Pixhawk---基于NSH的Firmware开发与调试

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相关知识了解
1. 1 Nuttx系统
2. 2 NSH
编译固件和刷固件
调试方式
1. 1 测试小功能程序
2. 2 固件测试
调试实例演示

1 相关知识了解

1.1 Nuttx系统

嵌入式实时操作系统（RTOS）。强调标准兼容和小型封装，具有从8位到32位微控制器环境的高度可扩展性。NuttX 主要遵循 Posix 和 ANSI 标准，对于在这些标准下不支持的功能，或者不适用于深度嵌入环境的功能（如 fork()），采用来自 Unix 和常见 RTOS （如 VxWorks）的额外的标准 API。
支持文件系统、设备驱动、网络、USB支持、Flash支持、图形支持等。

1.2 NSH

NuttShell和Unix终端命令类似。NSH通过串口或者USB转串口来与PX4FMU交互，因此可以使用类似超级终端的串口软件来与FMU交互，在Pixhawk开发中，建立好了开发环境后（安装了工具链等），PX4 Toolchain 已经附带了一个串口工具：TeraTerm。如果版本低了，可以单独去下载这个软件并安装。
在PX4FMU中，NSH默认是通过USB转串口和串口5（波特率为57600）来交互。可以更改默认设置。
将Pixhawk通过USB转串口连接上电脑上后，再打开TeraTerm软件。通过输入『?』或『help』指令可以查看当前NSH支持的指令已经编译好的应用。其他的一些指令跟Unix终端中用法差不多，不过一些指令的参数都没有了。

通过串口5的交互能打印PX4FMU启动时的一些信息。这个可以用来查看系统启动方面的信息。当然启动完后，还可以输入一些指令来与PX4FMU来交互。

2 编译固件和刷固件

刷固件的方式很多，可以通过地面站软件QGC或者MP都可以刷固件，可以刷稳定版的固件或者自己编译出来的自定义固件。这里通过PX4 Console来编译固件和刷固件。打开控制台，进入到固件目录：

cd /d/px4/firmware

删除所有编译的文件，包括编译的操作系统，即删除Archives文件夹和Build文件夹里面的内容一般不使用：

make distclean

编译操作系统：

make archives

一般只有当Nuttx配置改变了或者submodule（在GIT中链接外部库，比如MAVLINK或者Nuttx OS）发生了改变才会去编译操作系统，平时编译一次就好了，而且这个编译一次是需要很长的时间的，一个小时左右吧。尽管并行编译会加快速度，但是配置不好，并行编译很容易在系统运行的过程中出问题。如果你使用苹果系统或者Linux系统，这个时间也会大大降低。
删除编译的固件相关文件，即删除Build文件夹里面的内容：

make clean

编译固件，以px4fmu-v2_default版本为例：

make px4fmu-v2_defaul

编译并刷固件，编译完后紧接着刷固件：

make upload px4fmu-v2_default

在控制台上用到上面的指令就差不多了。

3 调试方式

3.1 测试小功能程序

因为在windows系统上编译一次固件需要3分钟左右吧，对于一般的功能测试程序可以通过在本机安装上VC6.0或VS或者MinGW（gcc，g++，推荐），编写测试程序编译调试。

3.2 固件测试

通过printf打印相关信息，断点标识等。这个需要编译固件，并刷固件。Pixhawk通过USB转串口线连接电脑，用TeraTerm输入指令来调试。

4 调试实例演示

前面已经说了通过串口5（波特率57600）可以查看系统启动打印的信息。通过USB转串口在NSH终端（TeraTerm）输入指令控制Nuttx中的应用或者一些命令。
可以先阅读sdlog2日志记录自动清理功能分析与实现，了解sdlog2应用是怎么运行的。sdlog2应用随着系统启动时默认启动了的，当我们修改了固件中sdlog2应用的代码时，比如简单的，我们知道sdlog2_main这个函数是在后台运行的，它是检测sdlog2应用的参数输入，比如stop，start，on，off。我们也可以自己再加一条参数检测到这个函数中：

<code class="language-c++ hljs scss has-numbering">    <span class="hljs-comment">/*添加测试代码start...*/</span><span class="hljs-function">if(!<span class="hljs-function">strcmp(argv[<span class="hljs-number">1</span>],<span class="hljs-string">"hello"</span>)</span>)</span>{<span class="hljs-function">printf(<span class="hljs-string">"[YCM]hello world!\n"</span>)</span>;}<span class="hljs-comment">/*添加测试代码end...*/</span></code><ul class="pre-numbering" style="display: block;"><li>1</li><li>2</li><li>3</li><li>4</li><li>5</li></ul>

<code class="language-c++ hljs cpp has-numbering"><span class="hljs-keyword">int</span> sdlog2_main(<span class="hljs-keyword">int</span> argc, <span class="hljs-keyword">char</span> *argv[])
{<span class="hljs-keyword">if</span> (argc < <span class="hljs-number">2</span>) {sdlog2_usage(<span class="hljs-string">"missing command"</span>);<span class="hljs-keyword">return</span> <span class="hljs-number">1</span>;}<span class="hljs-keyword">if</span> (!<span class="hljs-built_in">strcmp</span>(argv[<span class="hljs-number">1</span>], <span class="hljs-string">"start"</span>)) {<span class="hljs-keyword">if</span> (thread_running) {warnx(<span class="hljs-string">"already running"</span>);<span class="hljs-comment">/* this is not an error */</span><span class="hljs-keyword">return</span> <span class="hljs-number">0</span>;}main_thread_should_exit = <span class="hljs-keyword">false</span>;deamon_task = px4_task_spawn_cmd(<span class="hljs-string">"sdlog2"</span>,SCHED_DEFAULT,SCHED_PRIORITY_DEFAULT - <span class="hljs-number">30</span>,<span class="hljs-number">3000</span>,sdlog2_thread_main,(<span class="hljs-keyword">char</span> * <span class="hljs-keyword">const</span> *)argv);<span class="hljs-keyword">return</span> <span class="hljs-number">0</span>;}<span class="hljs-keyword">if</span> (!<span class="hljs-built_in">strcmp</span>(argv[<span class="hljs-number">1</span>], <span class="hljs-string">"stop"</span>)) {<span class="hljs-keyword">if</span> (!thread_running) {warnx(<span class="hljs-string">"not started"</span>);}main_thread_should_exit = <span class="hljs-keyword">true</span>;<span class="hljs-keyword">return</span> <span class="hljs-number">0</span>;}<span class="hljs-comment">/*添加测试代码start...*/</span><span class="hljs-keyword">if</span>(!<span class="hljs-built_in">strcmp</span>(argv[<span class="hljs-number">1</span>],<span class="hljs-string">"hello"</span>)){<span class="hljs-built_in">printf</span>(<span class="hljs-string">"[YCM]hello world!\n"</span>);}<span class="hljs-comment">/*添加测试代码end...*/</span><span class="hljs-keyword">if</span> (!thread_running) {warnx(<span class="hljs-string">"not started\n"</span>);<span class="hljs-keyword">return</span> <span class="hljs-number">1</span>;}<span class="hljs-keyword">if</span> (!<span class="hljs-built_in">strcmp</span>(argv[<span class="hljs-number">1</span>], <span class="hljs-string">"status"</span>)) {sdlog2_status();<span class="hljs-keyword">return</span> <span class="hljs-number">0</span>;}<span class="hljs-keyword">if</span> (!<span class="hljs-built_in">strcmp</span>(argv[<span class="hljs-number">1</span>], <span class="hljs-string">"on"</span>)) {<span class="hljs-keyword">struct</span> vehicle_command_s cmd;cmd.command = VEHICLE_CMD_PREFLIGHT_STORAGE;cmd.param1 = -<span class="hljs-number">1</span>;cmd.param2 = -<span class="hljs-number">1</span>;cmd.param3 = <span class="hljs-number">1</span>;orb_advertise(ORB_ID(vehicle_command), &cmd);<span class="hljs-keyword">return</span> <span class="hljs-number">0</span>;}<span class="hljs-keyword">if</span> (!<span class="hljs-built_in">strcmp</span>(argv[<span class="hljs-number">1</span>], <span class="hljs-string">"off"</span>)) {<span class="hljs-keyword">struct</span> vehicle_command_s cmd;cmd.command = VEHICLE_CMD_PREFLIGHT_STORAGE;cmd.param1 = -<span class="hljs-number">1</span>;cmd.param2 = -<span class="hljs-number">1</span>;cmd.param3 = <span class="hljs-number">2</span>;orb_advertise(ORB_ID(vehicle_command), &cmd);<span class="hljs-keyword">return</span> <span class="hljs-number">0</span>;}sdlog2_usage(<span class="hljs-string">"unrecognized command"</span>);<span class="hljs-keyword">return</span> <span class="hljs-number">1</span>;
}
</code><ul class="pre-numbering" style="display: block;"><li>1</li><li>2</li><li>3</li><li>4</li><li>5</li><li>6</li><li>7</li><li>8</li><li>9</li><li>10</li><li>11</li><li>12</li><li>13</li><li>14</li><li>15</li><li>16</li><li>17</li><li>18</li><li>19</li><li>20</li><li>21</li><li>22</li><li>23</li><li>24</li><li>25</li><li>26</li><li>27</li><li>28</li><li>29</li><li>30</li><li>31</li><li>32</li><li>33</li><li>34</li><li>35</li><li>36</li><li>37</li><li>38</li><li>39</li><li>40</li><li>41</li><li>42</li><li>43</li><li>44</li><li>45</li><li>46</li><li>47</li><li>48</li><li>49</li><li>50</li><li>51</li><li>52</li><li>53</li><li>54</li><li>55</li><li>56</li><li>57</li><li>58</li><li>59</li><li>60</li><li>61</li><li>62</li><li>63</li><li>64</li><li>65</li><li>66</li><li>67</li><li>68</li><li>69</li><li>70</li><li>71</li><li>72</li><li>73</li><li>74</li></ul>

编译固件并刷固件，如果你的代码有问题，那么会报错，终止编译，会有错误提示：

make upload px4fmu-v2_default

从编译过程中打印信息，我们也可以知道这个submodule中什么改变了，就需要重新编译操作系统了。编译完，刷好了固件:

再次连接TeraTerm，输入指令：

sdlog2 hello

输出hello world!了。