PX4原生固件及其地面站网址 https://github.com/PX4 http://px4.io/ 原生固件代码：C++，构架清晰，容易维护修改，多进程 目前来讲功能方面和细节上不如APM固件
AutoPoilt 固件及其地面站网址 http://ardupilot.org/ https://github.com/ArduPilot/ardupilot https://github.com/ArduPilot/MissionPlanner APM固件代码：C++，稳定成熟，功能丰富，发起时间比较早 系统构架不如原生固件那么清晰，相对来讲不容易维护和修改
PIXHAWK控制器硬件 https://github.com/PX4/Hardware
经常有人将 Pixhawk、PX4、APM 还有 ArduPilot 弄混。这里首先还是简要 说明一下： Pixhawk 是飞控硬件平台，PX4 和 ArduPilot 都是开源的可以烧写到 Pixhawk 飞控中的自驾仪软件，PX4 称为原生固件，专为 Pixhawk 打造。APM（Ardupilot Mega）早期也是一款自驾仪硬件，到 APM3.0 版本，这款基于 Arduino Mega 的 自驾仪已经走到了它的终点。ArduPilot 早期是 APM 自驾仪的固件，Pixhawk 作 为 APM 的升级版，也兼容 ArduPilot 固件，APM 自驾仪卒了之后，ArduPilot 现 在全面支持 Pixhawk，现在大家亲切的称 ArduPilot 固件为 APM。
pixhack硬件介绍：https://docs.px4.io/master/en/flight_controller/pixhack_v3.html#pixhack-v3
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51单片机，只有一个main函数,main函数中有一个主循环while。 全部代码被编译成为一个可执行文件
初始化硬件、初始化OS等代码被编译成一个可以行程序，上电后执行。 如：姿态估计代码、姿态控制算法代码分别被编译成两个独立的可执行程序。这些独立的可执行程序（如windows中的**.exe）由OS以进程的形式执行，OS为这些可执行程序创建进程时，可配置执行频率。
负责姿态估计的代码被编译为可执行程序，每一个之可执行程序都有一个入口main函数。 如该可执行程序中有一个循环，则对应的进程按照频率执行，若没有循环，执行完这段可执行程序后（遇到return），对应的进程即结束。
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源码：即代码，还未编译，可以是多个.c文件（或其他语言的源文件）；或是一个工程文件project 固件（Firmware）：已经编译，并把各个已经编译好的文件打包成一个整体，以供烧录进单片机中。 PX4源码最后编译成以下固件： Firmware/ROMFS/px4fmu_common/init.d 文件夹下的 rcS 启动脚本（startup script）。 这个脚本位于被编译到固件中的 ROM 文件系统中。这个脚本检测可用的硬件，加载硬件驱动，并且根据你的设置启动系统正常运行所需的有 app(任务软件 ， 包括位置和姿态估计，控制遥测等)。所有属于自启动程序的脚本文件可以在 init.d 文件夹中找到。
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作用：只是初始化？（配置寄存器） 对应的进程：只执行一次？无while死循环？ LED驱动的入口函数：
class AttitudeEstimatorQ; namespace attitude_estimator_q { AttitudeEstimatorQ *instance; }
class AttitudeEstimatorQ { public: … }
class AttitudeEstimatorQ; namespace attitude_estimator_q { AttitudeEstimatorQ *instance; }
class AttitudeEstimatorQ { public: … }
先声明有这个类，再定义一个类的对象的指针instance，将这个变量（对象指针）放在一个名为attitude_estimator_q的命名空间中。 _***的变量，以下划线开头的变量或者函数表示类的室友成员。
NUTTX启动(也就是上面的固件代码，汇编语句就是跳转到这个位置来执行stm32_start.c）: 代码位置：Firmware/build_px4fmu-v2_default/px4fmu-v2/Nuttx/nuttx/arch/arm/src/stm32/stm32_start.c 注意：build_px4fmu-v2_default文件夹要编译整个工程之后才会生成。
stm32_start.c中处理器执行的第一条指令（px4使用的是stm32，入口在stm32_start.c中） stm32_clockconfig() #初始化时钟 rcc_reset() #复位rcc stm32_stdclockconfig() #初始化标准时钟 rcc_enableperipherals()#使能外设时钟 stm32_fpuconfig() #配置fpu stm32_lowsetup() #基本初始化串口，之后可以使用up_lowputc() stm32_gpioinit() #初始化gpio，只是调用stm32_gpioremap()设置重映射 up_earlyserialinit() #初始化串口，之后可以使用up_putc() stm32_boardinitialize() stm32_spiinitialize() #初始化spi，只是调用stm32_configgpio()设置gpio stm32_usbinitialize() #初始化usb，只是调用stm32_configgpio()设置gpio up_ledinit(); #初始化led，只是调用stm32_configgpio()设置gpio
在stm32_start.c文件中我们会看到这么一句话： /* Then start NuttX */ showprogress(’\r’); showprogress(’\n’); os_start(); #系统开始启动
以下是 os_start()内容： dq_init() #初始化各种状态的任务列表（置为null） g_pidhash[i]= #初始化唯一可以确定的元素–进程ID g_pidhash[PIDHASH(0)]= #分配空闲任务的进程ID为0 g_idletcb= #初始化空闲任务的任务控制块 sem_initialize()-- #初始化信号量 dq_init() #将信号量队列置为null sem_initholders() #初始化持有者结构以支持优先级继承 up_allocate_heap() #分配用户模式的堆（设置堆的起点和大小） kumm_initialize() #初始化用户模式的堆 up_allocate_kheap() #分配内核模式的堆 kmm_initialize() #初始化内核模式的堆 task_initialize() #初始化任务数据结构 irq_initialize() #将所有中断向量都指向同一个异常中断处理程序 wd_initialize() #初始化看门狗数据结构 clock_initialize() #初始化rtc timer_initialize() #配置POSIX定时器 sig_initialize() #初始化信号 mq_initialize() #初始化命名消息队列 pthread_initialize() #初始化线程特定的数据，空函数 fs_initialize()— #初始化文件系统 sem_init() #初始化节点信号量为1 files_initialize() #初始化文件数组，空函数 net_initialize()-- #初始化网络 uip_initialize() #初始化uIP层 net_initroute() #初始化路由表 netdev_seminit() #初始化网络设备信号量 arptimer_init() #初始化ARP定时器 up_initialize()— #处理器特定的初始化 up_calibratedelay() #校准定时器 up_addregion() #增加额外的内存段 up_irqinitialize() #设置中断优先级，关联硬件异常处理函数 up_pminitialize() #初始化电源管理 up_dmainitialize() #初始化DMA up_timerinit() #初始化定时器中断 devnull_register() #注册/dev/null devzero_register() #注册/dev/zero up_serialinit() #注册串口控制台/dev/console和串口/dev/ttyS0 up_rnginitialize() #初始化并注册随机数生成器 up_netinitialize() #初始化网络，是arch/arm/src/chip/stm32_eth.c中的 up_usbinitialize() #初始化usb驱动 board_led_on() #打开中断使能led，但很快会被其它地方的led操作改变状态 lib_initialize() #初始化c库，空函数 group_allocate() #分配空闲组 group_setupidlefiles() #在空闲任务上创建stdout、stderr、stdin group_initialize() #完全初始化空闲组 os_bringup()------ #创建初始任务 KEKERNEL_THREAD() #启动内核工作者线程 board_initialize() #最后一刻的板级初始化 TASK_CREATE() #启动默认应用程序 forup_idle() #空闲任务循环 for( ; ; ) #不应该到达这里（程序不该执行到此）
__start 负责STM32 芯片的底层初始化,包括时钟,FPU,GPIO 等单元的初始化；os_start 负责OS 的底层初始化,包括各种队列和进程结构的初始化；os_bringup 负责OS 基本进程的启动以及用户进程的启动,用户启动入口由；(CONFIG_USER_ENTRYPOINT)宏进行指定是执行nsh_main还是user_start。Pixhawk 整体逻辑大致为：
commander 和 navigator 产生期望位置position_estimator 估计当前位置通过 pos_ctrl 产生期望姿态attitude_estimator 估计当前姿态通过 att_ctrl 产生 PWM 数值最后通过 mixer 和 motor_driver 控制电机77
函数调用结构示意： 官方解析： 后台任务 px4_task_spawn_cmd() 用于启动与父任务独立运行的新任务（NuttX）或者新线程（POSIX - Linux/macOS）：
independent_task = px4_task_spawn_cmd( "commander", // 进程名称 SCHED_DEFAULT, // 调度类型（RR 或 FIFO） SCHED_PRIORITY_DEFAULT + 40, // 调度优先级 3600, // 新任务或线程的堆栈大小 commander_thread_main, // 任务（或线程的主函数） (char * const *)&argv[0] // Void 指针传递到新任务 // （这里是命令行参数） );操作系统相关的信息 NuttX NuttX 是在飞控板上运行 PX4 的首选 RTOS 。 它是一个开源软件（BSD 许可）， 非常轻量化，运行高效且稳定。
各模块以任务（Task）模式运行：他们有各自的文件描述列表，但共用一个地址空间。 单个任务可以使用同一个文件描述列表启动单个或者多个线程。
每一个任务/线程都有一个固定大小的栈堆，并且有一个周期性的任务会定期检查所有栈堆都有足够的可用空间（基于 stack coloring）。
Linux/MacOS 在 Linux 或者 macOS 系统上， PX4 在一个单独的进程中运行，各个模块在各自线程中运行（在 NuttX 中任务和线程没有任何区别）。
task_main函数中：
先订阅UORB消息请参考PX4开发者手册
源码大小638.2 Mb，1.11版本。
运行make 后悔多出一个build目录，运行 make distclean 会清除build目录以及编译过程中的所有中间文件。
先进入Firemare目录，再执行make命令。 运行编译之前，先运行
make distcleanThe following list shows the build commands for common boards:
Pixhawk 4: make px4_fmu-v5_defaultPixracer: make px4_fmu-v4_defaultPixhawk 3 Pro: make px4_fmu-v4pro_defaultPixhawk Mini: make px4_fmu-v3_defaultPixhawk 2: make px4_fmu-v3_defaultmRo Pixhawk: make px4_fmu-v3_default（支持 2MB 闪存）HKPilot32: make px4_fmu-v2_defaultPixfalcon: make px4_fmu-v2_defaultDropix: make px4_fmu-v2_defaultMindPX/MindRacer: make airmind_mindpx-v2_defaultmRo X-2.1: make mro_x21_defaultCrazyflie 2.0: make bitcraze_crazyflie_defaultIntel® Aero Ready to Fly Drone: make intel_aerofc-v1_defaultPixhawk 1: make px4_fmu-v2_default > Warning You must use a supported version of GCC to build this board (e.g. the same as used by CI/docker) or remove modules from the build. 使用不受支持的 GCC 构建可能会失败，因为 PX4 对飞控板有 1MB 的闪存限制。 Pixhawk 1 的 2 MB 闪存版: make px4_fmu-v3_default Linux下编译成功： 固件位置：Firmware/build/px4_fmu-v3_default/px4_fmu-v3_default.px4A successful run will end with this output:
Erase : [====================] 100.0% Program: [====================] 100.0% Verify : [====================] 100.0% Rebooting. [100%] Built target uploadThis section shows how make options are constructed and how to find the available choices. make命令语法： make [ VENDOR_MODEL_VARIANT ] [ VIEWER_MODEL_DEBUGGER_WORLD ] 例如： make px4_fmu-v4_default make px4_sitl jmavsim
VENDOR: The manufacturer of the board: px4, aerotenna, airmind, atlflight, auav, beaglebone, intel, nxp, etc. The vendor name for Pixhawk series boards is px4.MODEL: The board model “model”: sitl, fmu-v2, fmu-v3, fmu-v4, fmu-v5, navio2, etc.VARIANT: Indicates particular configurations: e.g. rtps, lpe, which contain components that are not present in the default configuration. Most commonly this is default, and may be omitted.如：
编译命令解析其他硬件target的编译针对仿真平台的编译 等问题，详细请参考网站PX4开发者手册General Build Errors Many build problems are caused by either mismatching submodules or an incompletely cleaned-up build environment. Updating the submodules and doing a distclean can fix these kinds of errors:
git submodule update --recursive make distclean更多请参考PX4开发者手册 / troubleshooting
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task_main_trampoline 中的 trampoline ：蹦床，跳床，弹床
px4_task_spawn_cmd 中的 spawn ：引发;引起;导致;造成
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PX4 由两个主要部分组成：一是 飞行控制栈（flight stack） ，该部分主要包括状态估计和飞行控制系统；另一个是 中间件 ，该部分是一个通用的机器人应用层，可支持任意类型的自主机器人，主要负责机器人的内部/外部通讯和硬件整合。
所有的 PX4 支持的 无人机机型 （包括其他诸如无人船、无人车、无人水下航行器等平台）均共用同一个代码库。 整个系统采用了 响应式（reactive） 设计，这意味着：
所有的功能都可以被分割成若干可替换、可重复使用的部件。通过异步消息传递进行通信。系统可以应对不同的工作负载。下面的架构图对 PX4 的各个积木模块以及各模块之间的联系进行了一个详细的概述。 图的上半部分包括了中间件模块，而下半部分展示的则是飞行控制栈的组件。
hello sky
The uORB is an asynchronous publish() / subscribe() messaging API used for inter-thread/inter-process communication. uORB是用于线程间/进程间通信的异步publish（）/subscribe（）消息传递API。 数据被封装成一个UORB消息，C++编程编程中，以结构体为消息载体，进行发布、订阅。 规则：一个发布者、多个订阅者。
订阅 发布 Topic的读写 读： 获取该Topic对应的UORB消息。 写：发布最新（更新）UORB消息。 通过句柄的方式对Topic进行读写。 句柄：在程序设计中，句柄是一种特殊的智能指针，当一个应用程序要引用其他系统（如数据库、操作系统）所管理的内存块或对象时，就要使用句柄 例如： //读： int sensor_sub_fd = orb_subscribe(ORB_ID(sensor_combined)); struct sensor_combined_s raw; while（true） { int poll_ret = px4_poll(fds, 1, 1000); orb_copy(ORB_ID(sensor_combined), sensor_sub_fd, &raw); } //写： struct vehicle_attitude_s att; orb_advert_t att_pub_fd = orb_advertise(ORB_ID(vehicle_attitude), &att); while（true） { att = 传感器硬件接口函数（或驱动）； orb_publish(ORB_ID(vehicle_attitude), att_pub_fd, &att); }解析： 总结： 读： orb_subscribe（ ） orb_copy（ ） 写： orb_advertise（ ） orb_publish（ ）
各应用之间的消息通道被称为 topics ;
消息包种类、通用的MAVLink消息（包）的定义和用途介绍可以查阅网站https://mavlink.io/en/messages/common.html#messages了解。
消息包结构封装的信息用于发送消息、接收消息、识别消息种类，而负载信息则用于描述消息所要传达的具体内容，可以理解为信封和信纸的关系
通过MavLink协议实现通信需要地面站软件和飞行控制软件的协作。地面站软件与飞行控制软件在发送、接收MavLink消息时需要依照预先设定的流程，本文以无人机与地面站连接时通信握手、参数列表请求、参数设定、状态消息包循环收发为例，在第四章介绍。
两个或多个MAVLink系统之间通信的方式：相互收发 Packet 。 Packet可以分为两类：
messagescommands 组成： Messages are encoded using message elements. Commands are defined as entries in the MAV_CMD enum, and encoded into real messages that are sent using the Mission Protocol or Command Protocol. 选择： 如果出现以下情况，请考虑发送message：所发送的information不适合comand（即，它不适合7个可用的数字字段）。该消息是另一个协议的一部分。消息必须广播或流式传输（即不需要ACK）如果满足以下条件，请考虑发送command：
该消息应作为任务的一部分执行。您希望在任务外部使用现有的任务命令。根据自动驾驶仪的不同，您可能可以在两种模式下使用相同的代码来处理消息。您正在使用MAVLink 1，并且没有新消息的免费ID（MAVLink 1具有比消息ID更大的MAVLink命令免费ID池）。重要的是，不要错过您的命令消息，因此需要ACK / NACK。使用现有协议确认可能比为确认定义另一个消息更快/更容易。否则，可以自由使用任何一种方法。
Use commands for actions in missions or if you need acknowledgment or retry logic from a request. Otherwise use messages.
关系： messages： command：
区分 information nessages data message-data command enum 的含义即联系。 message type
message set 消息集 message 消息 消息在XML文件中定义 大多数地面控制站和自动驾驶仪实现的参考消息集在common.xml中定义 MAVLink方言（Dialects）是XML文件，用于定义协议和特定于供应商的消息，枚举和命令。 枚举用于定义命名的值，这些值可以用作消息中的选项-例如，定义错误，状态或模式。还有一个特殊的枚举MAV_CMD，用于定义MAVLink命令。 MAVLink XML文件的大致结构：
<?xml version="1.0"?> <mavlink> <include>common.xml</include> <include>other_dialect.xml</include> <!-- NOTE: If the included file already contains a version tag, remove the version tag here, else uncomment to enable. --> <!-- <version>6</version> --> <dialect>8</dialect> <enums> <!-- Enums are defined here (optional) --> </enums> <messages> <!-- Messages are defined here (optional) --> </messages> </mavlink>MAVLink的enums、 messages,、commands 和 other elements在XML文件中定义，然后使用代码生成器转换为支持的编程语言的库。
本教程假定你在 msg/ca_trajectory.msg 文件中定义了一个名为 ca_trajectory 的 自定义 uORB 消息，以及在 mavlink/include/mavlink/v2.0/custom_messages/mavlink_msg_ca_trajectory.h 文件中定义了一个名为 ca_trajectory的 自定义 MAVLink 消息。
此章节旨在说明：如何使用一条自定义uORB消息，并将其作为一条MAVLink消息发送出去。
