学习日志(一):PX4-固件1.14.3 串口打印调试

一.使用设备

CUAV V5 nano

PX4源码固件1.14.3

USB转串口模块

串口选择UART 7

Ubuntu18.04

QGC v3.5.4

串口助手

二.任务

使用飞控debug口(串口)连接电脑,电脑通过串口助手(windows下)查看打印信息 “PX4 Start”

三.代码编写

1.新建一个文件夹在这个目录下,例:px4_simple_app

PX4-Autopilot>>src>>examples

2.建立三个文件如下(ps:可拷贝其他文件夹下的同样文件复制过来,改内容即可):

3.CMakeLists.txt内容如下:

px4_add_module(
	MODULE examples__px4_simple_app
	MAIN px4_simple_app
	SRCS
		px4_simple_app.c
	DEPENDS
	)

4.kconfig内容如下:

menuconfig EXAMPLES_PX4_SIMPLE_APP
	bool "px4_simple_app"
	default n
	---help---
		Enable support for px4_simple_app

5.px4_simple_app.c内容如下:

#include <stdio.h>
#include <termios.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <stdbool.h>
#include <errno.h>
#include <drivers/drv_hrt.h>
#include <systemlib/err.h>
#include <fcntl.h>
#include <systemlib/mavlink_log.h>
 
#include <px4_platform_common/px4_config.h>
#include <px4_platform_common/tasks.h>
#include <px4_platform_common/posix.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <poll.h>
#include <string.h>
#include <math.h>
 
static bool thread_should_exit = false;		/**< px4_uorb_subs exit flag */
static bool thread_running = false;		/**< px4_uorb_subs status flag */
static int  px4_simple_app_task;				/**< Handle of px4_uorb_subs task / thread */
 
static int uart_init(char * uart_name);
static int set_uart_baudrate(const int fd, unsigned int baud);
 
 
/**
 * daemon management function.
 */
__EXPORT int px4_simple_app_main(int argc, char *argv[]);
 
/**
 * Mainloop of daemon.
 */
int  px4_simple_app_thread_main(int argc, char *argv[]);
 
/**
 * Print the correct usage.
 */
static void usage(const char *reason);
 
static void usage(const char *reason)
{
	if (reason) {
		warnx("%s\n", reason);
	}
 
	warnx("usage: px4_uorb_adver {start|stop|status} [-p <additional params>]\n\n");
}
 
int set_uart_baudrate(const int fd, unsigned int baud)
{
	int speed;
 
	switch (baud) {
	case 9600:   speed = B9600;   break;
	case 19200:  speed = B19200;  break;
	case 38400:  speed = B38400;  break;
	case 57600:  speed = B57600;  break;
	case 115200: speed = B115200; break;
	default:
		warnx("ERR: baudrate: %d\n", baud);
		return -EINVAL;
	}
 
	struct termios uart_config;
 
	int termios_state;
 
	/* 以新的配置填充结构体 */
	/* 设置某个选项,那么就使用"|="运算,
	 * 如果关闭某个选项就使用"&="和"~"运算
	 * */
	tcgetattr(fd, &uart_config); // 获取终端参数
 
	/* clear ONLCR flag (which appends a CR for every LF) */
	uart_config.c_oflag &= ~ONLCR;// 将NL转换成CR(回车)-NL后输出。
 
	/* 无偶校验,一个停止位 */
	uart_config.c_cflag &= ~(CSTOPB | PARENB);// CSTOPB 使用两个停止位,PARENB 表示偶校验
 
	 /* 设置波特率 */
	if ((termios_state = cfsetispeed(&uart_config, speed)) < 0) {
		warnx("ERR: %d (cfsetispeed)\n", termios_state);
		return false;
	}
 
	if ((termios_state = cfsetospeed(&uart_config, speed)) < 0) {
		warnx("ERR: %d (cfsetospeed)\n", termios_state);
		return false;
	}
	// 设置与终端相关的参数,TCSANOW 立即改变参数
	if ((termios_state = tcsetattr(fd, TCSANOW, &uart_config)) < 0) {
		warnx("ERR: %d (tcsetattr)\n", termios_state);
		return false;
	}
 
	return true;
}
 
 
int uart_init(char * uart_name)
{
	int serial_fd = open(uart_name, O_RDWR | O_NOCTTY);
	/*Linux中,万物皆文件,打开串口设备和打开普通文件一样,使用的是open()系统调用*/
	// 选项 O_NOCTTY 表示不能把本串口当成控制终端,否则用户的键盘输入信息将影响程序的执行
	if (serial_fd < 0) {
		err(1, "failed to open port: %s", uart_name);
		printf("failed to open port: %s\n", uart_name);
		return false;
	}
	printf("Open the %d\n",serial_fd);
	return serial_fd;
}
 
 
/**
消息发布进程,会不断的接收自定义消息
 */
int  px4_simple_app_main(int argc, char *argv[])
{
	if (argc < 2) {
		usage("missing command");
		return 1;
	}
 
	if (!strcmp(argv[1], "start")) {
 
		if (thread_running) {
			warnx("px4_uorb_subs already running\n");
			/* this is not an error */
			return 0;
		}
 
		thread_should_exit = false;//定义一个守护进程
		 px4_simple_app_task = px4_task_spawn_cmd(" px4_simple_app",
			SCHED_DEFAULT,
			SCHED_PRIORITY_DEFAULT,//调度优先级
			2000,//堆栈分配大小
			 px4_simple_app_thread_main,
			(argv) ? (char *const *)&argv[2] : (char *const *)NULL);
		return 0;
	}
 
	if (!strcmp(argv[1], "stop")) {
		thread_should_exit = true;
		return 0;
	}
 
	if (!strcmp(argv[1], "status")) {
		if (thread_running) {
			warnx("\trunning\n");
 
		}
		else {
			warnx("\tnot started\n");
		}
 
		return 0;
	}
 
	usage("unrecognized command");
	return 1;
}
 
int  px4_simple_app_thread_main(int argc, char *argv[])
{

        int i_;
	int uart_read = uart_init("/dev/ttyS5");//ttys5>>uart7
	if (false == uart_read)
		return -1;
	if (false == set_uart_baudrate(uart_read, 57600)) {
		printf("[JXF]set_uart_baudrate is failed\n");
		return -1;
	}
	printf("[JXF]uart init is successful\n");

 
	thread_running = true;

	char buffer_1[]="PX4 Start ";
        i_=sizeof(buffer_1);

	while (!thread_should_exit)
	{


		for(int i=0;i<i_;i++)
		{
			write(uart_read,&buffer_1[i],sizeof(buffer_1[i]));
 
			usleep(5000);
		}


		printf(" px4_simple_app TX-test:running!\n");
 
		usleep(1000000);
	}
	
	warnx("[ px4_simple_app] exiting.\n");
	thread_running = false;
	int fd=close(uart_read);
	printf("close stauts: %d\n",fd);
	return 0;
}

6.还要去这个目录下注册(因为我是fmu-v5,所以选择fmu-v5文件夹,其他的同理即可)

7.找到该文件,编写

注册app

CONFIG_EXAMPLES_PX4_SIMPLE_APP=y

四.功能实现

编译下载后,打开QCG:

启动app后串口uart7打开,打开串口助手,选好端口(端口可能会连接到虚拟机上,串口无反应的话检查是否连接到主机上)即可收到编写好的内容。

五.参考资料

PX4-串口通讯_px4使用uart串口发送命令-优快云博客

PX4串口驱动的三种方式:系统级操作、task/work_queue、类似PX4IO中断响应_upboard px4 ttyacm0驱动-优快云博客【PX4-AutoPilot教程-源码】使用PX4搭建并运行第一个应用程序_px4源码教程-优快云博客

### PX4 串口驱动开发与配置 #### 背景概述 PX4款开源的自动驾驶仪软件框架,广泛应用于无人机和其他自主机器人系统。其串口驱动主要用于连接外部设备,例如 GPS、数传模块以及其他传感器。这些设备通过串口通信协议实现数据交换。 --- #### 任务调度机制 PX4串口驱动在任务调度上有两种主要情况[^1]: - **轮询模式**:适用于低延迟需求的任务,在固定的时间间隔内主动查询串口状态并处理接收到的数据。 - **中断模式**:当有新数据到达时触发中断信号,随后执行相应的回调函数来处理数据。 这两种方式的选择取决于具体应用场景的需求以及硬件性能支持的情况。 --- #### 常见串口号对应关系 对于 Pixhawk2.4.8 飞控板而言,它通常配备六个可用的串口,它们在 PX4 中分别被赋予特定的设备编号[^2]。以下是常见的映射表: | 序号 | 设备名称 | 对应功能 | |------|----------------|------------------| | 1 | `/dev/ttyS0` | 主要用于调试 | | 2 | `/dev/ttyS1` | 默认分配给 GPS | | 3 | `/dev/ttyS2` | 可作为备用通道 | | 4 | `/dev/ttyS3` | 数传电台常用端口 | | 5 | `/dev/ttyS4` | 用户自定义用途 | | 6 | `/dev/ttyS5` | 测距传感器接入 | 实际应用中可以根据项目需求重新调整各串口的功能绑定。 --- #### 编写与配置流程 以测距传感器 TeraRanger 的串口驱动为例说明整个过程[^3]: ##### 文件结构分析 假设目标是为新型测距传感器创建专属驱动,则需关注以下几个核心文件及其作用: - `AP_RangeFinder_TeraRanger_Serial.h`: 定义类声明部分,包含成员变量和方法原型; - `AP_RangeFinder_TeraRanger_Serial.cpp`: 实现具体的逻辑操作,比如初始化设置波特率、校验帧格式等; ##### 关键代码片段展示 下面给出段简化版的 C++ 初始化模板供参考: ```cpp #include <drivers/drv_hrt.h> #include <px4_platform_common/defines.h> class AP_RangeFinder_TeraRanger { public: explicit AP_RangeFinder_TeraRanger(const char *port_name, uint32_t baud_rate); private: int _fd; // File descriptor for serial communication bool init(); }; // Constructor implementation AP_RangeFinder_TeraRanger::AP_RangeFinder_TeraRanger(const char *port_name, uint32_t baud_rate) : _fd(-1){ struct termios options; _fd = open(port_name, O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY); if (_fd != -1){ tcgetattr(_fd, &options); cfsetispeed(&options, baud_rate); cfsetospeed(&options, baud_rate); options.c_cflag |= (CLOCAL | CREAD); options.c_cflag &= ~PARENB; options.c_cflag &= ~CSTOPB; options.c_cflag &= ~CSIZE; options.c_cflag |= CS8; tcsetattr(_fd, TCSANOW, &options); } } bool AP_RangeFinder_TeraRanger::init(){ return _fd != -1 ? true : false; } ``` 上述代码展示了如何打开指定串口,并对其进行基本参数设定的过程。 --- #### 注意事项 - 在多线程环境下访问共享资源时务必加入同步锁保护措施以防竞态条件发生。 - 不同型号飞控可能具备差异化的硬件特性,请仔细查阅官方文档确认兼容性信息。 - 若遇到异常状况无法正常工作,建议逐步排查物理连线牢固程度、固件版本匹配度等因素。 ---
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