驱动框架

官网英文原文地址:http://dev.px4.io/advanced-drivers.html

PX4的代码库使用一个轻量级的,统一的驱动抽象层:DriverFramework. POSIX和 QuRT的驱动写入这个驱动框架当中。

Todo 旧的NuttX驱动是基于设备 架构的,以后将会移植到驱动框架之中。

核心架构

PX4 是一个反应式系统reactive system ,使用订阅/发布来传递消息。文件句柄是不被操作系统的核心所需要或者使用。主要使用了以下两个API:

  • 发布/订阅系统,该系统拥有一个文件,网络或者共享内存,其依靠于PX4后台运行。
  • 全局驱动注册器,它允许枚举设备和获取/设置这些设备参数。这个可以很简单的作为一个链表或者文件系统地图。

一个新的平台

NuttX

  • 启动脚本位于ROMFS/px4fmu_common
  • 系统配置文件位于nuttx-configs. 作为应用的一部分被构建并被操作系统加载。
  • PX4中间件配置位于src/drivers/boards.其中包括总线和GPIO映射还有硬件平台初始化代码。
  • 驱动位于src/drivers
  • 参考配置:运行使px4fmu-v4_default构建FMUv4配置,这是当前NuttX参考配置。

QuRT / Hexagon

  • 启动脚本位于 posix-configs/
  • 系统配置文件模式作为Linux映射的一部分(备注:提供 本地的LINUX IMAGE和flash指令)
  • PX4中间件配置位于src/drivers/boards。备注:增加总线配置。
  • 驱动位于DriverFramework
  • 参考配置:运行'make qurt_eagle_release'构建Snapdragon飞行参考配置。

驱动ID

PX4使用驱动ID将独立传感器贯穿于整个系统。这些ID存储于配置参数中,用于匹配传感器校正值,以及决定哪些传感器被记录到log中。

传感器的顺序(例如一个是/dev/mag0,另一个是/dev/mag1)于优先级是不挂钩的,优先级实际是在发布uORB topic时确定的。

举个例子

有关系统上三个磁力计的示例,使用飞行日志(.px4log)转存变量。三个参数对传感器ID进行编码,MAG_PRIME识别哪个磁力计被选为主传感器。每一个MAGx_ID是一个24bit数值,左面手工填零补充。

CAL_MAG0_ID = 73225.0
CAL_MAG1_ID = 66826.0
CAL_MAG2_ID = 263178.0
CAL_MAG_PRIME = 73225.0

通过I2C连接的外部HMC5983,总线1,地址0x1E:在log中以IMU.MagX显示。

# device ID 73225 in 24-bit binary:
00000001  00011110  00001 001

# decodes to:
HMC5883   0x1E    bus 1 I2C

通过SPI连接的内部HMC5983,总线1,选择slot5。在log中以IMU1.MagX显示。

# device ID 66826 in 24-bit binary:
00000001  00000101  00001 010

# decodes to:
HMC5883   dev 5   bus 1 SPI

以及通过SPI总线连接的内部MPU9250磁力计,总线1,从设备选择slot4。在log中以IMU2.MagX显示。

# device ID 263178 in 24-bit binary:
00000100  00000100  00001 010

#decodes to:
MPU9250   dev 4   bus 1 SPI

设备ID编码

根据此格式,设备ID是一个24位的数字。注意,第一字段是上述解码示例中的最低有效位。

struct DeviceStructure {
  enum DeviceBusType bus_type : 3;
  uint8_t bus: 5;    // which instance of the bus type
  uint8_t address;   // address on the bus (eg. I2C address)
  uint8_t devtype;   // device class specific device type
};

这里bus_type 按以下方式解码:

enum DeviceBusType {
  DeviceBusType_UNKNOWN = 0,
  DeviceBusType_I2C     = 1,
  DeviceBusType_SPI     = 2,
  DeviceBusType_UAVCAN  = 3,
};

devtype 按以下方式解码:

#define DRV_MAG_DEVTYPE_HMC5883  0x01
#define DRV_MAG_DEVTYPE_LSM303D  0x02
#define DRV_MAG_DEVTYPE_ACCELSIM 0x03
#define DRV_MAG_DEVTYPE_MPU9250  0x04
#define DRV_ACC_DEVTYPE_LSM303D  0x11
#define DRV_ACC_DEVTYPE_BMA180   0x12
#define DRV_ACC_DEVTYPE_MPU6000  0x13
#define DRV_ACC_DEVTYPE_ACCELSIM 0x14
#define DRV_ACC_DEVTYPE_GYROSIM  0x15
#define DRV_ACC_DEVTYPE_MPU9250  0x16
#define DRV_GYR_DEVTYPE_MPU6000  0x21
#define DRV_GYR_DEVTYPE_L3GD20   0x22
#define DRV_GYR_DEVTYPE_GYROSIM  0x23
#define DRV_GYR_DEVTYPE_MPU9250  0x24
#define DRV_RNG_DEVTYPE_MB12XX   0x31
#define DRV_RNG_DEVTYPE_LL40LS   0x32
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