DroneCAN
DroneCAN is a open software communication protocol for flight controllers and other CAN devices on a vehicle to communicate with each other.
WARNING
- DroneCAN не активовано за замовчуванням, так само як і конкретні сенсори та функції, які його використовують. For setup information see PX4 Configuration.
- PX4 вимагає SD-карту для активації динамічного виділення вузлів та оновлення прошивки. Карта SD не використовується під час польоту.
INFO
DroneCAN was previously known as UAVCAN v0 (or just UAVCAN). Ім'я було змінено в 2022 році.
Переваги DroneCAN
Підключення периферійних пристроїв через DroneCAN має багато переваг:
- Багато різних сенсорів та приводів вже підтримуються.
- CAN був спеціально розроблений для забезпечення надійного та надійного підключення на відносно великі відстані. Це дозволяє безпечне використання ESC на більших транспортних засобах та забезпечує резервне забезпечення зв'язку.
- Автобус є бідирекціональним, що дозволяє виконувати моніторинг стану здоров'я, діагностику та телеметрію обертів на хвилину (RPM).
- Проводка менше складна, оскільки ви можете мати один шину для підключення всіх ваших ESC і інших периферійних пристроїв DroneCAN.
- Налаштування стає простіше, оскільки ви налаштовуєте нумерацію ESC, обертаючи кожен двигун вручну.
- Це дозволяє користувачам налаштовувати та оновлювати прошивку всіх пристроїв, підключених через CAN, централізовано через PX4.
Підтримуване обладнання
Підтримуються найпоширеніші типи периферійних пристроїв (датчики, ESCs та сервоприводи), які відповідають стандартам DroneCAN/UAVCAN v0.
Підтримувана апаратура включає (це не є вичерпним списком):
- ESC/Motor controllers
- Датчики швидкості повітря
- Приймачі ГНСС для ГНСС (GPS, GLONASS, BeiDou та інше)
- Монітори живлення
- Компас
- Датчики відстані
- Оптичний потік(Optical Flow)
- Загальний вузол CAN (дозволяє використання датчиків I2C, SPI, UART на шині CAN).
Налаштування програмного забезпечення
DroneCAN працює через мережу CAN. DroneCAN hardware should be connected as described in CAN > Wiring.
Виділення ідентифікатора вузла
Every DroneCAN device must be configured with a node id that is unique on the vehicle.
Most devices support Dynamic Node Allocation (DNA), which allows PX4 to automatically configure the node ID of each detected peripheral on system startup. Консультуйте документацію виробника, щоб дізнатися, чи підтримує ваш пристрій ДНК та як її увімкнути. Багато пристроїв автоматично перейдуть на ДНК, якщо ідентифікатор вузла встановлено на 0. PX4 will enable the built in allocation server if the UAVCAN_ENABLE parameter is > 1 (set to 2 or 3).
Деякі пристрої не підтримують ДНК. Додатково, в певних критичних сценаріях ви можливо віддасте перевагу ручній налаштування ідентифікаторів вузлів заздалегідь замість покладанняся на сервер динамічного виділення. If you wish to disable the DNA completely, set UAVCAN_ENABLE
to 1
and manually set each node ID to a unique value. Якщо ДНК все ще працює і певні пристрої потребують ручної конфігурації, присвойте цим пристроям значення, більше, ніж загальна кількість пристроїв DroneCAN, щоб уникнути конфліктів.
INFO
The PX4 node ID can be configured using the UAVCAN_NODE_ID parameter. Параметр за замовчуванням встановлено на 1.
WARNING
At time of writing, PX4 does not run the node allocation server on the CAN2 port. This means that if you have a device that is only connected to CAN2 (not redundantly to CAN1 and CAN2), you will need to manually configure its node ID.
Конфігурація PX4
DroneCAN is configured on PX4 by setting specific PX4 parameters in QGroundControl. Вам потрібно буде увімкнути сам DroneCAN, разом із підписками та публікаціями для будь-яких функцій, які ви використовуєте.
INFO
In some cases you may need to also configure parameters on the connected CAN devices (these can also be set using QGC).
Увімкнення DroneCAN
To enable the PX4 DroneCAN driver, set the UAVCAN_ENABLE parameter:
0
: DroneCAN driver disabled1
: DroneCAN driver enabled for sensors, DNA server disabled2
: DroneCAN driver enabled for sensors, DNA server enabled3
: DroneCAN driver enabled for sensors and ESCs, DNA server enabled
2
or 3
are recommended, if DNA is supported.
DroneCan Subscriptions & Publications
PX4 does not publish or subscribe to DroneCAN messages that might be needed by default, in order to avoid spamming the CAN bus. Instead you must enable publication or subscription to the messages associated with a particular feature by setting the associated UAVCAN parameter.
INFO
Sensor parameters may not exist (be visible in QGC) until you have enabled the associated DroneCAN sensor subscription!
For example, SENS_FLOW_MINHGT does not exist until UAVCAN_SUB_FLOW is enabled.
For example, to use a connected DroneCAN smart battery you would enable the UAVCAN_SUB_BAT parameter, which would subscribe PX4 to receive BatteryInfo DroneCAN messages. If using a peripheral that needs to know if PX4 is armed, you would need to set the UAVCAN_PUB_ARM parameter so that PX4 starts publishing ArmingStatus messages.
The parameter names are prefixed with UAVCAN_SUB_
and UAVCAN_PUB_
to indicate whether they enable PX4 subscribing or publishing. Решта назви вказує на конкретне повідомлення/функцію, яка встановлюється.
DroneCAN peripherals connected to PX4 can also be configured using parameters via QGC. By convention, parameters named with the prefix CANNODE_ have prefined meaning, and may be documented in the parameter reference. CANNODE_
parameters prefixed with CANNODE_PUB_
and CANNODE_SUB_
enable the peripheral to publish or subscribe the associated DroneCAN message. These allow DroneCAN peripherals to be configured to only subscribe and publish messages that they actually need (in the same way that PX4 uses the corresponding UAVCAN_PUB_
/UAVCAN_SUB_
parameters). Note that a peripheral might might not use CANNODE_
parameters, in which case it may have to publish/subscribe to particular messages whether or not they are needed.
Наступні розділи надають додаткові відомості про параметри периферійних пристроїв PX4 та DroneCAN, які використовуються для увімкнення певних функцій.
Датчики
Параметри/підписки сенсора DroneCAN, які можна активувати (у PX4 v1.14):
- UAVCAN_SUB_ASPD: Airspeed
- UAVCAN_SUB_BARO: Barometer
- UAVCAN_SUB_BAT: Battery monitor/Power module
- UAVCAN_SUB_BTN: Button
- UAVCAN_SUB_DPRES: Differential pressure
- UAVCAN_SUB_FLOW: Optical flow
- UAVCAN_SUB_GPS: GPS
- UAVCAN_SUB_GPS_RPX4 v1.15: Subscribes to GNSS relative message (RelPosHeading). Only used for logging in PX4 v1.15.
- UAVCAN_SUB_HYGRO: Hygrometer
- UAVCAN_SUB_ICE: Internal combustion engine (ICE).
- UAVCAN_SUB_IMU: IMU
- UAVCAN_SUB_MAG: Magnetometer (compass)
- UAVCAN_SUB_RNG: Range finder (distance sensor).
GPS
Параметри PX4 DroneCAN:
- Enable UAVCAN_SUB_GPS.
- Enable UAVCAN_SUB_MAG if the GPS module has an inbuilt compass.
GPS CANNODE parameter (set using QGC):
- Set CANNODE_TERM to
1
for the last node on the CAN bus.
Інші параметри PX4:
- If the GPS is not positioned at the vehicle centre of gravity you can account for the offset using EKF2_GPS_POS_X, EKF2_GPS_POS_Y and EKF2_GPS_POS_Z.
- If the GPS module provides yaw information, you can enable GPS yaw fusion by setting bit 3 of EKF2_GPS_CTRL to true.
RTK-GPS
Set the same parameters as for GPS above. Крім того, вам може знадобитися встановити наступні параметри в залежності від того, чи є ваша налаштування RTK Ровером і Фіксованою Базою, або Ровером і Рухомою Базою, або обома.
Ровер та фіксована база
Позиція ровера встановлюється за допомогою RTCM-повідомлень від базового модуля RTK (базовий модуль підключений до QGC, який надсилає інформацію RTCM до PX4 через MAVLink).
Параметри PX4 DroneCAN:
- UAVCAN_PUB_RTCM:
- Makes PX4 publish RTCM messages (RTCMStream) to the bus (which it gets from the RTK base module via QGC).
Rover module parameters (also set using QGC):
- CANNODE_SUB_RTCM tells the rover that it should subscribe to RTCMStream RTCM messages on the bus (from the moving base).
INFO
You could instead use UAVCAN_PUB_MBD and CANNODE_SUB_MBD, which also publish RTCM messages (these are newer). Using the RTCMStream message means that you can implement moving base (see below) at the same time.
Ровер та Рухома База
As discussed in RTK GPS Heading with Dual u-blox F9P a vehicle can have two RTK modules in order to calculate yaw from GPS. In this setup the vehicle has a moving base RTK GPS and a rover RTK GPS.
These parameters can be set on moving base and rover RTK CAN nodes, respectively:
- CANNODE_PUB_MBD causes a moving base GPS unit to publish MovingBaselineDataRTCM messages onto the bus (for the rover)
- CANNODE_SUB_MBD tells the rover that it should subscribe to MovingBaselineData RTCM messages on the bus (from the moving base).
For PX4 you will also need to set GPS_YAW_OFFSET to indicate the relative position of the moving base and rover: 0 if your Rover is in front of your Moving Base, 90 if Rover is right of Moving Base, 180 if Rover is behind Moving Base, or 270 if Rover is left of Moving Base.
Барометр
Параметри PX4 DroneCAN:
- Enable UAVCAN_SUB_BARO.
Компас
Параметри PX4 DroneCAN:
- Enable UAVCAN_SUB_MAG.
Датчик відстані/Дальніметр
Параметри PX4 DroneCAN:
- Enable UAVCAN_SUB_RNG.
- Set UAVCAN_RNG_MIN and UAVCAN_RNG_MAX, the minimum and maximum range of the distance sensor.
Інші параметри PX4:
- If the rangefinder is not positioned at the vehicle centre of gravity you can account for the offset using EKF2_RNG_POS_X, EKF2_RNG_POS_Y and EKF2_RNG_POS_Z.
- Other
EKF2_RNG_*
parameters may be relevant, in which case they should be documented with the specific rangefinder.
Оптичний потік Sensor
Параметри PX4 DroneCAN:
- Enable UAVCAN_SUB_FLOW.
Інші параметри PX4:
- Set SENS_FLOW_MINHGT and SENS_FLOW_MAXHGT, the minimum and maximum height of the flow sensor.
- Set SENS_FLOW_MAXR the maximum angular flow rate of the sensor.
- Enable optical flow fusion by setting EKF2_OF_CTRL.
- To disable GPS aiding (optional), set EKF2_GPS_CTRL to
0
. - If the optical flow unit is not positioned at the vehicle centre of gravity you can account for the offset using EKF2_OF_POS_X, EKF2_OF_POS_Y and EKF2_OF_POS_Z.
Оптичні датчики потоку потребують даних дальномера. Однак дальномер не обов'язково повинен бути частиною того ж модуля, і якщо він не є, то може бути не підключений через DroneCAN. If the rangefinder is connected via DroneCAN (whether inbuilt or separate), you will also need to enable it as described in the rangefinder section (above).
Периферійне озброєння
Параметри PX4 DroneCAN:
- UAVCAN_PUB_ARM (Arming Status): Publish when using DroneCAN components that require the PX4 arming status as a precondition for use.
ESC & Servos
DroneCAN ESCs and servos require the motor order and servo outputs to be configured.
Налаштування параметрів CANNODE QGC
QGroundControl може переглядати та змінювати параметри, що належать до пристроїв CAN, підключених до автопілота, за умови, що пристрої підключені до автопілота до запуску QGC.
CAN nodes are displayed separate sections in Vehicle Settings > Parameters named Component X, where X is the node ID. For example, the screenshot below shows the parameters for a CAN GPS with node id 125 (after the Standard, System, and Developer parameter groupings).
Налаштування пристрою
Більшість вузлів DroneCAN не потребують додаткової настройки, якщо це не вказано у їх документації, специфічній для пристрою.
Оновлення прошивки
PX4 може оновлювати прошивку пристрою через DroneCAN. Щоб оновити пристрій, все, що потрібно зробити, це скопіювати бінарний файл прошивки в кореневий каталог SD-карти контролера польоту та перезавантажити його.
Під час завантаження контролер польоту автоматично передасть прошивку на пристрій та оновить його. If successful, the firmware binary will be removed from the root directory and there will be a file named XX.bin in the /ufw directory of the SD card.
Усунення проблем
Q: My DroneCAN devices aren't working.
A: Check that the UAVCAN_ENABLE
parameter is set correctly. To see a list of devices/nodes that PX4 has detected on the CAN bus, open NSH (i.e. go to the QGroundControl MAVLink Console) and type uavcan status
.
Q: The DNA server isn't giving out node IDs.
A: PX4 requires an SD card to perform dynamic node allocation. Переконайтеся, що у вас (працюючий) вставлений і перезавантажтеся.
Q: The motors aren't spinning when armed.
A: Make sure UAVCAN_ENABLE
is set to 3
to enable DroneCAN ESC output.
Q: The motors don't spin until throttle is increased.
A: Use Acutator > Actuator Testing to confirm that the motor outputs are set to the correct minimum values.
Корисні посилання
- Home Page (dronecan.github.io)
- Protocol Specification (dronecan.github.io)
- Implementations (dronecan.github.io)
- Cyphal/CAN Device Interconnection (kb.zubax.com)