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一文搞定MAVLINK软件协议

2023-05-16

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一文搞定MAVLINK软件协议

原创 L君 TBUS社区 2019-11-06

本文纯属资深程序猿个人观点，旨在让大家从不同的角度理解MAVLINK协议，文中包含的一些玩笑话，大家不要当真，看着玩玩儿呗~

 

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搞开源无人机的朋友最耳熟能详的莫过于它的通讯协议MAVLINK了。

 

Mavlink----一个又好气又好笑的名词，仿佛自带光环，它一出场，就会附带两个小弟：ros、mavros。

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网络上mavros免费的课程一大堆，mavlink的倒是少之又少，犹如，未过门的媳妇，见不得人啊图片。

 

 

很多人都会形成一种观念，难道是因为mavros要简单些？今天L君要告诉你们，其实直接使用mavlink比使用mavros简单的多啦。

 

对于一个老程序员来说，理解数据结构犹如吃饭，但是理解框架犹如登天！

 

先来好好说说这个大哥和两小弟的关系。

ROS

robot operation system，机器人操作系统。说是操作系统，其实跟硬件毫无关系，完全是用一大堆软件堆砌起来的彻头彻尾的----“骗局”。没有mmu、smp、cache，它唯一的功能就是----通讯。把所有的逻辑性代码转换为通讯数据，比如一个函数调用完成的事情，它会拆分成----publish数据、对端接受数据、执行代码。这里看起来，ros跟mavlink似乎毫无关系，直到说到mavros。

 

MAVROS

一个在ros下的mavlink软件适配包，它的作用其实就是将mavlink协议放到ros框架里去解析，统一使用ros框架，publish、subscribe进行操作。

 

MAVLINK

一种软件协议，说白了，就是一大堆的struct，做过服务器的朋友应该会搞懂，其实就是封包格式啦，只是mavlink由于介质不唯一，所以加了CRC效验而已。

 

 

那么从这里我们已经看出了端倪：学mavros其实是无端的增加了学习成本呀，本来我收发收发数据就完事儿了的东西，我为啥一定要去学一套ros呢？

 

而且就程序员的原则而言，我们学习时，一定要看到本质，用mavros的时候，中间经过了一个黑盒，里面到底干了什么，我们根本不知道呀。

 

L君以前也吃过很多亏，用mavros反跟ardupilot代码，发现，我publish出去的东西，人家ardupilot收到的压根儿就不一样！坐标系从NED变成了ENU，然而heading的坐标系还是NED。有些结构体少了几个参数，有的甚至比mavlink原来的还多了几个。

 

不仅mavros在给你制造着麻烦，ros也时不时给你制造麻烦：

CMakeList怎么改才能用PCL库？

TMD怎么有的包必须用catkin_make_isolated才能编译？

不是说好的catkin_make吗？

为什么我publish出去没效果啊？

catkin_make一分钟，看一次效果3秒。MD怎么用gdb啊？

我好想单步走啊，printf调试起来内心在滴血- -。。。

 

不！！！这简直就是地狱！我要砍掉它，这不是人干的事儿。我忍受着在linux下用记事本写代码的痛苦，你还给我搞这些幺蛾子？

 

算了算了，框架这玩意儿不是我等卑微程序员能玩儿的东西，我们还是不怕苦不怕累的啃啃数据流吧。

 

当我正打算回到小黑屋啃mavlink数据协议的时候，我发现了一个神奇的事情：

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一个老程序员的直觉，既然mavlink是以modules存在的，那么一定在那神奇的网站上。。。：

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好吧好吧，其实我早就知道了，人家mavlink为了用户方便，sdk早就给我们准备好啦，根本不需要我们自己去做解析，我们快速的git clone下来：

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然后我们执行mavgenerate.py脚本：

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这里我们XML选择：message_definitions/v1.0/common.xml（其中还有ardupilotmega.xml表示支持APM固件扩展协议，以及其他无人机固件的协议，common表示通用协议，所有固件都支持。）

 

Out随意选择一个要生成代码的地方

 

语言选择c语言

 

协议簇2.0

 

点击生成：

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一个通用的mavlink库就生成好啦

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我们现在只需要在编程的时候包含这些头文件就可以实现我们的mavlink通讯了。

 

 

现在赶快连上ALICE飞控，打开visual studio：

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将我们刚才生成的mav_inc文件夹整个丢进新创建的项目：

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并在解决方案资源管理器中添加mavlink的头文件和一个main.cpp（注意文件夹需要自己添加哦）：

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写入如下代码：

#include <math.h>
#include <thread>
#include <mutex>
#include "mav_inc/mavlink_types.h"
#define MAVLINK_USE_CONVENIENCE_FUNCTIONS
#define MAVLINK_SEND_UART_BYTES(a, b, c) send(a, b, c, 0)
mavlink_system_t mavlink_system = { 1,1 };
#include "mav_inc/common/mavlink.h"
int main(void){
        Socket sock;
        sock.Create();
        while (sock.Connect((char*)"127.0.0.1", 1244) != 0) 
       { 
               printf("connect error.waiting for 1 second...\n");
                usleep(1000000);
        } 
        while (1)
        { 
               mavlink_message_t msg; 
               mavlink_status_t status;
                uint8_t buf[1024]; 
               int recv_len = sock.Receive((char*)buf, 1024); 
               for (int i = 0; i < recv_len; i++) 
               { 
                       if (mavlink_parse_char(0, buf[i], &msg, &status))
                        { 
                               switch (msg.msgid)  
                              {  
                              case MAVLINK_MSG_ID_ATTITUDE: 
                                       mavlink_attitude_t attitude; 
                                       mavlink_msg_attitude_decode(&msg, &attitude);
                                        printf("rpy=%f,%f,%f\n", attitude.roll, attitude.pitch, attitude.yaw);  
                                      break; 
                               case MAVLINK_MSG_ID_HEARTBEAT: 
                                       mavlink_heartbeat_t heart; 
                                       mavlink_msg_heartbeat_decode(&msg, &heart);
                                        if (heart.base_mode) 
                                       {  
                                              bool armed = (heart.base_mode & MAV_MODE_FLAG_SAFETY_ARMED); 
                                               bool guided = (heart.base_mode & MAV_MODE_FLAG_GUIDED_ENABLED); 
                                               printf("armed=%d,guided=%d\n", armed, guided); 
                                       }  
                                      break; 
                               default: 
                                       break; 
                               } 
                       }
                } 
       }
         return 0;
}

 

 

编译并执行：

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可以看到我们已经从mavlink取到当前飞机的姿态信息啦！有着完美的代码变色、自动补全、智能分析排错的visual studio是不是已经让你享受起开发的乐趣了呢？再配合上Alice板卡的wifi网卡功能，你甚至都可以不需要任何辅助，直接实地调试你的程序哟(被逼着插进来的硬核广告图片)。

 

现在我们再回过头来开看看代码。

 

class Socket这个类就不必说了，他是一个tcp协议的公用库类，实现网络通讯功能，不懂的自己百度一下。Alice的ardupilot固件默认使用2号telem作为本地tcp通讯端口，方便开发mavlink外机控制程序。 现在我们先来看main函数里面做了什么，寥寥几行，基本就实现了通讯了：

//实例化网络对象
Socket sock;
//初始化网络对象
sock.Create();
        //循环连接本地ip端口1244，alice开机自启动ardupilot使用tcp协议侦听1244号端口发送mavlink 
         while (sock.Connect((char*)"127.0.0.1", 1244) != 0) 
         {
                //如果连接失败，打印消息，等待1s重试。
                printf("connect error.waiting for 1 second...\n");
                usleep(1000000);
        } 
        while (1)
       { 
              mavlink_message_t msg; 
               mavlink_status_t status; 
               uint8_t buf[1024];//从连接上的tcpsocket收包存到buf中
              int recv_len = sock.Receive((char*)buf, 1024); 
               for (int i = 0; i < recv_len; i++) 
               {
                      //这里其实就是最重要最重要的地方了，mavlink_parse_char函数
                      //第一个参数默认0就行
                      //第二个参数是一个字节，也就是我们收一次包，比如有20个自己，就循环
                      //调用20次mavlink_parse_char，把每个字节依次放入
      //第三个参数，返回的真实mavlink_raw包
                    //第四个参数，返回一些正在解析的状态
                     //如果mavlink_parse_char返回true，表示已经真正收到了一个包，并已
                     //填充到了msg中。但是我们还不能直接使用这个包，应为现在还是raw形式
                     //下面还会将它转换成结构体形式！
                        if (mavlink_parse_char(0, buf[i], &msg, &status)) 
                       {
                                //这个开关语句就是判断收到包的ID号到底是多少啦
                                //raw形式的msg只能取到ID，无法取到内容 
                               switch (msg.msgid) 
                               {
                                case MAVLINK_MSG_ID_ATTITUDE:
                                         //判断完ID以后我们就可以直接开始调用函数解析啦
                                        //这里解析的是attitude那么就调用mavlink_msg_attitude_decode
                                        //如果是local_position就是mavlink_msg_local_position_decode
                                        //具体用什么decode你们可以直接到头文件中去查
                                       //mavlink头文件名几乎都是自注释的
                                        mavlink_attitude_t attitude;
                                        mavlink_msg_attitude_decode(&msg, &attitude);
                                        printf("rpy=%f,%f,%f\n", attitude.roll, attitude.pitch, attitude.yaw);
                                        break;
                                case MAVLINK_MSG_ID_HEARTBEAT:
                                        mavlink_heartbeat_t heart;
                                        //那么这里id是心跳，那么解析函数就是mavlink_msg_heartbeat_decode啦
                                        mavlink_msg_heartbeat_decode(&msg, &heart);
                                        if (heart.base_mode) 
                                       { 
                                               bool armed = (heart.base_mode & MAV_MODE_FLAG_SAFETY_ARMED); 
                                               bool guided = (heart.base_mode & MAV_MODE_FLAG_GUIDED_ENABLED);
                                                printf("armed=%d,guided=%d\n", armed, guided);
                                        }
                                        break; 
                               default: 
                                       break; 
                               } 
                      }
                } 
       }

 

那么，这篇就讲到这里啦，看完全篇，是不是觉得mavlink开发其实是一件非常惬意的事情呢，用对了工具，用对了硬件，才能真正方便我们快速解决问题。

 

本文选自TBUS论坛_L君原创文章

 

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