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本教程适用于对飞控及Stm32程序设计比较熟悉的二次开发者快速掌握PH47框架的使用要点。本教程仅对PH47框架中最主要的二次开发特性进行简要说明#xff0c;建议与框架中\DevStudio\Algorithms\Controller_Demo.cpp(.h)示例代码配合学习。关于二次开发特性中的详细… 1. 教程说明
本教程适用于对飞控及Stm32程序设计比较熟悉的二次开发者快速掌握PH47框架的使用要点。本教程仅对PH47框架中最主要的二次开发特性进行简要说明建议与框架中\DevStudio\Algorithms\Controller_Demo.cpp(.h)示例代码配合学习。关于二次开发特性中的详细或高级内容请参见《PH47框架二次开发教程》。
对于飞控或是Stm32编程不是太熟练的开发者建议先了解学习Stm32程序设计相关内容以及《PH47框架二次开发教程》。
1.1 基本概念
时间相关、循环控制、调试功能大部分基本功能由框架层全局函数实现。整个PH47框架内数据读取、写入、交换等操作均依托框架层的数据总线系统frm.bus以frm.bus.Function()方式使用。机载调参参数控制参数的读取、写入存储均通过框架层的参数系统core.para实现以core.para.Function()方式使用。用户代码一般位于应用层Application当中实现。应用层为用户提供了初始化、快速循环普通循环、慢速循环函数以及GCS上行指令响应函数、控制台指令响应函数等重要函数框架供用户扩充使用。
2. 基本全局功能函数使用
2.1 常用全局时间函数 函 数 功 能 描 述 HAL_Delay() 用于ms 级延时,执行时独占系统资源 osDelay() 用于ms 级延时。osDelay() 依赖于 FreeRTOS 启动完成延时期间可以将系统资源轮换给其他线程使用 gDelay_us() 用于 us 级别延时。延时时间不要超过 1000us gGetMills() 获取调用时刻距离 mcu 加电启动时刻的ms时间间隔, 获取数据范围为 4294967296ms即1193 hour gGetMills_f() 获取精确到小数点后3位的ms时间, 即精确到us。 gGetMills_f()在运行时间超过4800s后会溢出重置为 0 后重新开始计时 gGetMicros() 获取mcu加电以来的us时间。 注意: us计时器溢出时间为600s
2.2 调试功能使用 函 数 功 能 描 述 TRACE() 使用邮件队列方式显示格式化字符串。 具有线程安全性且连续调用能够确保顺序正确。依赖于 PH47 框架的启动完成, 框架启动前不能正常工作。显示时刻会晚于函数调用时刻(滞后不高于 10ms 级别) 。 TRACE(\r\ndemo 1. TRACE at %.3fms, gGetMills_f()); gPrintf() 使用中断方式显示格式化字符串。 不依赖于框架的启动完成。连续密集调用时显示的先后顺序可能会发生改变 gPrintf(\r\ndemo 2. gPrintf at %.3fms, gGetMills_f()); ASSERT(f) 表达式f真值确认。 若表示式f为false则核心板状态指示LED连续快速闪烁当前线程执行停止在ASSERT()语句处同时在调试串口输出ASSERT语句所在的文件名及代码行号。 bus.arDbg_1[10] bus.arDbg_2[10] 调试专用总线数据项。只需将调试数据赋值给总线数据项即可。 PH47框架已经预置了调试数据的下行发送机制用户无需自己实现。 调试数据默认下行发送频率为25hz运行过程中可调整。
3 使用CFreqDiv类进行循环频率控制
1/3: 在.h文件中定义一个CFreqDiv类对象_FreqDemo_1Hz。
CFreqDiv _FreqDemo_1Hz;
2/3: 适当位置对_FreqDemo_1Hz对象进行初始化如在.cpp文件初始化函数中设定循环间隔。
_FreqDemo_1Hz.SetRunInv_ms(1000); // 循环控制间隔为 1000ms, 即 1Hz
3/3: 在需要进行循环频率控制的位置通过IsSetRunInv_ms()函数判断是否达到循环控制条件。此处注意_FreqDemo_1Hz对象的IsSetRunInv_ms()函数调用在同一循环中只能在一个位置出现一次不能在多个不同位置多次调用。
if(_FreqDemo_1Hz.IsSetRunInv_ms())
{// do something…
}
4. 数据总线基本操作
数据总线系统为整个PH47代码框架提供了设置、获取、交换数据的方法和途径。以及获取诸如设置获取数据时间戳数据设置时间间隔数据权限控制等功能。
数据总线系统由一系列总线数据项(Bus item)构成总线数据项既可以是包含了一个数据简单类型如 uint8_tint32float等的数据项也可以是多个具有相关性的数据构成的复杂类型数据项如结构变量。
4.1 数据总线系统文件包含
用户要在自己的代码文件中使用数据总线功能只需在自己的.cpp文件开始出加入如下文件包含
#include../../Frame/UseGlobalObject.h //文件包含路径根据实际情况确定
数据总线中数据项的声明位于如下文件中
\DevStudio\BoardConfig\Board_BBDB\DataBus_BBDB.h
数据总线中复杂类型数据项框架内置的结构声明位于如下文件中
\DevStudio\Frame\Core\BusItemFormatDef.h
4.2 数据总线功能函数使用 函 数 功 能 描 述 Get() 读取数据总线数值 Vector3f vAcc bus.sImu.AccRaw.Get(); // 获取总线数据项数值 TRACE(\r\n Acc %.2f %.2f %.2f, vAcc.x, vAcc.y, vAcc.z); Set() 设置数据总线数值。 本函数在设置总线数值的同时对当前总线数据的时间戳进行了设置。 // demo 1 bus.arDbg_2[0].Set(2.234); // demo 2 MICOLINK_PAYLOAD_RANGE_SENSOR_t payload; payload.distance 10.5f; payload.strength 1.0f; bus.OptiFlowTof_MTF01.Set(payload); // 设置总线数据项数值 GetTimeStamp_ms() 获取 AccRaw 以 ms 为单位时间戳的整数部分示例见下。 GetTmStampDec_us() 获取 AccRaw 以 ms 为单位时间戳的 3 位小数部分(即精确到 us)示例见下。 GetDt2Prev_us() 获取总线数据项最近两次被设置(Set)之间的时间间隔(us) // 上述三个函数综合示例 TRACE(\r\n AccRaw timeTag:%d.%dms dt:%dus, bus.sImu.AccRaw.GetTimeStamp_ms(), // 时间戳整数部分(ms) bus.sImu.AccRaw.GetTmStampDec_us(), // 时间戳小数部分(us) bus.sImu.AccRaw.GetDt2Prev_us()); // 最近两次设置时间间隔(us)
4.3 全局变量
全局变量变量是一种特殊的总线数据用于在整个PH47代码框架内表示系统状态分为bool型和uint8_t型两种类型。整个框架共有48个bool型8个uint8_t类型全局变量。
PH47代码框架以及CSS插件已经预置了全局变量的发送及解析机制以5Hz频率下行发送更新。用户在PH47框架中只需对其进行设置或读取即可。 函 数 功 能 描 述 gGetStatus() GetStatus() 读取全局变量数值。 gGetStatus()等同于GetStatus()只是前者为全局函数形式后者需要通过core对象进行引用。 gGetStatus(S_IMU_STILL); // bool 类型 core.GetStatus(S_RC_ALIVE); uint8_t uTmp gGetStatus(S_SYSTEM_STATUS_TAG); // uint8_t 类型 gSetStatus() SetStatus() 设置全局状态变量。 参数blForceUpdate为true表示无论当前全局状态变量数值如何都进行设置。 false表示若待设置数值与当前数值相同就不进行设置 gSetStatus(S_WATCH_DOG_MODE, true, true);
4.4 自定义简单类型总线数据项
在\DevStudio\BoardConfig\Board_BBDB\DataBus_BBDB.h文件中注释为用户自定义设置区域内加入自有总线数据的定义(注意不要对该区域以外的总线数据声明进行任何修改或删除)
//
// 用户自定义参数设置区域, 不得对该区域之外的任何内容进行修改
CBusItemfloat fAspdDiffPress; // float类型的bus item
//
之后就可以使用总线相关函数实现各种功能了
4.5 自定义复杂类型总线数据项目
1/3在需要使用总线的.cpp文件头部加入对数据总线的文件包含
#include../../Frame/UseGlobalObject.h
2/3在如下文件中加入对复杂类型的结构声明用户自定义
\DevStudio\BoardConfig\Board_BBDB\BusItemDef4User.h
struct BUS_ITEM_DEMO
{CBusItemuint8_t Item_A;CBusItemfloat Item_B;
};
3/3在\DevStudio\BoardConfig\Board_BBDB\DataBus_BBDB.h文件的“用户自定义参数设置区域”加入总线数据的定义
//
// 用户自定义参数设置区域, 不得对该区域之外的任何内容进行修改
BUS_ITEM_DEMO sBusItemDemo;
//
4.6 自定义全局状态变量
文件DevStudio\BoardConfig\Board_BBP\StateVarDef_BBP.h对全局状态变量的ID进行了定义此文件中的enum STATUS_BOOL及enumSTATUS_UINT枚举分别定义了bool及uint8_t类型的全局状态变量ID。
与自定义总线数据类似自定义全局状态变量必须位于标注“用户自定义参数设置区域”的区域内。二次开发者不能对该区域意外的任何内容进行删除或修改。
1/2在DevStudio\BoardConfig\Board_BBDB\StateVarDef_BBDB.h文件的enum STATUS_BOOL声明的用户自定义部分加入S_STATUS_VAR_DEMO声明
//
// 用户自定义 全局状态变量 设置区域, 不得对该区域之外的任何内容进行修改
S_STATUS_VAR_DEMO, // 直接定义 id 即可
//
2/2之后在程序中需要的地方就可以通过下述函数设置或是获取状态
gSetStatus(S_STATUS_VAR_DEMO, true);
bool blStatus gGetStatus(S_STATUS_VAR_DEMO);
5. 机载参数系统基本操作
机载控制参数系统为整个PH47代码框架提供了控制参数的读取、写入、空地间传输等功能的全套使用解决方案。
机载参数数据存储于控制板外置 flash 或 eeprom 存储器中。可通过 CSS控制站以单个或批量的方式下载及上传设定。
5.1 参数系统文件包含
用户要在自己的代码文件中使用参数系统功能只需在自己的.cpp文件开始处加入如下文件包含
#include../../Frame/UseGlobalObject.h //文件包含路径根据实际情况确定
参数系统的参数id定义以及参数默认属性设置参数字典分别位于如下文件中
\DevStudio\BoardConfig\Firmware_BBDB\ParamDict_BBDB.h
\DevStudio\BoardConfig\Firmware_BBDB\ParamDict_BBDB.cpp
5.2 参数系统功能使用 函 数 功 能 描 述 Get() 读取记载参数数值。 Get() 函数获取的参数存储于RAM中若存储器(flash/e2prom)中参数被CSS上传设定所更新或被程序中其他参数设定函数所改变则RAM中参数数值也自动更新用户无需手动刷新。 // 获取当前设定的遥测通讯波特率 uint32_t uBaudRate (uint32_t)(core.para.Get(P_BAUD_RATE)); // 获取加速度计x轴偏移量 float fVal frm.para.Get(P_SENSOR_ACC_OFST_X); Set() 设置机载调参参数数值。 blForcesave决定是否对存储介质Flash或EEprom存储数据进行强制更新。 为 ture时不能进行高速率(50hz)密集调用否则有可能造成存储器密集写入超时而导致数据存储失败 // 设置参数数值强制更新存储 core.para.Set(P_SENSOR_ACC_OFST_X, _cal_acc_offset.x, true); // 仅对RAM当中的参数数值进行更新控制板重启后丢失 frm.para.Set(P_SENSOR_ACC_OFST_X, blSave)
5.3 自定义参数的实现
1/3在ParaDict_BBDB.h文件enum PARAID枚举定义的用户区域当中加入新参数P_TEST_USER_1的 id 的定义无需为id指定特定数值顺序排列即可。在 CSS 参数下载列表中的顺序以enum PARAID当中的顺序为准。 // // 用户自定义参数设置区域, 不得对该区域之外的任何内容进行修改P_TEST_USER_1, // 自定义参数 id//
2/3在ParaDict_BBDB.cpp文件全局数组g_arParaDictMCU[]参数字典的用户区域中加入新参数的属性数据。enum PARAID中参数id的数值及顺序与g_arParaDictMCU[]各元素均无关系可根据实际需要组织。 // // 用户自定义参数设置区域, 不得对该区域之外的任何内容进行修改// 自定义参数 P_TEST_USER_1 的默认属性进行设置//{TestUser_1, P_TEST_USER_1, 0x0000, 256.0f, 0.0f, 500.0f}, //
3/3修改参数字典并编译下载至控制板后必须通过控制板的调试串口运行一次 initfstrun;命令以初始化存储器数据。
6. 遥测通讯系统使用
PH7 代码框架通过 mavlink plus 协议与地面控制站 GCS或其他无人控制目标进行双向通讯。mavlink plus 协议在mavlink 1.0基础上增加修改了message 设置并对 GCS 上行控制命令实施真伪性动态甄别。
6.1 遥测通讯系统文件包含
若在用户二次开发代码中使用mavlink通讯功能那么就需要在自己的代码中加入如下文件包含 #include /DevStudio/Frame/Core/MavlinkInterface.h#include /DevStudio/Frame/Core/MavlinkWrap.h
6.2 遥测通讯系统功能使用
在整个 PH7 代码框架内对 GCS 的数据通讯以core.mavlink.FunName()的形式来使用 mavlink 协议相关功能函数。
对其他控制目标的数据通讯以core.consolelink.FunName()的形式来使用 mavlink 通讯相关功能函数。
PH47代码框架已对Message的下行发送进行了完善的封装为不同类型的Message设定了不同的发送速率发送速率在运行过程中可重新设定调整。整个Message的下行发送机制为全自动执行用户在仅需在发送message时以core.mavlink.AddMsg_xxx()形式调用对应函数即可将待发送消息加入下行消息发送队列随即自动发送。二次开发用户常用消息发送函数如下 函 数 功 能 描 述 AddMsg_Ctrl_Base() 下行发送飞控控制器相关数据 AddMsg_Atms_Data() 下行发送大气相关数据 AddMsg_GpsRawInt() 下行发送GPS相关数据 AddMsg_Raw_Imu() 下行发送IMU相关数据 AddMsg_Attitude() 下行发送姿态相关数据 AddMsg_Debug_1() 下行发送调试数据 1 AddMsg_Debug_2() 下行发送调试数据 2 AddMsg_StatusText() 下行发送状态信息
mavlink message 发送示例
// demo 1: 下行发送心跳包
mavlink_heartbeat_t packet;
memset(packet, 0x00, sizeof(packet));packet.base_mode (uint8_t) 6;
packet.system_status 0xA5;
packet.autopilot BOARD_PH7;
packet.custom_mode 0xEE;
packet.mavlink_version MAVLINK_VERSION;uRet core.mavlink.AddMsg_HeartBeat(packet); // 加入发送队列随后自动发送
demo 2: 下行发送状态信息
char szTmp[32] {};
gFormat(szTmp, Log %d HIL sim start., uFlightNum);
core.mavlink.AddMsg_StatusText(szTmp, MAV_SEVERITY_WARNING);// 更多Message发送使用方法可见文件\DevStudio\Frame\Frame.cpp 当中的
// void MavMsgSnd2GCS_Slow() 函数
7. 应用层框架预制功能函数的使用
PH47框架在应用层\DevStudio\Application\App_BBP.cpp.h文件即应用层类CAppBBDB中预置了多个供二次开发用户使用的功能函数用户根据上述函数的功能特性有针对性的在其中加入自己的代码即可方便的进行二次开发。 函数名称 CAppBBDB类成员函数 功 能 描 述 Init() PH47框架完全启动后调用该初始化函数 在本函数中可安全使用 ASSERT, TRACE 等依赖于框架启动的函数 FastThread_1000Hz() 快速线程函数调用频率在400—500hz之间波动。 NormalThread_250Hz() 普通线程函数调用频率固定为250hz SlowThread_50Hz() 慢速线程函数调用频率固定为50hz HandleRevMavlinkMsg() mavlink 用户自定义上行控制指令处理函数 HandleConsoleCmd() 调试控制台用户自定义命令处理函数
7.1 程序示例
普通线程函数示例
void CAppBBDB::NormalThread_250Hz()
{// 获取循环间隔时间float fDt 0.0f;if(_NormalLoopDt.GetLocalDt_ms(fDt) false)return;// Controller_Common 示例代码algo._pController_Common-Update(fDt);
}
接收 mavlink message 用户自定义上行指令处理示例
void CAppBBDB::HandleRevMavlinkMsg(mavlink_command_long_sa_t *pPacket)
{//解析及响应 GCS 上行控制命令if(pRevMsg -msgid MAVLINK_MSG_ID_COMMAND_LONG_SA ){mavlink_command_long_sa_t packet;mavlink_msg_command_long_sa_decode(pRevMsg, packet);if(packet.command MAV_CMD_USER_DEFINE){ if(packet.param1 fValue){// User code ...}}}
}
用户自定义调试控制台命令处理函数示例
void CAppBBDB::HandleConsoleCmd(uint8_t *pBuff)
{// pBuff 为用户命令字符串命令字符串最长不能超过 32 byteif(strcmp((char *) pBuff, User CMD) 0){// User code ...}
} 更多内容见CSDN博客专栏无人机飞控https://blog.csdn.net/ss15/category_9690939.html?spm1001.2014.3001.5482相关资源PH47: PH47运动控制代码框架.https://gitee.com/ss15/ph47
