mavlink全稱是(Micro Air Vehicle Message Marshalling Library)，從名字可以看出，mavlink是主要面向飛控的一種開源通信協定。是以它預設定義了很多适用于飛控的資訊格式，比如heartbeat(心跳信号，每隔一兩秒主從通信一次，以驗證通信是否正常)。
首先要說明的是，mavlink作為一個非常可靠(至少兩位元組校驗)、支援類型豐富(message ID、component ID等)的通信協定，每次通信時，除了payload以外，還要占用至少8個位元組的備援資訊，具體的這八個位元組都是什麼，可以參考别人的詳細介紹。是以在使用mavlink之前需要考慮，在硬體資源非常有限的情況下，是否有必要犧牲效率來換取可靠性。
先放一些參考文章
MAVLink除了能夠支援ardupilot等無人機通信協定外，最大的特點是可以定制通信協定。前面兩篇文章主要在講MAVLink的主要結構，後面三篇出自同一個人，完整再現了一個如何從自動生成代碼并移植到STM32上的過程，本文參考其甚多，但是正如前面所言，這裡面沒有對如何定制通信協定進行讨論，并且也沒有對整個MAVLink的結構有介紹，在移植的過程中總是報錯。
定制通信協定
MAVLink的通信協定是根據xml檔案自動生成的。
image.png
從官網下載下傳MAVLink的源碼後，可以得知定義通信協定的xml檔案位于message_definitions/v1.0/下面，其中參考文章3、4和5就利用的common.xml進行自動生成的。
image.png
test.xml是其中最簡單的一種協定，test.xml的代碼如下所示：
3
Test all field types
char
string
uint8_t
uint16_t
uint32_t
uint64_t
int8_t
int16_t
int32_t
int64_t
float
double
uint8_t_array
uint16_t_array
uint32_t_array
uint64_t_array
int8_t_array
int16_t_array
int32_t_array
int64_t_array
float_array
double_array
裡面的定義比較清晰，參考前面1、2文章，相信大多數人是很容易看懂是什麼意思的，此處不再贅述。
我們定義我們發送的資料叫pressure，裡面隻包含一個double型的變量，名叫PP(此處也可以定義更多變量)，其定義xml如下：
3
Test all field types
double
message id為0的情況在無人機通信協定中一般代指heartbeat，這裡我們直接忽略，就命其為pressure。可以了解為pressure就類似結構體的名字，PP就是裡面的成員變量的名字，類型是double。
生成mavlink通信協定的檔案
參考文章3，可以用Python根據xml檔案自動生成mavlink通信所需的檔案。
在mavlink檔案夾内執行
python -m mavgenerate
彈出下圖所示 MAVink Generator
image.png
XML選擇message_definitions/v1.0/下已經定義好的檔案Out随便選擇一個空檔案夾
點選Generate即可在out檔案夾内生成所需要的通訊檔案，全部都是.h檔案，其中帶有一個pressure檔案夾，這個檔案夾的名字和你XML的名字是一樣的
image.png
image.png
pressure檔案夾内的檔案是針對pressure這一種message專門生成的，pressure外面檔案夾内的檔案是較為通用的檔案，但是每個協定xml不同，生成的内容也不一樣。
修改檔案避免報錯
在移植到keil5中，需要修改的主要以下幾處，否則會報大量的錯誤。
mavlink_types.h,
image.png
mavlink_types.h
image.png
checksum.h
image.png
mavlink_conversions.h
image.png
image.png
mavlink_helpers.h
image.png
至此，在keil5中編譯mavlink.h開頭的檔案都不會有錯了，使用時直接包含mavlink.h即可。
在我們使用中，pressure外面檔案夾内的檔案定義了上層的通信接口，每次生成都是一樣的(比如在pressure内再添加一個成員變量時)，pressure檔案夾内的檔案是根據xml檔案來的，如果再添加一條attitude資訊，則會根據attitude的定義，生成一個對應的檔案夾，是以修改好外面這幾個錯誤，可以直接拷貝使用，不用每次換個協定就重新修改使用。
6 warning: #191-D: type qualifier is meaningless on cast type
MDK中問題：warning : type qualifier is meaningless on cast type return 的解決
在MDK編譯代碼時，有時會出現這樣的警告，
..\MAVLINK\fish_type\./mavlink_msg_pressure_collected_full.h(317): warning: #191-D: type qualifier is meaningless on cast type
image.png
解決辦法：
image.png
--gnu 則根據實際情況添加或者不添加
這裡吐槽一下mavlink，它生成函數隻有定義，沒有聲明，keil無法跳轉到函數定義，非常不友善。
打包資訊并發送
MAVLink的關于pressure的函數都位于mavlink_msg_pressure.h中，我們最需要關心兩個問題
1、如何發送我采集到的pressure資料?
2、如何接收并解析出上位機發送給我的資料？
對于問題1，mavlink分兩步走：
1)mavlink_msg_pressure_pack、mavlink_msg_pressure_pack_chan、mavlink_msg_pressure_encode、mavlink_msg_pressure_encode_chan，這四個函數都在mavlink_msg_pressure中定義，是用來打包所需要發送的資訊的，打包好的資訊裡面已經帶有校驗碼和順序等一系列資訊，是以無需再考慮添加校驗位的問題
2)打包好的資訊并不是一個數組，而是mavlink_message_t類型的，此類型名字不帶pressure，說明這是一個比較上層的結構。我們可以利用mavlink_msg_to_send_buffer函數将mavlink_message_t類型的資訊轉成char 數組的形式，并傳回數組長度，有了此數組可以調用對應單片機的發送子產品(如序列槽)進行發送
3)注：mavlink還提供了上層代碼和下層代碼之間進行互相比對的設定，預設是沒有開啟的。這一段代碼在mavlink_msg_pressure.h中，即#define MAVLINK_USE_CONVENIENCE_FUNCTIONS後可以使用mavlink_msg_pressure_send、mavlink_msg_pressure_send_struct、mavlink_msg_pressure_send_buf等函數直接調用序列槽的發送程式進行發送。這四個函數的僅是接口略有不同，調用的核心函數都是一樣的。函數的調用過程為發送函數 >> _mav_finalize_message_chan_send >> _mavlink_send_uart >> comm_send_ch，是以隻需要定義好comm_send_ch即可使用上層函數通過序列槽發送資料。
發送資訊的大緻流程代碼為：
mavlink_message_t message_buf;
// preesure_buffer的大小為8+sizeof(double)
uint8_t preesure_buffer[MAVLINK_NUM_NON_PAYLOAD_BYTES + MAVLINK_MSG_ID_pressure_LEN];
double PP= 123.5678;
int length = 0;
// system_id、component_id随便設定，不影響發送，接收方自己能對号入座即可
mavlink_msg_pressure_pack(14, 15, &message_buf, PP);
length = mavlink_msg_to_send_buffer(preesure_buffer, &message_buf);
// serial_send(preesure_buffer, length);
// serial_write_buf(preesure_buffer, length); //配合後面的mavlink_usart_fifo.c使用
接收資訊并解析
首先我們需要認識到，單片機接收資料是按照位元組進行接收的，每一個位元組都會觸發接收中斷，但是單片機事先是無法得知這一幀資料是多少個位元組的，即使知道位元組數，萬一出現丢失資料的情況，真實資料也無從得知。此處就展現出标準通信協定的優勢了，我們不僅不需要考慮丢失資料校驗的問題，還能夠按照位元組處理資料，做到及時解析出正确資料和及時發現傳輸錯誤的資料。接收資料的關鍵函數在mavlink_helper.h中
MAVLink在接收資訊時，也需要兩步走：
1)在不間斷的接收過程中，訓示出何時接收到完整的一幀資料，并傳回。mavlink_parse_char即可以不斷接收一個位元組的資料，并在接收到完整一條資料時傳回1，否則傳回0，并傳回一個mavlink_message_t類型的資料。
2)在接收到完整的一幀資料時，可以用mavlink_msg_pressure_get_PP從mavlink_message_t類型中得到PP資料，也可用mavlink_msg_pressure_decode對mavlink_message_t進行解析得到一個mavlink_pressure_t的資料**。
接收資訊的處理大緻流程為：
mavlink_message_t msg;
mavlink_status_t status;
mavlink_channel_t chan;
void USART3_IRQHandler(void)
{
uint8_t c;
if(USART_GetITStatus(USART3, USART_IT_RXNE) != RESET)//資料接收終端
{
c = USART_ReceiveData(USART3);
if(mavlink_parse_char(chan, c, &msg, &status))
{
double pp = mavlink_msg_pressure_get_PP(&msg);
printf("Received message with ID %d, sequence: %d from component %d of system %d, pp = %.3f\n", \
msg.msgid, msg.seq, msg.compid, msg.sysid, pp);
}
}
}
序列槽FIFO
具體到STM32，其作為一款嵌入式晶片，實時性是它優先考慮的。
一般來說序列槽是高速裝置，是以發生中斷時處理序列槽任務應時間應盡量短，同時，在發送時，如果有大量的資料要發送，會一直占用序列槽資源，也會阻礙後續任務運作。是以考慮為序列槽裝置增加FIFO緩存，以減輕高速裝置和低速任務之間速度不比對的問題。
代碼來自于文章5，這裡僅作備份。
mavlink_usart_fifo.h
// mavlink_usart_fifo.h
#ifndef _USART_FIFO_H_//×÷Õߣººã¾ÃÁ¦ÐÐ qq:624668529
#define _USART_FIFO_H_
#include "stdint.h"
#define true 1
#define false 0
#define UART_TX_BUFFER_SIZE 120
#define UART_RX_BUFFER_SIZE 120
typedef struct _fifo
{
uint8_t *buf;
uint16_t length;
uint16_t head;
uint16_t tail;
} fifo_t;
uint8_t fifo_read_ch(fifo_t *fifo, uint8_t *ch);
uint8_t fifo_write_ch(fifo_t *fifo, uint8_t ch);
uint16_t fifo_free(fifo_t *fifo);
uint16_t fifo_used(fifo_t *fifo);
void fifo_init(fifo_t *fifo, uint8_t *buf, uint16_t length);
uint8_t serial_write_buf(uint8_t *buf, uint16_t length);
uint8_t serial_read_ch(void);
uint16_t serial_free(void);
uint16_t serial_available(void);
#endif
mavlink_usart_fifo.c
//mavlink_usart_fifo.c
#include "mavlink_usart_fifo.h"
#include "stm32f4xx.h"
#include "mavlink.h"
mavlink_message_t msg;
mavlink_status_t status;
extern mavlink_channel_t chan;
fifo_t uart_rx_fifo, uart_tx_fifo;
uint8_t uart_tx_buf[UART_TX_BUFFER_SIZE], uart_rx_buf[UART_RX_BUFFER_SIZE];
uint8_t fifo_read_ch(fifo_t* fifo, uint8_t* ch)
{
if(fifo->tail == fifo->head) return false;
*ch = fifo->buf[fifo->tail];
if(++fifo->tail >= fifo->length) fifo->tail = 0;
return true;
}
uint8_t fifo_write_ch(fifo_t* fifo, uint8_t ch)
{
uint16_t h = fifo->head;
if(++h >= fifo->length) h = 0;
if(h == fifo->tail) return false;
fifo->buf[fifo->head] = ch;
fifo->head = h;
return true;
}
uint16_t fifo_free(fifo_t* fifo)
{
uint16_t free;
if(fifo->head >= fifo->tail) free = fifo->tail + (fifo->length - fifo->head);
else free = fifo->tail - fifo->head;
return free;
}
uint16_t fifo_used(fifo_t* fifo)
{
uint16_t used;
if(fifo->head >= fifo->tail) used = fifo->head - fifo->tail;
else used = fifo->head + (fifo->length - fifo->tail);
return used;
}
void fifo_init(fifo_t* fifo, uint8_t* buf, uint16_t length)
{
uint16_t i;
fifo->buf = buf;
fifo->length = length;
fifo->head = 0;
fifo->tail = 0;
for(i=0; ibuf[i] = 0;
}
uint8_t serial_write_buf(uint8_t* buf, uint16_t length) {
uint16_t i;
if(length == 0) return false;
for(i = 0; length > 0; length--, i++) {
fifo_write_ch(&uart_tx_fifo, buf[i]);
}
USART_ITConfig(USART2, USART_IT_TXE, ENABLE);
return true;
}
uint8_t serial_read_ch(void){
uint8_t ch;
fifo_read_ch(&uart_rx_fifo, &ch);
return ch;
}
uint16_t serial_free(void){
return fifo_free(&uart_tx_fifo);
}
uint16_t serial_available(void){
uint16_t used=0;
used = fifo_used(&uart_rx_fifo);
//printf("%d\n", used);
return used;
}
// 資料發送
void USART2_IRQHandler(void)
{
uint8_t c;
if(USART_GetITStatus(USART2, USART_IT_RXNE) != RESET)//資料接收終端
{
USART_ITConfig(USART2, USART_IT_RXNE, DISABLE);
}
if(USART_GetITStatus(USART2, USART_IT_TXE) != RESET)//資料發送中斷
{
if(fifo_read_ch(&uart_tx_fifo, &c))
USART_SendData(USART2, c);
else
USART_SendData(USART2, 0x55);
if (fifo_used(&uart_tx_fifo) == 0) // Check if all data is transmitted . if yes disable transmitter UDRE interrupt
{
// Disable the EVAL_COM1 Transmit interrupt
USART_ITConfig(USART2, USART_IT_TXE, DISABLE);
}
}
}
//資料接收
void USART3_IRQHandler(void)
{
uint8_t c;
if(USART_GetITStatus(USART3, USART_IT_RXNE) != RESET)//資料接收終端
{
c = USART_ReceiveData(USART3);
//fifo_write_ch(&uart_rx_fifo, c);
if(mavlink_parse_char(chan, c, &msg, &status))
{
double pp = mavlink_msg_pressure_get_PP(&msg);
printf("Received message with ID %d, sequence: %d from component %d of system %d, pp = %.3f\n", \
msg.msgid, msg.seq, msg.compid, msg.sysid, pp);
}
}
}