PX4开源软件框架简明简介

• 1. PX4系统构架
• • 1.1 飞控 + 地面站/RC控制
  • 1.2 飞控 + 伴飞电脑 + 地面站(集成RC控制)
• 2. PX4软件构架
• • 2.1 设计概念
  • 2.2 软件构架
  • 2.1 中间件
  • 2.2 飞控代码
• 3. PX4运行环境
• • 3.1 PX4模块运行方式
  • 3.2 PX任务启动方式
• 4. 总结 & 后续补充文章汇总列表
• 5. 参考资料

通过Git上的工程目录结构，简单的研读了关于PX4开源工程的情况，详见PX4开源工程结构简明介绍。

鉴于PX4是一份复杂的系统，而复杂事物是非常难于被理解的。也凸显了抽象问题，简化问题的重要性。

通过这种化繁为简方法论，从清晰简洁的设计框架来理解，不仅仅是一种学习方法，也是一种工程设计方法。

注：其实这个工程技术设计岗位职责划分是息息相关的，换句话说不同位置需要从不同的角度来思考，从而将产品更为高质量，高效率的设计出来。可以参考很早之前做人岗匹配时候的资料：团队理念和设计人员级别、职责。

下面我们学习下PX4是怎么设计的！！！

1. PX4系统构架

PX4系统是由软硬件构成，通常可以简单的分为两种典型的构架：飞控和飞控+伴飞电脑。

1.1 飞控 + 地面站/RC控制

该构架上半部分是地面站和RC控制部分；下半部分是飞控。PX4开源工程主要提供的是飞控部分的代码。

2. PX4软件构架

2.1 设计概念

PX4软件设计遵循reactive设计理念：Published on September 16 2014. (v2.0)

• Responsive
• Resilient
• Elastic
• Message Driven

中间件主要由嵌入式传感设备驱动，控制驱动，以及消息通信接口组成。除此之外，还引入了模拟层做各种模型模拟及仿真。

2.2 飞控代码

飞行控制栈是自主无人机的制导、导航和控制算法的集合。它包括固定翼、多旋翼和垂直起降机身的控制器以及姿态和位置估算。

3. PX4运行环境

3.1 PX4模块运行方式

采用两种方式运行:

• Tasks
• Work queue tasks

Tasks: The module runs in its own task with its own stack and process priority.

Work queue tasks: The module runs on a shared work queue, sharing the same stack and work queue thread priority as other modules on the queue.

3.2 PX任务启动方式

px4_task_spawn_cmd() 用来启动任务：

4. 总结 & 后续补充文章汇总列表

根据对PX4软件构架和PX4运行环境，以及前面PX4开源工程结构简明介绍，我们可以得知模块主要以任务或者任务内工作队列的方式进行工作，后面主要通过每个模块的分析来了解PX4软件的具体实现。

1. PX4开源工程结构简明介绍
2. PX4开发环境搭建–模拟器编译及QGroundControl & RC遥控模拟配置
3. TX12 + ExpressLRS 915MHz RC控制链路配置及问题汇总
4. PX4模块设计之一：SITL & HITL模拟框架
5. PX4模块设计之二：uORB消息代理
6. PX4模块设计之三：自定义uORB消息
7. PX4模块设计之四：MAVLink简介
8. PX4模块设计之五：自定义MAVLink消息
9. PX4模块设计之六：PX4-Fast RTPS(DDS)简介
10. PX4模块设计之七：Ubuntu 20.04搭建Gazebo模拟器
11. PX4模块设计之八：Ubuntu 20.04搭建FlightGear模拟器
12. PX4模块设计之九：PX4飞行模式简介
13. PX4模块设计之十：PX4启动过程
14. PX4模块设计之十一：Built-In框架
15. PX4模块设计之十二：High Resolution Timer设计
16. PX4模块设计之十三：WorkQueue设计
17. PX4模块设计之十四：Event设计
18. PX4模块设计之十五：PX4 Log设计
19. PX4模块设计之十六：Hardfault模块
20. PX4模块设计之十七：ModuleBase模块
21. PX4模块设计之十八：Logger模块
22. PX4模块设计之十九：Replay模块
23. PX4模块设计之二十：PX4应用平台初始化
24. PX4模块设计之二十一：uORB消息管理模块
25. PX4模块设计之二十二：FlightModeManager模块
26. PX4模块设计之二十三：自定义FlightTask
27. PX4模块设计之二十四：内部ADC模块
28. PX4模块设计之二十五：DShot模块
29. PX4模块设计之二十六：BatteryStatus模块
30. PX4模块设计之二十七：LandDetector模块
31. PX4模块设计之二十八：RCInput模块
32. PX4模块设计之二十九：RCUpdate模块
33. PX4模块设计之三十：Hysteresis类
34. PX4模块设计之三十一：ManualControl模块
35. PX4模块设计之三十二：AttitudeEstimatorQ模块
36. PX4模块设计之三十三：Sensors模块
37. PX4模块设计之三十四：ControlAllocator模块
38. PX4模块设计之三十五：MulticopterAttitudeControl模块
39. PX4模块设计之三十六：MulticopterPositionControl模块
40. PX4模块设计之三十七：MulticopterRateControl模块
41. PX4模块设计之三十八：Navigator模块
42. PX4模块设计之三十九：Commander模块
43. PX4模块设计之四十：FrskyTelemetry模块
44. PX4模块设计之四十一：I2C/SPI Bus Instance基础知识
45. PX4模块设计之四十二：ATXXXX模块
46. PX4模块设计之四十三：icm20689模块
47. PX4模块设计之四十四: bmp280模块
48. PX4模块设计之四十五：param模块
49. PX4模块设计之四十六：dataman模块
50. bla…bla…

后续文章补充中。。。TBD（列表会慢慢补充）

5. 参考资料

【1】PX4 System Architecture
【2】PX4 Flight Stack Architecture
【3】PX4 Middleware