PX4 Guide (main)

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系统启动 ​

PX4 系统的启动由 shell 脚本文件控制。在 NuttX 系统中，这些脚本文件位于 ROMFS/px4fmu_common/init.d 文件夹，其中一些脚本在 Posix（Linux/MacOS）系统中也会被使用。仅用于 Posix 系统的脚本位于 ROMFS/px4fmu_common/init.d-posix。

所有以数字和下划线开头的文件（例如 10000_airplane）都是预定义的机架配置。在构建时，这些配置会被导出到一个 airframes.xml 文件中，QGroundControl 会解析该文件以提供机架选择界面。关于添加新配置的内容可参考 此处。

其他文件则是系统常规启动逻辑的一部分。第一个执行的文件是 init.d/rcS 脚本（在 Posix 系统中是 init.d-posix/rcS），它会调用其他所有脚本。

根据 PX4 运行的操作系统，本文后续内容分为以下各小节。

Posix (Linux/MacOS) ​

在 Posix 操作系统上，系统的 shell 会作为脚本文件的解释器（例如，在 Ubuntu 中 /bin/sh 与 Dash 建立了符号链接）。为了使 PX4 能在 Posix 中正常运行，需要满足以下几点：

模块可执行化处理 ​

PX4 的各个模块需要看起来像系统的单个可执行文件。这可以通过创建符号链接来实现。对于每个模块，在构建文件夹的 bin 目录中会创建一个符号链接 px4-<module> -> px4。当执行时，会检查二进制文件的路径（argv[0]），如果是一个模块（以 px4- 开头），它会将命令发送到主 px4 实例（见下文）。

TIP

使用 px4- 前缀是为了避免与系统命令冲突（例如 shutdown），并且通过输入 px4-<TAB> 还可以实现简单的自动补全。

环境变量配置 ​

Shell 需要知道在哪里可以找到上述符号链接。为此，在执行启动脚本之前，会将包含符号链接的 bin 目录添加到 PATH 变量中。

进程与通讯机制 ​

Shell 将每个模块作为一个新的（客户端）进程进行启动，每个客户端进程都需要与 PX4 主实例（服务器）进行通讯，实际的模块以线程的形式运行。这是通过 UNIX socket 实现的。服务器监听一个 socket，然后客户端将连接该 socket 并通过它发送指令。服务器收到客户端的指令后，会将指令运行的输出结果及返回代码重新发送给客户端。

脚本调用方式 ​

启动脚本会直接调用模块，例如 commander start，而不是使用 px4- 前缀。这是通过别名实现的：对于每个模块，在文件 bin/px4-alias.sh 中会创建一个形式为 alias <module>=px4-<module> 的别名。

主实例执行流程 ​

rcS 脚本由主 px4 实例执行。它不会启动任何模块，而是首先更新 PATH 变量，然后简单地以 rcS 文件作为参数运行一个 shell。

多实例支持 ​

除此之外，在进行多飞行器仿真时还可以启动多个服务器实例。客户端通过 --instance 选择实例。实例在脚本中可以通过 $px4_instance 变量获取。

当 PX4 在操作系统上处于运行状态时，可以从任意终端直接运行各个模块。例如：

sh
cd <PX4-Autopilot>/build/px4_sitl_default/bin
./px4-commander takeoff
./px4-listener sensor_accel

动态模块 ​

通常，所有模块都被编入一个 PX4 可执行程序。然而，在 Posix 系统上，可以选择将一个模块编译成一个单独的文件，然后使用 dyn 命令将其加载到 PX4 中。

sh
dyn ./test.px4mod

NuttX ​

NuttX 有一个集成的 shell 解释器（NuttShell (NSH)），因此脚本可以直接执行。

替换系统的启动文件 ​

软件组件的失效不会中止 PX4 系统的启动，这是通过在启动脚本中使用 set +e 来控制的。

可以通过连接 系统控制台 并对板卡进行电源循环来调试启动序列。由此生成的启动引导日志文件中包含了引导序列的详细信息，同时也应包含了解释启动中止的线索。

启动失败的常见原因 ​

  • 自定义应用程序方面：系统内存不足。可以运行 free 命令查看可用内存量。
  • 软件故障或断言：导致堆栈跟踪信息出现。

自定义系统的启动文件 ​

可以通过在 microSD 卡上创建一个文件 /etc/rc.txt 并使用新的配置来替换整个启动过程（旧配置中的任何内容都不会自动启动，如果文件为空，则什么都不会启动）。

根据默认启动程序来进行定制化是一个比较好的开始方式，相关文档如下。

自定义系统的启动文件 ​

自定义系统启动的最佳方法是引入一个 新的机架配置。机架配置文件可以在固件中，也可以在 SD 卡上。

如果只需要对现有配置进行“微调”，例如启动一个额外的应用程序或设置几个参数的值，可以通过在 SD 卡的 /etc/ 目录下创建两个文件来指定：

文件的具体信息将在后面介绍。

WARNING

系统启动文件是 UNIX 文件，需要使用 UNIX 换行符。如果在 Windows 上编辑，需要使用合适的编辑器。

INFO

这些文件在 PX4 代码中被引用为 /fs/microsd/etc/config.txt 和 /fs/microsd/etc/extras.txt，其中 microSD 卡的根文件夹由路径 /fs/microsd 标识。

自定义配置（config.txt） ​

config.txt 文件可用于修改参数。它会在主系统配置完成之后、启动之前加载。

例如，可以在 SD 卡上创建一个文件 etc/config.txt，并设置参数值如下：

sh
param set-default PWM_MAIN_DIS3 1000
param set-default PWM_MAIN_MIN3 1120

启动附加应用程序 (extras.txt) ​

extras.txt 可用于在主系统启动后启动额外的应用程序。通常，额外启动的将是有效载荷控制器或类似的可选自定义组件。

WARNING

在系统启动文件中调用未知命令可能会导致启动失败。通常情况下，系统在启动失败后不会发送 mavlink 消息，在这种情况下请检查系统控制台上输出的错误消息。

下面的示例演示了如何启动自定义应用程序：

  • 在 SD 卡上创建一个文件 etc/extras.txt，内容如下：
    sh
    custom_app start
  • 可以使用 set +e 和 set -e 命令来使一个命令变为可选的：
    sh
    set +e
optional_app start      # 如果 optional_app 未知或启动失败，不会导致启动失败
set -e

mandatory_app start     # 如果 mandatory_app 未知或启动失败，将中止启动