static UARTDriver sitlUart6Driver(6, &sitlState);
static UARTDriver sitlUart7Driver(7, &sitlState);
static UARTDriver sitlUart8Driver(8, &sitlState);
static UARTDriver sitlUart9Driver(9, &sitlState);

SITL mapping

ParamPrefixSim_vehicle Cmd LineDef Role DefaultConnection
SERIAL0_- -uartA= or - -serial0=Consoletcp:localhost:5760:wait
SERIAL1_- -uartB= or - -serial1=MAVLinktcp:localhost:5762
SERIAL2_- -uartC= or - -serial2=MAVLinktcp:localhost:5763
SERIAL3_- -uartD= or - -serial3=GPSSimulated GPS
SERIAL4_- -uartE= or - -serial4=GPSSimulated GPS
SERIAL5_- -uartF= or - -serial5=
SERIAL6_- -uartG= or - -serial6=
SERIAL7_- -uartH= or - -serial7=
SERIAL8_- -uartI= or - -serial8=
SERIAL9_- -uartJ= or - -serial9=

参考命令

# sim_vehicle.py --console --map -A --serial5=uart:/dev/ttyS15:115200

3. 配置参数

3.1 SERIALx_BAUD

ValueMeaning
11200
22400
44800
99600
1919200
3838400
5757600
111111100
115115200
230230400
256256000
460460800
500500000
921921600
15001500000
20002000000

3.2 SERIALx_PROTOCOL

ValueMeaning
-1None
1MAVLink1
2MAVLink2
3Frsky D
4Frsky SPort
5GPS
7Alexmos Gimbal Serial
8SToRM32 Gimbal Serial
9Rangefinder
10FrSky SPort Passthrough (OpenTX)
11Lidar360
13Beacon
14Volz servo out
15SBus servo out
16ESC Telemetry
17Devo Telemetry
18OpticalFlow
19RobotisServo
20NMEA Output
21WindVane
22SLCAN
23RCIN
24EFI Serial
25LTM
26RunCam
27HottTelem
28Scripting
29Crossfire VTX
30Generator
31Winch
32MSP
33DJI FPV
34AirSpeed
35ADSB
36AHRS
37SmartAudio
38FETtecOneWire
39Torqeedo
40AIS
41CoDevESC
42DisplayPort
43MAVLink High Latency
44IRC Tramp

3.3 SERIALx_OPTIONS

ValueMeaning
bit0InvertRX
bit1InvertTX
bit2HalfDuplex
bit3Swap
bit4RX_PullDown
bit5RX_PullUp
bit6TX_PullDown
bit7TX_PullUp
bit8RX_NoDMA
bit9TX_NoDMA
bit10Don’t forward mavlink to/from
bit11DisableFIFO
bit12Ignore Streamrate

3.4 SERIAL_PASSx

ValueMeaning
-1Disabled
0Serial0
1Serial1
2Serial2
3Serial3
4Serial4
5Serial5
6Serial6

3.5 SERIAL_PASSTIMO

RangeUnits
0 to 120seconds

4. UART常用函数

  • printf - formatted print
  • printf_P - formatted print with progmem string (saves memory on AVR boards)
  • println - print and line feed
  • write - write a bunch of bytes
  • read - read some bytes
  • available - check if any bytes are waiting
  • txspace - check how much outgoing buffer space is available
  • get_flow_control - check if the UART has flow control capabilities

5. 示例代码

libraries/AP_HAL/examples/UART_test 它向前5个UART打印一条问候信息。

可以在测试飞控板上试试，看看是否可以使用USB串行适配器显示所有输出，以及调整波特率。

/*
  simple test of UART interfaces
 */

#include <AP_HAL/AP_HAL.h>

#if HAL_OS_POSIX_IO
#include <stdio.h>
#endif

void setup();
void loop();

const AP_HAL::HAL& hal = AP_HAL::get_HAL();

/*
  setup one UART at 57600
 */
static void setup_uart(AP_HAL::UARTDriver *uart, const char *name)
{
    if (uart == nullptr) {
        // that UART doesn't exist on this platform
        return;
    }
    uart->begin(57600);
}


void setup(void)
{
    /*
      start all UARTs at 57600 with default buffer sizes
    */

    hal.scheduler->delay(1000); //Ensure that the uartA can be initialized

    setup_uart(hal.serial(0), "SERIAL0");  // console
    setup_uart(hal.serial(1), "SERIAL1");  // telemetry 1
    setup_uart(hal.serial(2), "SERIAL2");  // telemetry 2
    setup_uart(hal.serial(3), "SERIAL3");  // 1st GPS
    setup_uart(hal.serial(4), "SERIAL4");  // 2nd GPS
}

static void test_uart(AP_HAL::UARTDriver *uart, const char *name)
{
    if (uart == nullptr) {
        // that UART doesn't exist on this platform
        return;
    }
    uart->printf("Hello on UART %s at %.3f seconds\n",
                 name, (double)(AP_HAL::millis() * 0.001f));
}

void loop(void)
{
    test_uart(hal.serial(0), "SERIAL0");
    test_uart(hal.serial(1), "SERIAL1");
    test_uart(hal.serial(2), "SERIAL2");
    test_uart(hal.serial(3), "SERIAL3");
    test_uart(hal.serial(4), "SERIAL4");

    // also do a raw printf() on some platforms, which prints to the
    // debug console
#if HAL_OS_POSIX_IO
    ::printf("Hello on debug console at %.3f seconds\n", (double)(AP_HAL::millis() * 0.001f));
#endif

    hal.scheduler->delay(1000);
}

AP_HAL_MAIN();

6. 参考资料

【1】ArduPilot开源飞控系统之简单介绍
【2】ArduPilot之开源代码框架
【3】ArduPilot飞控之ubuntu22.04-SITL安装
【4】ArduPilot飞控之ubuntu22.04-Gazebo模拟
【5】ArduPilot飞控之Mission Planner模拟
【6】ArduPilot飞控AOCODARC-H7DUAL固件编译
【7】ArduPilot之开源代码Library&Sketches设计
【8】ArduPilot之开源代码Sensor Drivers设计
【9】ArduPilot之开源代码基础知识&Threading概念

ardupilot iomcu相关代码于学习（2）
陌城烟雨
10-28 875
目录 文章目录目录摘要1.配置和编译命令2.编译中主要编译的库libraries3.编译后的bin文件如何被FMU调用4.IOMCU相关配置代码 摘要 本节主要记录自己学习ardupilot的 iomcu相关资料。 1.配置和编译命令 配置相关命令：./waf configure --board ymuav 编译下载命令：./waf iofirmware 2.编译中主要编译的库libraries 可以看出编译用到的库主要包含： AP_BoardConfig AP_Common
ArduPilot开源代码之AP_DAL_InertialSensor
lida2003的专栏
07-17 1008
public:// 公共方法private:主要管理了加速度计和陀螺仪数据，并提供访问接口进行直接状态访问。
学习ardupilot 源码
power的专栏
05-07 552
https://ardupilot.org/dev/docs/learning-the-ardupilot-codebase.html ardupilot约有70万行。对新手来说很吓人。本页意在给出一些快速上手的建议。假定你熟悉C++，本教程的一些示例是在linux系统上探索源码的。 你应该一步一步地阅读下面的页面，自己亲自试试。如果你认为有些重要的信息遗漏了，请访问我们的wiki留言，...
ArduPilot飞控系统代码解读及架构分析
最新发布
fengforky的专栏
06-13 1129
ArduPilot飞控系统是一个复杂而强大的系统，通过模块化设计和分层架构，实现了灵活的飞行控制功能。模块化设计: 各个功能模块相对独立，便于维护和扩展多种飞行模式: 满足不同的飞行需求强大的控制算法: 实现稳定的姿态和位置控制完善的安全机制: 保障飞行安全丰富的配置选项: 通过参数系统实现高度可定制性这种架构使ArduPilot能够适应从简单的多旋翼到复杂的自主飞行器等各种应用场景。类结构分析：Mode基类 (mode.h/mode.cpp)
ArduPilot之开源代码Library&Sketches设计
lida2003的专栏
04-29 2420
总的来说，ArduPilot从代码框架设计结构上遵循了Ardunio设计思路；在上述基础上，加入了设备应用建模，并对模型共性部分Library化抽象，方便维护。当然，这里只是从概念和代码的角度管中窥豹，很多细节问题：驱动，数据共享，通信等问题我们在后面的章节中再行深入的讨论和学习。
Arduino MWC飞控 源码和工具编译（一）
面向baidu的程序员
03-07 5544
之前有过尝试自己做飞控和无人机，但无奈基础不够扎实最终还是放弃，这次重新拿起来研究一下，先从大佬们的项目研究起吧，顺便在taobao买了一些板子和配件，因为东西还没到，先做做准备工作。 arduino飞控目前有3个比较火的，APM、MWC、海盗，都是开源项目： APM： http://code.google.com/p/ardupilot-mega/ http://code.google.com/...
开源飞控初探（四）ArduPilot::Copter固件源码分析
心流汇聚之地
01-12 5303
2022.5.7，基于v4.0.5的分析。官网文档没及时更新，本文对当前版本源码的描述可能和官网不一样。
uarts-scripts：我在UArts使用的脚本
01-31
【标题】"uarts-scripts：我在UArts使用的脚本" 涉及的主要知识点是自动化管理和部署脚本，主要用于苹果（Apple）设备环境，尤其是使用Jamf Pro管理工具的场景。这些脚本通常采用Bash Shell语言编写，用于提高IT运维...
Ardupilot学习笔记
记录老板的每次pua，分享领导每天的毒鸡汤...
07-04 5814
当我还是小白时学习Ardupilot过程中做的笔记，前人栽树后人乘凉，看她！
uarts.zip_ fpga rs_FPGA 232_RS FPGA_uarts.zip
09-20
标题中的“uarts.zip_ fpga rs_FPGA 232_RS FPGA_uarts.zip”表明这是一个与FPGA（Field Programmable Gate Array）相关的项目，主要涉及RS-232通信接口设计。RS-232是一种广泛应用于串行通信的标准，通常用于设备间...
Exar推出两款UARTs系列XR16V/XR16Mxxxx
11-19
Exar公司发布的两款UARTs（通用异步收发传输器）系列——XR16Vxxxx和XR16Mxxxx，是面向现代电子设计的高效能通信解决方案。这两款8位多通道UARTs提供了广泛的选择，旨在满足不同应用场景的需求，无论是升级现有设计...
基于STM32F405的四轴开源飞控代码
06-16
基于STM32F405的开源飞控代码，包括系统的硬件电路原理图，详细的说明了嵌入式软件开发的流程，以及传感器MPU6050，MS5611，5833L以及AT45Flash常用控制律的存储，设备驱动以及航姿滤波算法设计、控制律实现等内容。
stm32开源飞控源代码.rar
05-17
stm32开源飞控.rar １.stm32飞控 ２.mpu6050姿态算法 ３.蓝牙遥控 ４.2401遥控 ５.PID调节
HT-Hawk飞控源代码
09-22
HT-Hawk飞控源代码，完整的恒拓飞空源码，想要自己DIY无人机的可以参考此代码，其中包括了许多算法，四元数姿态解算，IIR二阶滤波器，卡尔曼滤波器，串级pid，可以实现定点定高
飞控源码.rar
07-24
本文件是匿名飞控 的源码，因为匿名本身就是开源的，所以在此将匿名的代码上传上来，以便理解自己的代码解读
匿名飞控代码，完全开源，适合初学者学习
04-27
匿名飞控代码，完全开源，适合初学者学习
ArduPilot之开源代码基础知识&Threading概念
lida2003的专栏
04-29 2836
回到我们关于ArduPilot的Threading概念上，工程项目涉及各种平台AP_HAL_ChibiOS/AP_HAL_Linux/AP_HAL_ESP32/AP_HAL_Empty/AP_HAL_SITL，为此我们不能单一的理解这里的Threading概念。HAL是Hardware Abstration Layer的缩写，因此，重点关注AP_HAL_ChibiOS/AP_HAL_Linux/AP_HAL_ESP32板子对应HAL线程。目前，只能以依赖于平台的方式创建特定于驱动程序的线程。
ArduPilot开源代码之AP_VideoTX
lida2003的专栏
06-14 1323
如能统一，从设计的角度看就比较整齐美观了，当然历史问题导致了当前的设计，能用就是最好的。结合ArduPilot系统，模拟图传部分抽象为AP_VideoTX模块，这里就这个展开一些简单的功能和代码介绍，以便更加理解在实际应用过程中需要注意的一些问题。虽然目前逐步的被高清数字图传所替代，但是模拟图传作为高性价比，尤其是作为经济实惠的产品，为大众所喜爱。注：这里AP_SmartAudio在init过程中会创建线程来处理类似AP_Tramp::update的工作。飞控与VTX图传上电时间可能存在不同步问题，所以。
Elixir Circuits UART 开源项目指南
gitblog_01166的博客
08-26 479
Elixir Circuits UART 开源项目指南 项目目录结构及介绍 Circuits UART 是一个在 Elixir 中用于操作 UART（通用异步收发传输器）接口的库，适用于串口通信的需求，如GPS、细胞数据或卫星模块等。以下是该仓库的基本目录结构及其简要说明： - README.md # 项目简介和快速上手指南。 - lib ...
评论 1
添加红包

请填写红包祝福语或标题

个

红包个数最小为10个

元

红包金额最低5元

当前余额3.43元 前往充值 >
需支付：10.00元
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付元
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明：

1.余额是钱包充值的虚拟货币，按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载，可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值