PX4 Guide (main)

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Appearance

构建 PX4 软件 ​

无论对于模拟器还是硬件目标设备，PX4固件可以在控制台或者IDE中从源码构建

若要使用模拟器，或需要修改PX4并创建自定义构建，则必须自行构建PX4。 如果您只想在实际硬件上试试 PX4，那么可以使用 QGroundControl烧录预构建的二进制文件(无需跟着下面的指导)。

INFO

在跟着这些指导之前，你必须先为主机操作系统和目标硬件安装 开发者工具链。 如果您在跟着这些步骤操作后有任何问题，请参阅下面的 故障排除。

下载 PX4 源代码 ​

PX4 源代码存储在 Github 上的 PX4/PX4-Autopilot 仓库中。

如果要在您的计算机上获得 最新的（main分支）版本，请在终端中输入以下命令：

sh
git clone https://github.com/PX4/PX4-Autopilot.git --recursive

注意，您可能在安装开发工具链时已经完成了这项操作

INFO

你只需要执行它就能够得到最新的代码。 如果需要，您也可以获取特定版本的源代码。 [GIT 示例 提供了更多的信息，用于发布版本并对 PX4 作出贡献。

初次构建（使用模拟器） ​

首先我们要用控制台环境来构建一个模拟器目标 这使我们能够在转移到真正的硬件和 IDE 之前验证系统设置。

导航到 PX4-Autopilot 目录并使用以下命令启动 Gazebo SITL：

sh
make px4_sitl gz_x500
Details

如果您安装的是 Gazebo Classic 使用以下命令启动 Gazebo SITL：

sh
make px4_sitl gazebo-classic

这将显示 PX4 控制台：

PX4 控制台

INFO

您可能需要在继续之前启动 QGroundControl ，因为默认的 PX4 配置需要在起飞前进行地面控制连接。 可以从这里下载。

可以通过键入以下命令（如上方控制台中所示）来控制飞行器。

sh
pxh> commander takeoff

该载具将起飞，您将在 Gazebo simulator UI 中看到：

Gazebo UI 载具起飞

无人机可以通过输入 Commander land 来着陆，整个模拟可以通过 CTRL+C (或输入 shutdown )来停止。

与地面站一起飞模拟器更接近飞机的实际运行。 在飞机飞行时（Takeoff飞行模式），单击地图上的某个位置并启用滑块。 这将重新定位飞机。

QGroundControl GoTo

基于NuttX / Pixhawk 的飞控板 ​

为NuttX构建 ​

若要构建基于NuttX-或 Pixhawk的飞控板，请导航到 PX4-Autopilot 目录，然后调用 make ，并为您的板调用构建目标。

例如，要为 Pixhawk 4 硬件构建，可使用以下命令：

sh
cd PX4-Autopilot
make px4_fmu-v5_default

运行成功后将输出类似结果：

sh
-- Build files have been written to: /home/youruser/src/PX4-Autopilot/build/px4_fmu-v4_default
[954/954] Creating /home/youruser/src/PX4-Autopilot/build/px4_fmu-v4_default/px4_fmu-v4_default.px4

构建目标 px4_fmu-v4 的第一部分表示目标飞行控制器固件的硬件。 后缀（此处为_default）表示固件的_配置_，例如支持或省略特定功能。

INFO

_default 后缀是可选的。 例如，make px4_fmu-v5 和 px4_fmu-v5_default 都会生成相同的固件。

以下列表显示了Pixhawk标准飞行控制板的构建命令：

:::

  • 具有 2 MB flash 的 Pixhawk 1: make px4_fmu-v3_default

非 Pixhawk NuttX 飞控的构建命令（以及所有其他主板的命令）均在各款飞控主板的文档中提供。

将固件烧录到飞控板 ​

在 make 命令后添加 upload，通过USB将编译后的二进制文件上传至 autopilot 硬件。 例如

sh
make px4_fmu-v4_default upload

运行成功后将有以下输出：

sh
Erase  : [====================] 100.0%
Program: [====================] 100.0%
Verify : [====================] 100.0%
Rebooting.

[100%] Built target upload

TIP

在 WSL 2 上开发时不支持此操作。（其实也有办法，见 WSL 2 连接 USB 设备）。 参见 Windows 开发环境 (WSL2-基于) > Flash控制板。

其他飞控板 ​

其他主板的构建命令详见各主板专属飞行控制器页面（通常位于_构建固件_标题下）。

您还可以使用以下命令列出所有配置目标：

sh
make list_config_targets

用图形界面 IDE 编译 ​

[VSCode](../dev_setup/vscode.md是官方支持 (且推荐) 的 用于 PX4 开发的 IDE。 它很容易设置，可以用于编译模拟和硬件环境的 PX4。

故障处理 ​

常规构建错误 ​

许多构建问题是由不匹配的子模块或未完全清理的构建环境引起的。 更新子模块并进行 distclean 可以修复这些类型的错误：

sh
git submodule update --recursive
make distclean

闪存溢出了 XXX 字节 ​

region 'flash' overflowed by XXXX bytes 错误表明固件对目标硬件平台太大了。 这对于make px4_fmu-v2_default 构建是常见的，它的 flash 大小被限制在 1MB。

如果您正在构建_vanilla_master 分支，最可能的原因是使用不支持的 GCC版本。 在这种情况下，安装开发者工具链说明中指定的版本。

如果在构建自己的分支，您可能已将固件大小增加到超过1MB的限制。 在这种情况下，您需要从构建中删除您不需要的任何驱动程序/模块。

macOS：打开文件过多错误 ​

MacOS 默认允许在所有正在运行的进程中最多打开256个文件。 PX4构建系统打开大量文件，因此您可能会超出此数量。

构建工具链为很多文件报 Too many open files，如下所示：

sh
/usr/local/Cellar/gcc-arm-none-eabi/20171218/bin/../lib/gcc/arm-none-eabi/7.2.1/../../../../arm-none-eabi/bin/ld: cannot find NuttX/nuttx/fs/libfs.a: Too many open files

解决方案是增加允许打开文件的最大数量（例如增加到300）。 您可以在每个会话的 macOS 终端 中这样做：

macOS Catalina：运行cmake时出现问题 ​

对于 macOS Catalina 10.15.1 ，在尝试使用 _cmake _ 构建模拟器时可能会遇到问题。 如果您在这个平台上遇到构建问题，请尝试在终端中运行以下命令：

sh
xcode-select --install
sudo ln -s /Library/Developer/CommandLineTools/SDKs/MacOSX.sdk/usr/include/* /usr/local/include/

Ubuntu 18.04：涉及arm_none_eabi_gcc的编译错误 ​

与 arm_none_eabi_gcc 相关的构建问题可能是由于损坏的g++工具链安装引起的。 您可以通过检查缺少的依赖项来验证这一点：

sh
arm-none-eabi-gcc --version
arm-none-eabi-g++ --version
arm-none-eabi-gdb --version
arm-none-eabi-size --version

缺少依赖项的 bash 输出示例：

sh
arm-none-eabi-gdb --version
arm-none-eabi-gdb: command not found

这个问题可以通过删除和重新安装编译器来解决。

Ubuntu 18.04：Visual Studio Code 无法监视此大型工作区中的文件更改 ​

请参阅Visual Studio 代码 IDE (VSCode) > 疑难解答。

导入Python软件包失败 ​

在运行 make px4_sitl jmavsim 命令时，“导入失败”错误表示某些Python 软件包未安装(如预期般安装)。

sh
Failed to import jinja2: No module named 'jinja2'
您可能需要使用以下方式进行安装:
    pip3 install --user jinja2

如果您已经安装了这些依赖关系，这可能是因为计算机上存在多个 Python 版本（例如 Python 2.7.16 和 Python 3.8.3），并且该模块不存在于构建工具链使用的版本中。

您应该能够按照所示明确安装依赖项来解决此问题。

sh
pip3 install --user pyserial empty toml numpy pandas jinja2 pyyaml pyros-genmsg packaging

PX4 创建生成目标 ​

前面的章节显示了您如何调用 make 来构建一些不同的目标，启动模拟器，使用 IDE 等。 This section shows how make options are constructed and how to find the available choices.

使用特定配置和初始化文件调用 make 的完整语法是：

sh
make [VENDOR_][MODEL][_VARIANT] [VIEWER_MODEL_DEBUGGER_WORLD]

VENDOR_MODEL_VARIANT: (也称为CONFIGURATION_TARGET)

  • **VENDOR：**主板制造商：px4、aerotenna、airmind、atlflight、auav、beaglebone、intel、nxp 等。 Pixhawk 系列主板的供应商名称为 px4。
  • **MODEL：**飞控板型号 “model”：sitl、fmu-v2、fmu-v3、fmu-v4、fmu-v5、navio2 等。
  • VARIANT: 指示特定的配置：例如bootloader, cyphal, 其中包含不存在于“默认”配置中的组件。 最常见的情况是 default, 并且可能被省略。

TIP

您可以使用下面的命令获取一个可用的CONFIGURATION_TARGET选项列表：

sh
make list_config_targets

VIEWER_MODEL_DEBUGER_WORLD:

  • VIEWER: 这是启动和连接的模拟器 ("查看器") : gz, gzebo, jmavsim, none

    TIP

    none 可以用于启动PX4并等待模拟器(jmavsim, Gazebo, Gazebo Classic, 或其他模拟器)。 例如，make px4_sitl none_iris 在没有模拟器的情况下启动 PX4 (但使用 iris 机架)。

:::

TIP

您可以使用下面的命令获取_所有_可用的选项： VIEWER_MODEBUGER_WORLD

sh
make px4_sitl list_vmd_make_targets

INFO

  • CONFIGURATION_TARGET和VIEWER_MODEBUGER中的大多数值都有默认值，因此是可选的。 例如，gazebo-classic等于gazebo-classic_iris或gazebo-classic_iris_none。
  • 如果要在其他两个设置之间指定默认值，可以使用三个下划线。 例如，gazebo-classic___gdb相当于gazebo-classic_iris_gdb。
  • 你可以使用 "none" 值为 "VIEWER_MODEBUGER" 来启动 PX4 并等待模拟器。 例如，使用 make px4_sitl_default none 和 jMAVSim 使用 ./Tools/simulation/jmavsim/jmavsim_run.sh -l 启动 PX4。

VENDOR_MODEL_VARIANT选项映射为 /boards 目录下的 PX4 源树中的特殊_px4board_ 配置文件。 具体而言，VENDOR_MODEL_VARIANT 映射到配置文件 boards/VENDOR/MODEL/VARIANT.px4board （例如 px4_fmu-v5_default 对应 boards/px4/fmu-v5/default.px4board）。

其他 make 目标在相关章节中讨论：

固件版本和 Git 标签 ​

_PX4固件版本_和_自定义固件版本_通过 MAVLink AUTOPILOT_VERSION消息发布，并在_QGroundControl_的设置 > 摘要机身面板中显示：

固件信息

这些是在构建时从您仓库树的活动_gi tag_中提取的。 git 标签应该格式化为 <PX4-version>-<vendor-version> (例如上面图像中的标签被设置为 v1.8.1-2.22.1)。

WARNING

如果您使用不同的 git 标签格式，可能无法正确显示版本信息。