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基础知识

详细参考：http://dev.ardupilot.com/wiki/learning-the-ardupilot-codebase/

第一部分：介绍

详细参考：http://dev.ardupilot.com/wiki/learning-ardupilot-introduction/

ArduPilot 代码分为5个主要部分，基本结构分类如下：

• vehicle directories
• AP_HAL
• libraries
• tools directories
• external support code

1、vehicle directories模型类型

当前共有4种模型：ArduPlane, ArduCopter, APMrover2 and AntennaTracker。都是.pde文件，就是为了兼容arduino平台，以后可能会放弃。

2、AP_HAL硬件抽象层

硬件抽象层，使得在不同硬件平台上的移植变得简单。

其中AP_HAL目录定义了一个通用的接口。其他的目录AP_HAL_XXX针对不同硬件平台进行详细的定义。例如AP_HAL_AVR目录对于AVR平台，AP_HAL_PX4对应PX4平台，AP_HAL_Linux对应Linux平台。

3、tools directories工具目录

主要提供支持。For examples, tools/autotest provides the autotest infrastructure behind theautotest.diydrones.com site and tools/Replay provides our log replay utility.

4、external support code外部支持代码

对于其他平台，需要外部支持代码。例如Pixhawk、PX4的支持代码如下：

• PX4NuttX – 板载实时系统。the core NuttX RTOS used on PX4 boards
• PX4Firmware – PX4固件。the base PX4 middleware and drivers used on PX4 boards
• uavcan – 飞行器CAN通信协议。the uavcan CANBUS implementation used in ArduPilot
• mavlink – Mavlink通信协议。the mavlink protocol and code generator

5、系统编译

针对不同的硬件板，编译可以采用“make TARGET”的形式。

• make apm1 – the APM1 board
• make apm2 – the APM2 board
• make px4-v1 – the PX4v1
• make px4-v2 – the Pixhawk

如果要移植到新的硬件，可以在mk/targets.mk文件中添加。

比如： make apm2-octa -j8

或者： make px4-v2 -j8

采用8通道并行编译方式，针对APM、Pixhawk硬件板（AVR、STM32），编译八旋翼代码。

第二部分： 学习sketch例程代码

http://dev.ardupilot.com/wiki/learning-ardupilot-the-example-sketches/

sketch，是指使用 .pde 文件编写的主程序。

开始之前，你可以试着阅读、编译并运行下面的sketches

• libraries/AP_GPS/examples/GPS_AUTO_test
• libraries/AP_InertialSensor/examples/INS_generic
• libraries/AP_Compass/examples/AP_Compass_test
• libraries/AP_Baro/examples/BARO_generic
• libraries/AP_AHRS/examples/AHRS_Test

例如，下面的编译方法，将在Pixhawk上安装AP_GPS例程sketch。

cd libraries/AP_GPS/examples/GPS_AUTO_test

make px4-clean

make px4-v2

make px4-v2-upload

正确理解sketch例程代码，我们以GPS_AUTO_test.pde代码为例（目录ardupilot\libraries\AP_GPS\examples\GPS_AUTO_test），主要几个特点：

1、 pde文件包含很多 includes；

2、 定义了 hal 引用声明；

3、 代码非常粗糙；

4、 setup() 和 loop()函数

1、include文件

pde文件转变为C++文件后，提供必要的库引用支持。

2、hal引用声明

定义如下：

const AP_HAL::HAL& hal = AP_HAL_BOARD_DRIVER;// pixhawk等价于AP_HAL_PX4

该定义，方便访问硬件接口，比如console终端、定时器、I2C、SPI接口等。

实际的定义是在HAL_PX4_Class.cpp中定义，如下：

const HAL_PX4 AP_HAL_PX4;

hal是针对 AP_HAL_PX4 的引用。

经常使用的方法如下：

• 终端字符输出。hal.console->printf() and hal.console->printf_P() to print strings (use the _P to use less memory on AVR)
• 获取当前运行时间。hal.scheduler->millis() and hal.scheduler->micros() to get the time since boot
• 延时。hal.scheduler->delay() and hal.scheduler->delay_microseconds() to sleep for a short time
• IO输入输出。hal.gpio->pinMode(), hal.gpio->read() and hal.gpio->write() for accessing GPIO pins
• I2C操作，hal.i2c
• SPI操作，hal.spi

3、setup()和loop()

每个sketch都有一个setup()和loop()函数。板子启动时，setup()被调用。这些调用都来自HAL代码中的main()函数调用（HAL_PX4_Class.cpp文件main_loop()）。setup()函数只调用一次，用于初始化所有libraries。

Loop()循环被调用，执行主任务。

4、AP_HAL_MAIN()宏指令

每一个sketch(.pde文件)最底部，都有一个“AP_HAL_MAIN();”指令，它是一个HAL宏，用于定义一个C++ main函数，整个程序的入口。它真正的定义在AP_HAL_PX4_Main.h中。

#define AP_HAL_MAIN() \

extern "C" __EXPORT int SKETCH_MAIN(int argc, char * const argv[]); \

int SKETCH_MAIN(int argc, char * const argv[]) { \

                hal.init(argc, argv); \

return OK; \

}

作为程序的起点，在AP_HAL_MAIN()里，就正式调用了hal.init()初始化代码。

程序的执行过程就是：程序起点AP_HAL_MAIN() à hal.init()  à hal.main_loop() à sketch中的setup()和loop()。