[嵌入式]移植Mavlink协议到STM32F103详细教程

环境配置

win10系统+STM32F103ZET6

步骤

参考MAVLINK官网

1.安装python3.6以上的版本

，我安装的是python3.8
Python3.8下载地址
详细安装步骤可参考：python3.8下载及安装步骤详解
安装完成后，使用win+R打开运行窗口，输入cmd命令，进入终端

使用python命令即可在终端打开python，使用exit()命令可退出python环境

2.在终端中使用pip3 install future命令安装future模块

这里是提示我已经安装过future模块了，警告是说我安装的不是最新版的future，无伤大雅

3.下载mavlinkgenerator

·在git 命令窗口中执行方式：git clone https://github.com/mavlink/mavlink

如果系统没有安装git包的可以参考Windows系统Git安装教程，超详细的安装过程！附软件资料~

如果下载失败的话可以考虑换个网再试一下

·进入文件夹：cd mavlink

此处我的mavlink下载到了C盘用户目录下，由于python安装在D盘，我就把mavlink文件夹复制到了D盘，和python在同一个目录下
在终端中切换到mavlink文件夹下
关于如何切换到D盘可参考：windows系统下使用cd命令切换到D盘的方法

·更新子模块：git submodule update --init --recursive

一定要更新子模块，不然后续运行会出错

4.执行mavgenerate.py，这是用Python语言编写的MAVLink的图形用户界面代码生成器。

python mavgenerate.py

如果没有更新子模块这一步就会出错

启动界面如下图所示

XML：选择\message_definitions\v1.0\common.xml

Out ：自己选择一个目录存储
Language：选择自己需要的语言
点击Generate则可.

5.在out目录下可看到文件夹mav,具体内容如下图所示

6.打开正点原子例程：实验4 串口实验

新建文件夹MAVLINK，将第五步mav文件夹下的内容复制进去

7. 打开工程新建分组，将所有拷贝过来的文件和头文件目录添加好

8.新建manlink_avoid_errors.h用来解决报错，尽量将更改添加到这个文件，方便以后移植。

后面内容主要参考[移植mavlink到stm32详细教程，后面附快速移植方法]
上面参考文章中提供的代码有部分缺少空格，如下图蓝色方框内代码

正确代码如下所示：

/** @file mavlink_avoid_errors.h
* @简介：本文件是由624668529添加，用来统一解决mavlink报错信息
* @see QQ624668529
*/
#ifndef MAVLINK_AVOID_ERRORS_H
#define MAVLINK_AVOID_ERRORS_H
/*解决..\MAVLINK\common\../mavlink_types.h(53): error: #20: identifier "pack" is undefined*/
#define MAVPACKED( __Declaration__ ) __Declaration__
/*解决..\MAVLINK\common\../mavlink_types.h(53): error: #3092: anonymous unions are only supported in --gnu mode, or when enabled with #pragma anon_unions*/
#pragma anon_unions
#define inline __INLINE
#ifndef memset//由624668529添加 2018-08-24
static inline void*memset(void*dest,int data,size_t length)
{
	uint32_t i;
	int*point = dest;
	for(i=0; i<length; i++) point[i]= data;
	return dest;
}
#endif
#ifndef memcpy//由624668529添加 2018-08-24
void*memcpy(void*dest,const void*src,size_t n)
{
	unsigned char*pout =(unsigned char*)dest;
	unsigned char*pin =(unsigned char*)src;
	while(n-->0)*pout++=*pin++;
	return dest;
}
#include"mavlink_types.h"
#define MAVLINK_USE_CONVENIENCE_FUNCTIONS
#define MAVLINK_SEPARATE_HELPERS
//mavlink_system_t mavlink_system = {0,0};
mavlink_system_t mavlink_system ={1,1};// System ID, 1-255, Component/Subsystem ID, 1-255
void comm_send_ch(mavlink_channel_t chan,uint8_t buf)
{
	chan=chan;
	USART_SendData(USART1, buf);//向串口1发送数据
	while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TC)!=SET);//等待发送结束
}
#endif
#include"mavlink.h"
#include"mavlink_helpers.h"
#endif//AVLINK_AVOID_ERRORS_H

9.修改main.c中代码为：

#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "key.h"
#include "sys.h"
#include "usart.h"
#include"mavlink_avoid_errors.h"
/************************************************
 ALIENTEK精英STM32开发板实验4
 串口 实验   
 技术支持：www.openedv.com
 淘宝店铺：http://eboard.taobao.com 
 关注微信公众平台微信号："正点原子"，免费获取STM32资料。
 广州市星翼电子科技有限公司  
 作者：正点原子 @ALIENTEK
************************************************/
 int main(void)
{
	mavlink_heartbeat_t packet_in ={963497464,17,84,151,218,3};
	mavlink_heartbeat_t packet1;
	memset(&packet1,0,sizeof(packet1));
	packet1.custom_mode = packet_in.custom_mode;
	packet1.type = packet_in.type;
	packet1.autopilot = packet_in.autopilot;
	packet1.base_mode = packet_in.base_mode;
	packet1.system_status = packet_in.system_status;
	packet1.mavlink_version = packet_in.mavlink_version;
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置系统中断优先级分组2
	delay_init();//延时初始化
	uart_init(115200);//串口初始化波特率为115200
	LED_Init();//初始化与LED连接的硬件接口
	while(1)
	{
		mavlink_msg_heartbeat_send(MAVLINK_COMM_1 , packet1.type , packet1.autopilot , packet1.base_mode , packet1.custom_mode , packet1.system_status );
		delay_ms(1000);
	}
}

10.将mavlink_conversions.h更改这一部分代码为：

可解决错误“declaration may not appear after executable statement in block”

MAVLINK_HELPER void mavlink_dcm_to_quaternion(const float dcm[3][3], float quaternion[4])
{
    int i,dcm_i,dcm_j,dcm_k;
	float s;
	float tr = dcm[0][0] + dcm[1][1] + dcm[2][2];
    if (tr > 0.0f) {
        s = sqrtf(tr + 1.0f);
        quaternion[0] = s * 0.5f;
        s = 0.5f / s;
        quaternion[1] = (dcm[2][1] - dcm[1][2]) * s;
        quaternion[2] = (dcm[0][2] - dcm[2][0]) * s;
        quaternion[3] = (dcm[1][0] - dcm[0][1]) * s;
    } else {
        /* Find maximum diagonal element in dcm
         * store index in dcm_i */
        dcm_i = 0;
        for (i = 1; i < 3; i++) {
            if (dcm[i][i] > dcm[dcm_i][dcm_i]) {
                dcm_i = i;
            }
        }

        dcm_j = (dcm_i + 1) % 3;
        dcm_k = (dcm_i + 2) % 3;

        s = sqrtf((dcm[dcm_i][dcm_i] - dcm[dcm_j][dcm_j] -
                    dcm[dcm_k][dcm_k]) + 1.0f);
        quaternion[dcm_i + 1] = s * 0.5f;
        s = 0.5f / s;
        quaternion[dcm_j + 1] = (dcm[dcm_i][dcm_j] + dcm[dcm_j][dcm_i]) * s;
        quaternion[dcm_k + 1] = (dcm[dcm_k][dcm_i] + dcm[dcm_i][dcm_k]) * s;
        quaternion[0] = (dcm[dcm_k][dcm_j] - dcm[dcm_j][dcm_k]) * s;
    }
}

11.将mavlink_helpers.h中更改这一部分代码为：

可解决错误“declaration may not appear after executable statement in block”

MAVLINK_HELPER uint16_t mavlink_msg_to_send_buffer(uint8_t *buffer, const mavlink_message_t *msg)
{
	uint8_t *ck; 
	memcpy(buffer, (const uint8_t *)&msg->magic, MAVLINK_NUM_HEADER_BYTES + (uint16_t)msg->len);

	ck = buffer + (MAVLINK_NUM_HEADER_BYTES + (uint16_t)msg->len);

	ck[0] = (uint8_t)(msg->checksum & 0xFF);
	ck[1] = (uint8_t)(msg->checksum >> 8);

	return MAVLINK_NUM_NON_PAYLOAD_BYTES + (uint16_t)msg->len;
}

12.屏蔽mavlink_types.h中这一部分代码：

 Macro to define packed structures
//#ifdef __GNUC__
//  #define MAVPACKED( __Declaration__ ) __Declaration__ __attribute__((packed))
//#else
//  #define MAVPACKED( __Declaration__ ) __pragma( pack(push, 1) ) __Declaration__ __pragma( pack(pop) )
//#endif

13.将common.h中更改这一部分代码为：

可解决错误literal treated as "long long"和“enumeration value is out of “int” range”

   MAV_SYS_STATUS_EXTENSION_USED=(int)2147483648u, /* 0x80000000 Extended bit-field are used for further sensor status bits (needs to be set in onboard_control_sensors_present only) | */
   MAV_SYS_STATUS_SENSOR_ENUM_END=(int)2147483649u, /*  | */

   HIL_SENSOR_UPDATED_RESET=(int)2147483648u, /* Full reset of attitude/position/velocities/etc was performed in sim (Bit 31). | */
   HIL_SENSOR_UPDATED_FLAGS_ENUM_END=(int)2147483649u, /*  | */
   

14.编译

15.下载到开发板打开串口调试助手

成功接收到数据，如图，表示移植成功

下图解释了每个数据位的含义

此处还有个小插曲：单片机通过usb连接到电脑后电脑无法试别，检查ch340驱动，无可卸载，预安装成功，正在束手无策之时，换了根usb线，电脑可识别了！

思考

mavlink作为一个非常可靠(至少两字节校验)、支持类型丰富(message ID、component ID等)的通信协议，每次通信时，除了payload以外，还要占用至少8个字节的冗余信息。因此在使用mavlink之前需要考虑，在硬件资源非常有限的情况下，是否有必要牺牲效率来换取可靠性？