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PX4的内部通信机制主要依赖于uORB#xff08;Micro Object Request Broker#xff09;#xff0c;这是一种跨进程的通信机制#xff0c;一种轻量级的中间件#xff0c;用于在PX4飞控系统的各个模块之间进行高效的数据交换…PX4源码添加自定义uORB消息并保存到日志
0 前言
PX4的内部通信机制主要依赖于uORBMicro Object Request Broker这是一种跨进程的通信机制一种轻量级的中间件用于在PX4飞控系统的各个模块之间进行高效的数据交换它通过发布-订阅publish/subscribe模式实现了不同模块之间的异步通信。
uORB还允许开发者自定义新话题首先需要创建一个新的.msg文件将文件名添加到msg/CMakeLists.txt中之后进行编译来生成成对应的C代码及.h头文件然后在使用该话题的地方包含该头文件即可。
本篇文章介绍添加uORB消息具体方法并将该消息记录与日志中。
1 添加uORB消息方法
第一步添加对应的msg文件
PX4原定义好的msg文件都在PX4-Autopilot/msg 文件夹下面已经有非常多 打开飞机的位置消息文件 vehicle_local_position.msg 作为参考可以看到里面有很多的内容作为总结如下
定义的变量类型 有
boolcharfloat32 / float64uint8 / uint16 / uint64int8 /int16 /int32
相关的类型定义在 px_generate_uorb_topic_helper.py 文件中 [!NOTE] 也可以定义对应类型的向量例如 float32[3] msg文件最后两行还可以定义本msg的ID
例如vehicle_local_position.msg的 设置ID如下 [!NOTE] 一个uORB消息类型可以定义多个不同名字的msg ID 但是不同的uORB消息类型不可以定义相同名字的msg ID。 第二步将msg文件名添加到CMakeLists.txt 文件中
在编写好 **.msg 文件后需要将该文件的名字添加到PX4-Autopilot/msg/CMakeLists.txt 文件中
这样系统就将**.msg文件
自动编译生成对应的**.h文件了
添加到39行那个set函数里一般加到最下面一个 第三步引用头文件
在需要引用的头文件中加入uORB相关的头文件
通常一般需要引用的有下面几个
#include uORB/Publication.hpp
#include uORB/Subscription.hpp
#include uORB/SubscriptionCallback.hpp然后就是头文件引用对应msg生成的头文件 前面的路径一般是uORB/topics/ 。例如
#include uORB/topics/**.h至此添加一个uORB消息类型即完成了下面则是使用uORB消息的方法。
第四步uORB消息的订阅
订阅的声明举个例子 如下
uORB::Subscription _vehicle_land_detected_sub{ORB_ID(vehicle_land_detected)};uORB::Subscription 就是声明一个uORB订阅类型_vehicle_land_detected_sub 订阅变量的名字ORB_ID(vehicle_land_detected) 订阅的uORB的ID如果在msg文件中没有定义ID那么msg文件的名字就是ID也可以通过#TOPICS 来设置对应的ID 一个msg可以设置多个不同的ID
获取最新的已订阅的uORB消息伪代码如下
vehicle_land_detected_s 变量名a
if(_vehicle_land_detected_sub.update(变量名a))
{具体操作
}第五步uORB消息的发布
发布的声明举个例子 如下
uORB::PublicationDatatakeoff_status_s _takeoff_status_pub{ORB_ID(takeoff_status)};uORB::PublicationData ——声明一个uORB发布类型takeoff_status_s ——发布消息的结构体一般结构体的名字就是msg文件的名字_takeoff_status_pub ——uORB发布类型的变量名称ORB_ID(takeoff_status) ——发布的订阅的uORB的ID
发布指定的uORB消息伪代码如下
takeoff_status_s 变量名a
变量名a 各成员变量赋值
_takeoff_status_pub.publish(变量名a);第六步将uORB消息记录在日志中
如果希望将该消息记录在日志中
那么需要打开 PX4-Autopilot/src/modules/logger/logged_topics.cpp 文件
文件中的 void LoggedTopics::add_default_topics() 函数就是 添加记录日志的topic的
可以看到原本的有这样几个功能函数
它们用于控制日志记录中的主题的功能区别是
add_topic —— 函数用于将指定的uORB主题添加到日志记录中。这意味着每当该主题的数据更新时都会被记录到日志文件中。带间隔参数add_topic(topic_name, interval_ms)其中 interval_ms 指定记录间隔毫秒例如add_topic(demo_uorb, 100) 表示每100毫秒记录一次该主题的数据add_optional_topic——函数用于添加一个可选的主题。与 add_topic() 不同该函数允许用户选择是否启用该主题的日志记录。用户可以根据需要手动开启或关闭该主题的日志记录。add_optional_topic_multi ——与 add_optional_topic() 类似但允许同时添加多个主题。这使得可以一次性配置多个可选主题的日志记录。
2 实践
2.1 代码实现
PX4-Autopilot/msg 文件夹下面新建一个文件文件命名为jone_demo.msg
在 jone_demo.msg 文件中定义四个参数
uint64 timestamp # time since system start (microseconds)bool enable
float32 acc_norm
float32[3] acc编写好jone_demo.msg文件后
将 jone_demo.msg 文件的名字添加到PX4-Autopilot/msg/CMakeLists.txt 文件中这样系统就将jone_demo.msg文件自动编译生成对应的jone_demo.h文件了
添加到39行那个set函数里一般加到最下面一个 先编译一下
make px4_sitl_default这样就生成了对应的jone_demo.h 路径是build/px4_sitil_default/uORB/topics 在之前添加的模块jone_demo中的JoneDemo.hpp 头文件中加入uORB相关的头文件
通常一般需要引用的有下面几个
#include uORB/Publication.hpp
#include uORB/Subscription.hpp
#include uORB/SubscriptionCallback.hppjone_demo.msg 生成的头文件为jone_demo.h
#include uORB/topics/jone_demo.h下面订阅sensor_combined的uORB消息获取其中的三轴加速度信息
在JoneDemo.hpp 中类的私有变量区加入
uORB::Subscription _sensor_combined_sub{ORB_ID(sensor_combined)};去订阅传感器信息的uORB消息所以前面要加上该消息的引用
#include uORB/topics/sensor_combined.h在JoneDemo.hpp 中类的私有变量区加入
uORB::PublicationDatajone_demo_s _jone_demo_pub{ORB_ID(jone_demo)};可以打开jone_demo.h文件看下jone_demo_s 结构体的定义
下面在cpp文件中进行具体的uORB消息订阅与发布操作
在JoneDemo.cpp 的Run()函数中加入 sensor_combined_s imu;if(_sensor_combined_sub.update(imu)){jone_demo_s jone;jone.timestamp hrt_absolute_time();//获得系统的绝对时间jone.enable true;jone.acc[0] accelerometer_m_s2[0];jone.acc[1] accelerometer_m_s2[1];jone.acc[2] accelerometer_m_s2[2];jone.acc_norm sqrtf(jone.acc[0]*jone.acc[0]jone.acc[1]*jone.acc[1]jone.acc[2]*jone.acc[2]);_jone_demo_pub.publish(jone);}通过上面的代码在检测到sensor_combined_s消息更新时那么就会在jone_demo_s 变量中 赋值加速度三轴的值并且计算模长然后发布jone_demo_s变量的uORB消息。
将jone_demo消息添加在日志记录中
打开 PX4-Autopilot/src/modules/logger/logged_topics.cpp 文件
文件中的 void LoggedTopics::add_default_topics() 函数就是 添加记录日志的topic的
在add_default_topics() 函数里加入
add_topic(jone_demo);2.2 测试
编译下看有没有问题
make px4 default_sitl_default没问题则可以运行下
make px4 default_sitl_default gazebo控制飞机起飞飞一小段时间
下载日志
点QGC的这个图标 在弹窗选择分析工具
选择日志下载界面 一开始没有日志需要点击刷新 找到对应的日期日志点击下载即可 完成后则在对应的选择的路径下面生成了需要的日志文件 log_5说明下载的ID 5 的日志然后是时间
下面通过plotjudge数据分析工具来看日志里记录的uORB消息
在里面找到我们记录的对应的uORB消息的IDjone_demo
点开是我们声明的对应的消息体
对应的数据曲线
