ArduPilot开源代码之AP_DAL研读系列

1. 源由

AP_DAL作为NavEKF3_core的成员变量，在深入研读NavEKF3_core之前，有必要先明确或者搞清楚该类的作用。

首先，What does DAL in AP_DAL mean?

从字面意思分析，感觉像是API接口封装。主要涉及以下传感器对外的统一接口：

• AP_DAL_InertialSensor
• AP_DAL_Baro
• AP_DAL_GPS
• AP_DAL_RangeFinder
• AP_DAL_Compass
• AP_DAL_Airspeed
• AP_DAL_Beacon
• AP_DAL_VisualOdom

AP_DAL整合上述设备对象，做一个整合后，统一对外提供API服务，或者说为NavEKF3_core提供服务。

2. 框架设计

AP_DAL 类通过枚举类型、成员变量和方法提供了对飞行控制数据抽象的封装和管理。它允许记录不同类型的事件和传感器数据，管理不同类型的传感器对象，并提供了单例访问方式以及消息处理的接口。这种设计有助于保持代码的结构化和可维护性，同时提供了对底层硬件和传感器的抽象接口。

2.1 枚举类型

1. FrameType

   • 枚举了不同的帧类型，用于标识不同的操作或日志记录。具体的枚举值包括 InitialiseFilterEKF2、UpdateFilterEKF2、InitialiseFilterEKF3、UpdateFilterEKF3、LogWriteEKF2 和 LogWriteEKF3。

2. Event

   • 定义了各种事件，每个事件用一个唯一的枚举值来标识。例如 resetGyroBias、resetHeightDatum、setTerrainHgtStable 等等。

3. VehicleClass

   • 标识了不同的车辆类别，包括 UNKNOWN、GROUND、COPTER、FIXED_WING 和 SUBMARINE。

4. StateMask

   • 定义了一个状态掩码，目前只包含 ARMED。

5. EKFType

   • 用于标识不同的扩展卡尔曼滤波器（EKF）类型，包括 EKF2 和 EKF3。

2.2 成员变量

• 静态指针 _singleton：用于保存类的单例实例。
• 日志和传感器结构体：包括 _RFRH、_RFRF、_RFRN 等，用于存储不同类型的日志数据或传感器信息。
• 各种传感器对象：包括 _ins、_baro、_gps、_compass 等，用于访问与传感器相关的功能。

2.3 方法

• 构造函数和单例获取方法：构造函数初始化对象，单例方法 get_singleton() 用于获取类的唯一实例。
• 日志记录方法：包括 log_event2、log_SetOriginLLH2、log_event3 等，用于记录不同类型的事件或传感器数据。
• 状态获取方法：包括 get_armed、get_ekf_type、get_vehicle_class 等，用于获取状态或配置信息。
• 消息处理方法：一系列的 handle_message 方法，用于处理不同类型的传感器数据或日志消息。

2.4 其他特性

• 条件编译：在一些方法中使用了条件编译，根据编译器定义的配置选择不同的实现或参数。

3. 设备实例

3.1 IMU

3.1.1 ins

    AP_DAL_InertialSensor &ins() {
   
    return _ins; }

3.1.2 handle_message

    void handle_message(const log_RISH &msg) {
   
   
        _ins.handle_message(msg);
    }
    void handle_message(const log_RISI &msg) {
   
   
        _ins.handle_message(msg);
    }

3.2 气压计

3.2.1 baro

    AP_DAL_Baro &baro() {
   
    return _baro; }

3.2.2 handle_message

    void handle_message(const log_RBRH &msg) {
   
   
        _baro.handle_message(msg);
    }
    void handle_message(const log_RBRI &msg) {
   
   
        _baro.handle_message(msg);
    }

3.3 磁力计

3.3.1 compass

    AP_DAL_Compass &compass() {
   
    return _compass; }

3.3.2 handle_message

    void handle_message(const log_RMGH &msg) {
   
   
        _compass.handle_message(msg);
    }
    void handle_message(const log_RMGI &msg) {
   
   
        _compass.handle_message(msg);
    }

3.4 GPS

3.4.1 gps

    AP_DAL_GPS &gps() {
   
    return _gps; }

3.4.2 handle_message

    void handle_message(const log_RGPH &msg) {
   
   
        _gps.handle_message(msg);
    }
    void handle_message(const log_RGPI &msg) {
   
   
        _gps.handle_message(msg);
    }
    void handle_message(const log_RGPJ &msg) {
   
   
        _gps.handle_message(msg);
    }

3.5 测距仪

3.5.1 rangefinder

#if AP_RANGEFINDER_ENABLED
    AP_DAL_RangeFinder *rangefinder() {
   
   
        return _rangefinder;
    }
#endif

3.5.2 handle_message

    void handle_message(const log_RRNH &msg) {
   
   
#if AP_RANGEFINDER_ENABLED
        if (_rangefinder == nullptr) {
   
   
            _rangefinder = NEW_NOTHROW AP_DAL_RangeFinder;
        }
        _rangefinder->handle_message(msg);
#endif
    }
    void handle_message(const log_RRNI &msg) {
   
   
#if AP_RANGEFINDER_ENABLED
        if (_rangefinder == nullptr) {
   
   
            _rangefinder = NEW_NOTHROW AP_DAL_RangeFinder;
        }
        _rangefinder->handle_message(msg);
#endif
    }

3.6 空速计

3.6.1 airspeed

    AP_DAL_Airspeed *airspeed() {
   
   
        return _airspeed;
    }

3.6.2 handle_message

    void handle_message(const log_RASH &msg) {
   
   
        if (_airspeed == nullptr) {
   
   
            _airspeed = NEW_NOTHROW AP_DAL_Airspeed;
        }
        _airspeed->handle_message(msg);
    }
    void handle_message(const log_RASI &msg) {
   
   
        if (_airspeed == nullptr) {
   
   
            _airspeed = NEW_NOTHROW AP_DAL_Airspeed;
        }
        _airspeed->handle_message(msg);
    }

3.6.3 airspeed_sensor_enabled

获取空速计传感使能状态

    // random methods that AP_NavEKF3 wants to call on AHRS:
    bool airspeed_sensor_enabled(void) const {
   
   
        return _RFRN.ahrs_airspeed_sensor_enabled;
    }

3.7 BeaCon

3.7.1 beacon

#if AP_BEACON_ENABLED
    AP_DAL_Beacon *beacon() {
   
   
        return _beacon;
    }
#endif

3.7.2 handle_message

    void handle_message(const log_RBCH &msg) {
   
   
#if AP_BEACON_ENABLED
        if (_beacon == nullptr) {
   
   
            _beacon = NEW_NOTHROW AP_DAL_Beacon;
        }
        _beacon->handle_message(msg);
#endif
    }
    void handle_message(const log_RBCI &msg) {
   
   
#if AP_BEACON_ENABLED
        if (_beacon == nullptr) {
   
   
            _beacon = NEW_NOTHROW AP_DAL_Beacon;
        }
        _beacon->handle_message(msg);
#endif
    }

3.8 实际里程计

3.8.1 visualodom

#if HAL_VISUALODOM_ENABLED
    AP_DAL_VisualOdom *visualodom() {
   
   
        return _visualodom;
    }
#endif

3.8.2 handle_message

    void handle_message(const log_RVOH &msg) {
   
   
#if HAL_VISUALODOM_ENABLED
        if (_visualodom == nullptr) {
   
   
            _visualodom