PX4源码开发人员文档一软件架构.doc
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软件架构
PX4在广播消息网络内，按照一组节点（nodes ）的形式进行组织，网络之间使用像如“姿态”和“位置”之类的语义通道来传递系统状态。
软件的堆栈结构主要分为四层:
·应用程序接口:
提供给app开发人员，使开发人员可以使用ROS 或者DroneAPI。
这一接口设计尽可能简洁和扁平，并尽量多的隐藏复杂性。
· 应用框架：
这是一组核心缺省应用程序（节点），运行核心的飞行控制。
· 函数库：
这一层包括针对机器核心操作的所有系统函数库和功能
·操作系统：
最后一层，提供硬件驱动、网络通信、UAVCAN和故障安全（failsafe）系统。
内部进程通信（InterProcessCommunication，IPC）
PX4 平台的封装提供了跨平台的无锁发布 -订阅模式（ publish–subscribepattern） 对象请求处理器。
取决于平台/操作系统，完成这个的后端可能是uORB,或者Linux上的ROS/DDS（datadeliveryservice）。
封装可扩展，也可作为消息系统提供支持，比如ØMQ 。
所有这些后端的共同特点是，它们都允许发送数据到一个像如“位置”这样的语义订阅主题（topic），并使多个接收器跨进程的收到这一数据。
IPC性能
发布（Publication）到订阅（subscription）之间的延迟：
·uORB:
23us@168 MHz STM32F4
· ROS:
TBD
·ROS2/DDS:
185us@1.6 GHz IntelPentium4and2 GB RAMrunningWindowsXP（details）
·ZeroMQ:
170us@1.6 GHz IntelPentium4and2 GB RAMrunningWindowsXP（details）
安全和保护模型
飞行核心与主要应用级处理过程隔离，以确保独立于高层级系统状态的机器核心操作，保持稳定。
PX4应用程序框架
PX4应用程序框架在所有平台上代码兼容，（比如 Pixhawk/NuttX，又比如， SnapDragon/Linux），独立并将中间设备作为传输层。
节点句柄（NodeHandle）
节点句柄是每一个连接到中间设备的发布器（publisher）或者订阅器（subscriber）的核心数据结构（一个节点可以同时是发布器和订阅器）。
一个节点是一个逻辑单元，每一个进程都可以有多于一个的节点（虽然这并不是典型的形式）。
1.px4:
:
NodeHandle n（）;
数据结构
对于所有相关的中间设备实现，PX4根据储存在“msg”中的定义文件自动生成据结构。
发布（publication）
通过使用节点句柄通告（advertise）订阅主题（ topic）来创建一个新的发布（publication）。
注意这个模板，是订阅主题的数据结构。
1.px4:
:
Publisher:
px4_rc_channels>* rc_channels_pub = n.advertise（）
从这个指向 rc_channels_pub 的句柄的指针，可以用于发布数据
1.px4_rc_channels rc_channels_msg;
2.rc_channels_msg.data（）.timestamp_last_valid= px4:
:
get_time_micros（）;
3._rc_channels_pub->publish（rc_channels_msg）;
订阅（Subscription）
通过订阅一个订阅主题创建一个新的发布。
注意模板，是订阅主题的数据结构。
使用订阅共有三个选择：
1. 使用订阅主题的句柄，进行手动复制操作。
2. 作为函数的回调（callback），在订阅主题更新时，函数被调用。
3. 作为类方法的回调（相当于函数，但是是C++类型的）
单纯订阅
除非手动调用复制方法，否则数据不会被复制。
1.unsigned min_interval =500;
2._sub_rc_chan = _n.subscribe（min_interval）;
函数回调
每次订阅主题更新，则'rc_channels_callback_function'被调用。
[cpp] viewplaincopy
1.unsigned min_interval =500;
2._n.subscribe（rc_channels_callback_function, min_interval）;
类方法回调
相当于前面函数的例子。
1._n.subscribe（&SubscriberExample:
:
rc_channels_callback, this, min_interval）;
混合系统
为了解决更高级别的挑战，比如基于视觉的避障或者复杂控制问题，一个运行嵌入式Linux的伴随计算机将非常有用。
集成ROS
PX4可以通过两种不同的API与ROS整合到一起：
或者自然地将每一个应用作为ROS节点，或者通过mavros在嵌入式自驾仪上唯一地运行
DroneAPI
DroneAPI是一个高级应用程序接口，类似于一个为远程过程调用（RPC）提供语言绑定的函数库。
从本质上讲，它是面向告诉无人机去哪里或做什么，而不是核心的机器人通讯/API的一部分。
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