转载自：https://my.oschina.net/u/4394481/blog/3321552
PX4 飞控源码系统框架介绍
2019/12/31 17:19
阅读数 618
一、build_px4fmu-v2_default
编译以后生成的文件：内部主要需要在意的就是topics_temporary_header(所有的任务是要的头文件，在创建任务和使用数据结构时可以从该处检索)；topics_temporary_sources(系统中所有的任务函数)
二、Cmake
配置文件，主要使用 nuttx_px4fmu-v2_default.cmake。该处主要是关于系统使用的文
件的路径配置，在 PX4 系统所有的.CPP 和.C 文件都是通过在该处进行路径包含的。在需
要自己创建私有任务或者 sensor 驱动程序时需要添加到该处。
三、mavlink
主要负责和地面站QGC通信的协议部分，这部分可以直接调用。分为1.0版本和2.0版本，以后都更新到2.0版本了
四、msg
uORB manger 的缩写：msg。该部分主要是 PX4 系统的使用的所有的数据结构的集
合部分，各种任务和 sensor 驱动中需要获取的 sensor 数据都在此部分，还包含各种运行状
态的数据结构。其中需要注意的是该文件夹下的 Cmakelists.txt，该文档是整个 msg 部分的
配置部分，类似第二部分的 Cmake 中的配置文件一样，在开发者创建任务或者 sensor 驱
动程序时创建对应的数据结构（***.msg）以后，需要把开发者创建的***.msg 添加到
Cmakelists.txt 中，否则编译时识别不到开发者创建的数据结构。
在该部分创建好以后，直接编译可以自动生成相对应的 C/C++下的标准头文件，即在
第一部分所介绍的 topics_temporary_header，在 PX4 系统的任何一个地方引用所需要的数
据结构，都需要把这个头文件包含进去。
五、NuttX
PX4 所使用的操作系统，其类似 UCos，关于 OS 的基本概念以及够不部分不在详述。
六、ROMFS
ROM file_system 的简写，内部的 px4fmu_common 文件夹中的 init.d 是关于 px4 系统
初始上电启动的启动脚本，即一系列的启动过程和系统配置。其中主要的几个部分就是 rcS、
rc.sensors、rc.mc_default、rc.mc_apps 等。
rcS：最先启动的脚本，负责挂载 SD、启动 uORB、配置系统参数等。
rc.sensors：启动 sensors 驱动代码。如果在 src/drivers 中创建私有的 sensor 驱动，
建议放在该部分启动。
rc.mc_default：配置和 PWM***相关的系统参数，内部含有怠速的配置。
rc.mc_apps ： 启 动 上 层 application ， 如 attitude_estimate 、 attitude_control 、
position_estimate 和 position_control 等。如果在 src/modules 中创建私有的上层 application，
建议放在该部分启动。
七、src
7.1 drivers
pixhawk 硬件系统中使用的所有的 sensor 的驱动代码。也包含了 STM32 主控
MCU 的 io 输出控制（PX4IO）和 pwm 的驱动。
7.2 examples
PX4 系统给的一些简单的实例，为了便于开发者做二次开发调试测试使用。尤其是 px4_simple_app，内部涉及了如何通过 uORB 机制获取所需要的数据。
7.3 lib
标准库。
7.4 modules
内部就是上层的应用任务代码实现部分，包含姿态结算、姿态控制、配置结算、
位置控制、落地检测、sensor 初始化、系统配置、uORB、commander 等。其中
commander 内部是实现整个控制模式的代码，包含 pixhawk 灯显控制，飞行模式切
换，解锁上锁等等。
相关算法实现也都是在该部分，比如像验证和控制算法先关（自适应 PID）就可
以在 mc_att_control 中加入自己私有的算法做验证。
下面是关于 module 里面的 application 介绍。
7.4.1、 attitude_estimator_ekf：使用 EKF 算是实现姿态结算。
7.4.2、 attitude_estimator_q：使用 mahony 的互补滤波算法实现姿态结算。
7.4.3、 commander：整个系统的过程实现，比如起飞前的各 sensor 的校准算法实现、
安全开关是否使能、飞行模式的切换、pixhawk 硬件上的显示灯的颜色定义等
等。
7.4.4、 gpio_led：IO 控制 led 的驱动。
7.4.5、 land_detector：飞行过程中使用 land 模式降落或者受到降落时的落地监测部
分，内部会监测 z 轴速度和加速度等，具体实现请详细阅读源代码。
7.4.6、 local_position_estimator：常说的 LPE 算法实现位置结算，类似最简单的 KF，
一个预测，一个修正。
7.4.7、 logger：关于 log 日志的读写函数。
7.4.8、 mavlink：和地面站通信的通信协议，结合地面站 QGC 源代码配合修改，或者
仅仅调用 mavlink 内部的 API 接口，即可通过无线信号把所需要的数据显示在
地面站 QGC 上，此方法是一种实时监测“目标数据”的方法。
7.4.9、 mc_att_control：姿态控制的算法实现，主要就是姿态的内外环 PID 控制，外
环角度控制、内环角速度控制。
7.4.10、 mc_pos_control：位置控制的算法实现，主要就是位置的内外环 PID 控制，外
环速度控制、内环加速度控制。
7.4.11、 sdlog2：SD 卡的 log 日志读写部分，在 SD 卡中看到的所有数据都是通过该部
分写进去的，平时做 log 日志分析也是查看的这个内部的数据，所以，假如想
监测某个“目标数据”，也可以由此处写到 SD 卡中然后在做相应的分析。
7.4.12、 sensors：关于各种 sensors 的相关函数。
7.4.13、 systemlib：系统所需要的参数列表。
7.4.14、 uORB：IPC 通信机制。首先就是需要了解如何使用它进行进程间通信，了解
整个系统中的数据流流向。
八、Makefile：
最终的编译命令等，通过 shellscript 写的，可以自行对其修改成自己需要的。
九、
如下介绍对应于上面的红色标识
1、编译以后生成的固件，烧录进飞控即可。内部会有一些需要用到的头文件和.cp文件p。
2、mavlink协议部分，负责地面站通信的库文件都在此。
3、msg是负责进程间通信的消息集合，在自己创建私有任务时需要再次文件内部添加需要的数据结构。
4、Nutt是飞控所用的OS，这个不做系统移植不需要深入研究。我们所做的都是OS之上的。
5、ROMFS内部是启动文件，配置需要启动哪些任务与启动顺序，还有一些就是关于系统默认的一些配置。具体配置哪些需要阅读启动脚本了解。
6、SRC内部就是所有的sensor驱动和各种任务，比如姿态解算和姿态控制、位置解算和位置控制等等。
7、makefile内部是常用的命令行指令集合。
下面主要介绍一下SRC文件夹里面的东西
1、drivers：所使用到的所有的sensor驱动程序都在此处。（如果添加sensor，注意该处）
2、顾名思义，实现代码，创建私有任务时可以参考。
3、Lib库，很多矩阵运算相关的数学库。
4、重点，飞行模式，姿态解算，姿态控制，位置结算，位置控制，落地检测等任务都在该modules里面。（飞控相关算法都在该处）
下面介绍重点modules
1、姿态解算的代码实现部分
2、落地检测的代码实现部分
3、姿态控制的代码实现部分
4、位置控制的代码实现部分
5、位置解算的代码实现部分
6、各种sensors的初始化部分
7、uORB：进程间通信所用