PX4串口通信

一、硬件准备

1.飞控型号：支持PX41.14.1的硬件（Matek H73-wing）。
2.串口接口： 选择飞控的UART端口（PX4有TELEM1、TELEM2、GPS1等），根据硬件手册及代码确认引脚定义。
3.连接设备： 电脑（串口调试助手）。

4.连接方式： 串口转USB。

---

二、PX4串口设置

• 1.PX4串口

在H7系列主控中，串口通常启用1，2，3，4，6，7，8。由于移植PX4固件，后续配置中关闭串口1 ，所以存在2，3，4，6，7，8。分别对应：

UART(STM32H7)	Device(NuttX)
USART2	/dev/ttyS0
USART3	/dev/ttyS1
UART4	/dev/ttyS2
USART6	/dev/ttyS3
UART7	/dev/ttyS4
UART8	/dev/ttyS5

• 2.MATEK H743-WING映射

定义自定义wing.px4board文件：

CONFIG_BOARD_SERIAL_GPS1="/dev/ttyS0"
CONFIG_BOARD_SERIAL_TEL1="/dev/ttyS4"
CONFIG_BOARD_SERIAL_TEL2="/dev/ttyS5"
CONFIG_BOARD_SERIAL_TEL3="/dev/ttyS2"
CONFIG_BOARD_SERIAL_TEL4="/dev/ttyS3"
CONFIG_MODULES_RW_UART=y wing.px4board

二、PX4固件驱动开发

1.添加串口功能：

-在modules下添加rw_uart文件。

-包括CMakeLists.txt;Kconfig和rw_uart.c文件

-在编写完所有程序后，需要make matek_h743_wing boardconfig 使能rw_uart模组。

-CMakeLists.txt文件如下：添加rw_uart模组

############################################################################
#
# rw_uart
#
############################################################################
px4_add_module(
    MODULE modules__rw_uart
    MAIN rw_uart
    STACK_MAIN 2000
    SRCS
        rw_uart.c
    DEPENDS
)
 CMakeLists.txt

参数说明:

参数	值/内容	说明
`MODULE`	modules\ __ rw_uart	模块在构建系统中的路径标识符
`MAIN`	rw\_uart	指定模块的主函数入口名称
`STACK_MAIN`	2000	为主函数分配的任务堆栈大小（单位：字节）
`SRCS`	rw\_uart.c	模块的源代码文件列表
`DEPENDS`	(空)	模块依赖的其他组件/库（当前未指定依赖项）

-Kconfig文件如下：

menuconfig MODULES_RW_UART
  bool "rw_uart"
  default n
  ---help---
    Enable support for rw_uart Kconfig

2.编写串口收发代码：

#include <stdio.h>
#include <termios.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <stdbool.h>
#include <errno.h>
#include <drivers/drv_hrt.h>
#include <systemlib/err.h>
#include <fcntl.h>
#include <systemlib/mavlink_log.h>

#include <px4_platform_common/px4_config.h>
#include <px4_platform_common/tasks.h>
#include <px4_platform_common/posix.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <poll.h>
#include <string.h>
#include <math.h>

#include <drivers/drv_hrt.h>
#include <uORB/topics/sensor_accel.h>
#include <uORB/topics/sensor_gyro.h>
#include <uORB/uORB.h>

static bool thread_should_exit = false;        /**< px4_uorb_subs exit flag */
static bool thread_running = false;            /**< px4_uorb_subs status flag */
static int rw_uart_task;                        /**< Handle of px4_uorb_subs task / thread */

static int uart_init(char * uart_name);
static int set_uart_baudrate(const int fd, unsigned int baud);

/**
 * daemon management function.
 */
__EXPORT int rw_uart_main(int argc, char *argv[]);

/**
 * Mainloop of daemon.
 */
int rw_uart_thread_main(int argc, char *argv[]);

/**
 * Print the correct usage.
 */
static void usage(const char *reason);

static void usage(const char *reason)
{
    if (reason) {
        warnx("%s\n", reason);
    }

    warnx("usage: px4_uorb_adver {start|stop|status} [-p <additional params>]\n\n");
}

int set_uart_baudrate(const int fd, unsigned int baud)
{
    int speed;

    switch (baud) {
        case 9600:   speed = B9600;   break;
        case 19200:  speed = B19200;  break;
        case 38400:  speed = B38400;  break;
        case 57600:  speed = B57600;  break;
        case 115200: speed = B115200; break;
        default:
            warnx("ERR: baudrate: %d\n", baud);
            return -EINVAL;
    }

    struct termios uart_config;
    int termios_state;

    tcgetattr(fd, &uart_config); // 获取终端参数

    // 清除ONLCR标志，防止换行转换
    uart_config.c_oflag &= ~ONLCR;

    // 设置无校验，一个停止位，数据位8
    uart_config.c_cflag &= ~(CSTOPB | PARENB);  // 1停止位，且无校验
    uart_config.c_cflag |= CS8;  // 数据位8

    if ((termios_state = cfsetispeed(&uart_config, speed)) < 0) {
        warnx("ERR: %d (cfsetispeed)\n", termios_state);
        return false;
    }

    if ((termios_state = cfsetospeed(&uart_config, speed)) < 0) {
        warnx("ERR: %d (cfsetospeed)\n", termios_state);
        return false;
    }

    // 设置终端参数
    if ((termios_state = tcsetattr(fd, TCSANOW, &uart_config)) < 0) {
        warnx("ERR: %d (tcsetattr)\n", termios_state);
        return false;
    }

    return true;
}

int uart_init(char * uart_name)
{
    int serial_fd = open(uart_name, O_RDWR | O_NOCTTY);
    if (serial_fd < 0) {
        err(1, "failed to open port: %s", uart_name);
        printf("failed to open port: %s\n", uart_name);
        return false;
    }
    printf("Open the %d\n", serial_fd);
    return serial_fd;
}

/**
消息发布进程，会不断的接收自定义消息
 */
int rw_uart_main(int argc, char *argv[])
{
    if (argc < 2) {
        usage("missing command");
        return 1;
    }

    if (!strcmp(argv[1], "start")) {

        if (thread_running) {
            warnx("px4_uorb_subs already running\n");
            /* this is not an error */
            return 0;
        }

        thread_should_exit = false;//定义一个守护进程
        rw_uart_task = px4_task_spawn_cmd("rw_uart",
            SCHED_DEFAULT,
            SCHED_PRIORITY_DEFAULT,//调度优先级
            2000,//堆栈分配大小
            rw_uart_thread_main,
            (argv) ? (char *const *)&argv[2] : (char *const *)NULL);
        return 0;
    }

    if (!strcmp(argv[1], "stop")) {
        thread_should_exit = true;
        return 0;
    }

    if (!strcmp(argv[1], "status")) {
        if (thread_running) {
            warnx("\trunning\n");

        }
        else {
            warnx("\tnot started\n");
        }

        return 0;
    }

    usage("unrecognized command");
    return 1;
}

int rw_uart_thread_main(int argc, char *argv[])
{
     int uart_read = uart_init("/dev/ttyS2");
     if (false == uart_read)
         return -1;
     if (false == set_uart_baudrate(uart_read, 57600)) {
         printf("[JXF]set_uart_baudrate is failed\n");
         return -1;
     }
     printf("[JXF]uart init is successful\n");

     thread_running = true;

     // 定义要发送的数据
     char buffer_1[] = "XYT";  // 发送字符 'XYT'
     char buffer_2 = '\n';  // 换行符

     while (!thread_should_exit)
     {
         // 确认发送的数据
         printf("Sending data: %s\n", buffer_1);  // 输出发送的字符

         // 发送 "XYT"
         write(uart_read, &buffer_1, strlen(buffer_1));
         usleep(50000);  // 增加延迟至50ms

         // 发送换行符
         write(uart_read, &buffer_2, sizeof(buffer_2));
         printf("rw_uart TX-test: running!\n");

         // 延迟1秒后继续发送
         usleep(1000000);  // 1秒延迟
     }

     warnx("[rw_uart] exiting.\n");
     thread_running = false;
     int fd = close(uart_read);
     printf("close status: %d\n", fd);
     return 0;
 } rw_uart.c

3.映射串口设备：

-对于需要修改默认串口映射的硬件（如代码中/dev/ttyS2），即串口4。

-代码中波特率为57600，数据位8位，停止位1位，无奇偶校验。

-连接：蓝线为TXD连接RXD；绿线为RXD连接TXD，图片容易产生误导。

---

三、测试与验证

1. 硬件连接检查：

   • 使用万用表确认TX/RX/GND引脚连接正确，避免电平不匹配（如3.3V与5V设备）。

2. 串口助手测试：

   • 在PC端使用串口调试工具发送测试指令，观察飞控响应。

3. 结果分析：对于字符串能够正确发送电脑。

   

---

四、注意事项

1. 固件兼容性：PX4 1.14.1的API可能与旧版本存在差异，建议参考官方文档更新代码。提示出现参数错误，可升级QGC。
2. 权限问题：Linux系统下需确保用户对/dev/ttyS*设备有读写权限（可配置udev规则）。
3. 抗干扰设计：长距离通信时建议增加校验位或使用RS485转换模块。