最近想要好好学一下px4开源飞控代码，应该怎么入手，从哪里 ...

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px4开源飞控代码学习

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无人机开发调试，飞控日志是非常关键的部分。
有一个笑话，说没有什么问题是一个日志不能解决的，如果有，那就再来一个。
虽然是笑话，不过确是反映了飞控日志的重要性，那么这一篇我们来聊一下PX4的日志库。
我们分两部分来讲

• PX4日志库的实现原理
  
• PX4常用的日志消息
  

实现原理

PX4的日志库实现做得非常好，用户可以仅增加一行代码即可将自己需要的数据增加到日志中。
因而这一部分对于大部分同学的作用不大，毕竟大多数开发者都是基于PX4的框架开发应用层或者算法层，底层大多情况不需要过于关心。
PX4的日志库是基于uORB消息机制实现的，简单而言就是监听需要记录日志的消息，有数据更新则copy写入SD卡中，原理非常简单。
这样的设计的好处是用户使用非常简单，仅需要将需要记录的消息添加到日志监听列表中 add_topic()。
如果同学使用APM开源飞控，添加飞控日志，会发现比PX4要复杂一些，需要手动修改不少地方，如果多人同时修改日志容易引起冲突，比如日志id的定义冲突。
下图简要梳理一下日志系统工作的原理




由图可以知道，日志的记录主要由：

• 初始化添加需要记录的日志列表
  
• 日志监听线程 Logger::run()
  
• 日志写入线程 LogWriterFile::run()
  

日志监听和日志写入为什么分为两个线程，感兴趣的同学可以研究一下，这里就不深入讨论了。
PX4常用的日志消息

我们在飞控开发和使用中主要需要关注哪些数据呢。我们可以将日志数据大致分为一下几类：

• 传感器数据：陀螺仪、加速度计、罗盘、gps等等
  
• 控制指令：遥控器输入、地面站指令、航点任务指令
  
• 输出指令：控制信号的输出
  
• 飞行状态信息：飞行姿态、飞行模式、解锁状态等
  
• 控制状态信息：位置、速度、姿态、角速度等控制指令
  
• ekf信息：传感器融合状态
  

所有的日志消息都可以在 /msg 路径下找到。
传感器数据

传感器数据消息包括：

• sensor_gyro：陀螺仪数据
  
• sensor_accel：加速度计数据
  
• sensor_mag：罗盘数据
  
• sensor_baro：气压计数据
  
• sensor_gps：gps数据
  

很多的飞行问题都是由于传感器异常引起的，通过传感器的状态即可定位故障原因。
比较容易出现问题的有罗盘和gps，引起飞机跑飞炸鸡的概率比较高一些。
其它传感器出问题的概率会稍微低一些，如果你比较幸运也会发现一些奇怪的现象，比如陀螺仪或者加速度计某个轴的数据异常，可以通过对比多个传感器数据发现。
控制指令

控制指令消息包括：

• rc_channels：遥控器输入
  
• navigator_mission_item：航点任务指令
  
• vehicle_command：地面站/nsh等终端发送的控制指令
  

输出指令

执行机构的故障也是飞行炸鸡的主要问题之一，通过分析飞控的控制输出可以大致定位是否是执行机构的问题。

• actuator_outputs：飞控输出的控制信号
  

飞行状态信息

• vehicle_local_position：位置与速度信息
  
• vehicle_attitude：飞行姿态数据
  
• vehicle_status：飞行状态数据，包括解锁、起飞、失控等状态数据
  
• commander_state：飞行模式
  

控制状态信息

由控制状态信息可以分析飞行的性能，比如分析稳定性，控制精度、响应速度等等。

• vehicle_local_position_setpoint：位置与速度控制指令
  
• vehicle_attitude_setpoint：姿态控制指令
  
• vehicle_rates_setpoint：角速率控制指令
  

ekf信息

ekf信息是飞控的传感器融合状态数据，包括观测量、协方差、融合状态、异常标志等。
PX4的ekf状态机还是满复杂的，这里不深入讨论，后面讲到px4的ekf2模块时再详细讲吧。

PX4还有很多其它的日志记录，也反应了很多的飞行状态信息，比如cpuload记录了飞控cpu和内存的占用率，radio_status记录了遥控器信号质量等等，感兴趣的同学可以大致浏览一下/msg文件夹。
当然PX4现有的日志消息也不能反映飞控的所有状态信息，在遇到特定的异常时不妨增加一些自己的调试信息，有助于分析问题。

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