PX4-Autopilot代码解析（19）- MAVLink 实现

目的和范围

本文档介绍了PX4的MAVLink协议实现，该协议提供自动驾驶仪与地面控制站、配套计算机和其他支持MAVLink的系统之间的主要通信接口。该实现处理消息序列化/反序列化、多实例支持、参数管理以及与内部uORB消息系统的集成。

系统架构

PX4 的 MAVLink 实现基于多实例架构，支持通过不同的传输层（UART、UDP）进行同时通信，并具有可配置的消息流和参数同步功能。

核心组件架构

多实例管理

消息处理流程

传入消息处理

MAVLink 接收器通过集中式调度系统处理传入的消息，该系统将 MAVLink 消息转换为 uORB 发布。

外发消息流

消息流通过基于模板的系统进行管理，其中每个 MAVLink 消息类型都有一个对应的流类。

参数管理系统

MAVLink 参数系统可实现自动驾驶仪和地面控制站之间的飞行参数双向同步。

参数同步流程

配置和初始化

串口配置

MAVLink 实例通过参数驱动系统进行配置，该系统将逻辑端口名称映射到物理设备。

范围	描述	默认值
MAV_${i}_CONFIG	串口分配	[TEL1, "", ""]
MAV_${i}_MODE	流配置模式	[0, 2, 0]（正常，机载，正常）
MAV_${i}_RATE	最大传输速率（B/s）	[1200, 0, 0]
MAV_${i}_FORWARD	启用消息转发	[true, false, false]

MAVLink 模式和流配置

该系统支持多种预配置模式，这些模式决定了要传输哪些消息以及传输速率：

模式	目的	关键流
正常（0）	标准地面控制站通信	心跳、GPS、姿态、系统状态
机上（2）	配套电脑	高速率IMU定位，低带宽占用
OSD（3）	屏幕显示	显示器的最小遥测
最小（7）	带宽受限的链路	仅重要信息
外部视野（8）	基于视觉的导航	里程计，视觉位置估计

传输层支持

与 uORB 系统集成

MAVLink 实现充当外部 MAVLink 协议和 PX4 内部 uORB 消息传递系统之间的桥梁。

消息类型映射

MAVLink 消息	uORB 主题	处理函数
COMMAND_LONG	vehicle_command	handle_message_command_long
HEARTBEAT	内部状态跟踪	handle_message_heartbeat
GPS_RAW_INT	sensor_gps	仅流（出站）
ATTITUDE	vehicle_attitude	仅流（出站）
HIL_GPS	sensor_gps	handle_message_hil_gps
BATTERY_STATUS	battery_status	handle_message_battery_status
DISTANCE_SENSOR	distance_sensor	handle_message_distance_sensor

uORB 发布者/订阅者管理

高级功能

实例间消息转发

该系统支持在不同实例之间自动转发 MAVLink 消息，从而实现诸如地面控制站通过自动驾驶仪与云台通信等场景。

硬件在环 (HIL) 支持

该实现方案包括启用 HIL 模式时对模拟消息的专门处理。