Pixhawk固件PX4之串口通讯

1、目的

为进一步扩展pixhawk的接口及功能，通过pixhawk现有接口（串口、I2C等）连接外部设备来实现，本节内容主要介绍串口通讯方式。

2、测试平台

硬件：pixhawk 2.4.8

px4固件版本：1.9.0

pixhawk串口采用SERIAL4: /dev/ttyS6，连接图如下：

3、功能实现

主要实现pixhawk从STM32串口端读取数据，并将数据发给PC，通过串口调试助手查看。

pixhawk端代码参考网上pixhawk串口通讯代码，具体如下：

/**
 * @file px4_uorb_subs.c

 */

#include <stdio.h>
#include <termios.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <stdbool.h>
#include <errno.h>
#include <drivers/drv_hrt.h>
#include <systemlib/err.h>
#include <fcntl.h>
#include <systemlib/mavlink_log.h>

#include <px4_defines.h>
#include <px4_config.h>
#include <px4_posix.h>
#include <px4_shutdown.h>
#include <px4_tasks.h>
#include <px4_time.h>

static bool thread_should_exit = false;		/**< px4_uorb_subs exit flag */
static bool thread_running = false;		/**< px4_uorb_subs status flag */
static int rw_uart_task;				/**< Handle of px4_uorb_subs task / thread */

static int uart_init(char * uart_name);
static int set_uart_baudrate(const int fd, unsigned int baud);


/**
 * daemon management function.
 */
__EXPORT int rw_uart_main(int argc, char *argv[]);

/**
 * Mainloop of daemon.
 */
int rw_uart_thread_main(int argc, char *argv[]);

/**
 * Print the correct usage.
 */
static void usage(const char *reason);

static void
usage(const char *reason)
{
	if (reason) {
		warnx("%s\n", reason);
	}

	warnx("usage: px4_uorb_adver {start|stop|status} [-p <additional params>]\n\n");
}

int set_uart_baudrate(const int fd, unsigned int baud)
{
	int speed;

	switch (baud) {
	case 9600:   speed = B9600;   break;
	case 19200:  speed = B19200;  break;
	case 38400:  speed = B38400;  break;
	case 57600:  speed = B57600;  break;
	case 115200: speed = B115200; break;
	default:
		warnx("ERR: baudrate: %d\n", baud);
		return -EINVAL;
	}

	struct termios uart_config;

	int termios_state;

	/* 以新的配置填充结构体 */
	/* 设置某个选项，那么就使用"|="运算，
	 * 如果关闭某个选项就使用"&="和"~"运算
	 * */
	tcgetattr(fd, &uart_config); // 获取终端参数

	/* clear ONLCR flag (which appends a CR for every LF) */
	uart_config.c_oflag &= ~ONLCR;// 将NL转换成CR(回车)-NL后输出。

	/* 无偶校验，一个停止位 */
	uart_config.c_cflag &= ~(CSTOPB | PARENB);// CSTOPB 使用两个停止位，PARENB 表示偶校验

	 /* 设置波特率 */
	if ((termios_state = cfsetispeed(&uart_config, speed)) < 0) {
		warnx("ERR: %d (cfsetispeed)\n", termios_state);
		return false;
	}

	if ((termios_state = cfsetospeed(&uart_config, speed)) < 0) {
		warnx("ERR: %d (cfsetospeed)\n", termios_state);
		return false;
	}
	// 设置与终端相关的参数，TCSANOW 立即改变参数
	if ((termios_state = tcsetattr(fd, TCSANOW, &uart_config)) < 0) {
		warnx("ERR: %d (tcsetattr)\n", termios_state);
		return false;
	}

	return true;
}


int uart_init(char * uart_name)
{
	int serial_fd = open(uart_name, O_RDWR | O_NOCTTY);
	/*Linux中，万物皆文件，打开串口设备和打开普通文件一样，使用的是open（）系统调用*/
	// 选项 O_NOCTTY 表示不能把本串口当成控制终端，否则用户的键盘输入信息将影响程序的执行
	if (serial_fd < 0) {
		err(1, "failed to open port: %s", uart_name);
		printf("failed to open port: %s\n", uart_name);
		return false;
	}
	printf("Open the %s\n",serial_fd);
	return serial_fd;
}


/**
消息发布进程，会不断的接收自定义消息
 */
int rw_uart_main(int argc, char *argv[])
{
	if (argc < 2) {
		usage("missing command");
		return 1;
	}

	if (!strcmp(argv[1], "start")) {

		if (thread_running) {
			warnx("px4_uorb_subs already running\n");
			/* this is not an error */
			return 0;
		}

		thread_should_exit = false;//定义一个守护进程
		rw_uart_task = px4_task_spawn_cmd("rw_uart",
			SCHED_DEFAULT,
			SCHED_PRIORITY_DEFAULT,//调度优先级
			2000,//堆栈分配大小
			rw_uart_thread_main,
			(argv) ? (char *const *)&argv[2] : (char *const *)NULL);
		return 0;
	}

	if (!strcmp(argv[1], "stop")) {
		thread_should_exit = true;
		return 0;
	}

	if (!strcmp(argv[1], "status")) {
		if (thread_running) {
			warnx("\trunning\n");

		}
		else {
			warnx("\tnot started\n");
		}

		return 0;
	}

	usage("unrecognized command");
	return 1;
}

int rw_uart_thread_main(int argc, char *argv[])
{
	char data = '0';
	//char out_buf[5]="endl";
	char buffer[5] = "";	
	/*
	 * TELEM1 : /dev/ttyS1
	 * TELEM2 : /dev/ttyS2
	 * GPS    : /dev/ttyS3
	 * NSH    : /dev/ttyS5
	 * SERIAL4: /dev/ttyS6
	 * N/A    : /dev/ttyS4
	 * IO DEBUG (RX only):/dev/ttyS0
	 */
	int uart_read = uart_init("/dev/ttyS6");
	if (false == uart_read)
		return -1;
	if (false == set_uart_baudrate(uart_read, 9600)) {
		printf("[JXF]set_uart_baudrate is failed\n");
		return -1;
	}
	printf("[JXF]uart init is successful\n");
	//warnx("[rw_uart] starting\n");
	
	thread_running = true;
	//write(uart_read, &out_buf[0],4);

	while (!thread_should_exit) {
		read(uart_read, &data, 1);
		if (data == 'R') {
			for (int i = 0; i < 4; ++i) {
				read(uart_read, &data, 1);
				buffer[i] = data;
				write(uart_read, &buffer[i], sizeof(buffer[i]));
				data = '0';
				usleep(5000);//5ms pause
			}
			printf("%s\n", buffer);
		}
		
		printf("rw_uart TX-test:running!\n");
		
		usleep(1000000);
	}
	//write(uart_read, &out_buf[0],4);
	warnx("[rw_uart] exiting.\n");
	thread_running = false;
	int fd=close(uart_read);
	printf("close stauts: %d\n",fd);
	return 0;
}

4、实验结果

QGC端的Mavlink Console端输出结果：

PC串口调试助手：

结果与期望的功能一致。

5、问题

网上搜索的pixhawk串口通讯基本上实现的是读取功能，为实现发送功能，采用write函数。

参考网上例程，串口采用TELEM2(USART3)，发送数据时，存在只能在了进程启动后发送一段时间数据的问题。

后来更改为SERIAL4: /dev/ttyS6，程序正常，故初步判断TELEM2(USART3)串口发送数据可能其他进程也在调用，导致存在冲突。

最后附上参考的博客链接

Pixhawk---通过串口方式添加一个自定义传感器（超声波为例）

Pixhawk原生固件PX4之串口读取信息