Px4 Module Dev

PX4 模块开发技能

用于在 PX4 飞控上开发自定义模块和应用程序

何时使用

当需要以下帮助时使用此技能：

• 创建新的 PX4 应用程序
• 订阅/发布 uORB 话题
• 访问传感器数据
• 实现自定义控制算法

快速参考

模块结构

#include <px4_platform_common/px4_config.h>
#include <px4_platform_common/tasks.h>
#include <px4_platform_common/module.h>
#include <px4_platform_common/module_params.h>
#include <drivers/drv_hrt.h>
#include <uORB/uORB.h>
#include <uORB/topics/sensor_bias.h>
#include <uORB/topics/vehicle_attitude.h>

class MyModule : public ModuleBase<MyModule> {
public:
    MyModule();

    /** @return The name of the module. */
    static const char *get_name() { return "my_module"; }

    /** @return The default priority. */
    static constexpr int default_priority() { return 100; }

private:
    bool init() override;
    void run() override;
    void parameters_updated() override;
};

uORB 消息

订阅话题

// 声明订阅
orb_advert_t _attitude_sub;
int _attitude_sub_fd;

// 初始化
_attitude_sub = orb_subscribe(ORB_ID(vehicle_attitude));
orb_set_interval(_attitude_sub, 10);  // 10ms 间隔

// 检查更新
bool updated;
orb_check(_attitude_sub, &updated);

if (updated) {
    orb_copy(ORB_ID(vehicle_attitude), _attitude_sub, &_attitude);
}

发布话题

// 声明发布者
orb_advert_t _pub;

// 初始化
_pub = orb_advertise(ORB_ID(vehicle_attitude), nullptr);

// 发布数据
_attitude.timestamp = hrt_absolute_time();
_attitude.q[0] = 1.0f;
orb_publish(ORB_ID(vehicle_attitude), _pub, &_attitude);

常用话题参考

传感器话题

状态话题

控制话题

模块参数

定义参数

// 参数结构体
struct ParamHandle {
    float param1;
    int32_t param2;
    bool param3;
};

// 声明参数
param_t _param_handle1;
param_t _param_handle2;

// 初始化
_param_handle1 = param_find("MY_PARAM1");
_param_handle2 = param_find("MY_PARAM2");

// 更新参数
void parameters_updated() {
    param_get(_param_handle1, &(_params.param1));
    param_get(_param_handle2, &(_params.param2));
}

参数文件 (module.yaml)

module_name: my_module
module_args: []

parameters:
  - name: param1
    type: float
    default: 1.0
    description: "First parameter"
  - name: param2
    type: int32
    default: 10
    description: "Second parameter"

模块注册

在 module_tables 中注册

// src/modules/modules_main.cpp
#ifdef CONFIG_MODULES
#include "my_module/MyModule.hpp"
#endif

// 添加到模块列表
#ifdef CONFIG_MODULES
    ...,
    MyModule::init_class,
#endif

编译和测试

编译模块

# 开发 SITL
make px4_sitl gz_x500

# 单独编译模块
make px4_fmu-v5_default

测试运行

# 在 SITL 控制台
my_module start

# 查看状态
my_module status

# 停止
my_module stop

最佳实践

代码规范

1. 使用 ModuleBase 模板类
2. 实现所有纯虚方法
3. 正确处理参数更新
4. 定期检查退出标志

资源管理

void run() override {
    while (!should_exit()) {
        // 主循环
        
        // 适当休眠
        px4_usleep(10000);  // 10ms
    }
}

void stop() override {
    _should_exit = true;
}

常见模式

发布者-订阅者

class MyModule : public ModuleBase<MyModule> {
    // 订阅
    orb_advert_t _sub;
    
    // 发布
    orb_advert_t _pub;
    
    void run() override {
        _sub = orb_subscribe(ORB_ID(sensor_data));
        _pub = orb_advertise(ORB_ID(output_data), nullptr);
        
        while (!should_exit()) {
            // 检查更新
            bool updated;
            orb_check(_sub, &updated);
            
            if (updated) {
                orb_copy(ORB_ID(sensor_data), _sub, &data);
                // 处理并发布
                orb_publish(ORB_ID(output_data), _pub, &output);
            }
            
            px4_usleep(1000);
        }
    }
};

定时器模式

// 使用定时器代替轮询
void run() override {
    // 每 10ms 回调
    px4_pollfd_struct_t fds[1];
    fds[0].fd = _sub;
    fds[0].events = POLLIN;
    
    while (!should_exit()) {
        int ret = px4_poll(fds, 1, 10);
        
        if (ret > 0) {
            // 处理数据
        }
    }
}

相关文档

• PX4 模块开发
• uORB 文档
• 开发者指南