戴训华副教授 中南大学计算机学院 dai.xh@csu.edu.cn http://faculty.csu.edu.cn/daixunhua/zh_CN

3.1 软硬件配置

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注意：本小节例子推荐使用PX4的官方固件，任意版本都可以，这里选择了最新固件
本讲的例程源码路径：RflySimAPIs\SimulinkControlAPI
本讲PPT公益课视频地址为：B站：https://www.bilibili.com/video/BV1da411Y7PA 最新版本的平台更新了通信方式。CopterSim与RflySim3D的通信由之前的广播方式，全面迁移到组播方式，使得平台通信与实时性能大大增强。

3.1.1 Pixhawk固件还原（需联网）方法如下：

1）打开QGC地面站软件，断开Pixhawk；
2）如下图所示，点击工具栏齿轮图标进入载具设置页面，再点击“Firmware”（固件）标签进入固件烧录页面；

3）用 USB 线连接Pixhawk 自驾仪到电脑，此时软件会自动识别 Pixhawk 硬件，如右图所示所示，在界面右侧弹出固件配置窗口，勾选第一项“PX4 ***”，然后点击“确定”，QGC 开始自动下载（需联网，无法联网请参考下一页使用本地固件）并安装最新的 PX4 固件到Pixhawk中；

3.1.2 Pixhawk硬件配置 — 离线固件下载

因网络无法在线下载固件时采用本方法

1）打开QGC地面站软件；
2）点击“Firmware”（固件）标签，此时用USB数据线连接Pixhawk自驾仪，地面站会自动检测自驾仪
3）勾选“advanced settings”（高级设置）选框；
4）点击“Standard Version (stable)”（标准版Stable）标签 – “Custom firmware file …”（自定义固件文件…）选项，再点“确定”；
5）在弹出的文件选择页面中，如果使用Pixhawk1飞控选择“RflySimAPIs\FlightControlExpCourse\code\e0\4.PX4Firmwares\px4fmu-v3_default1.10.1Stable.px4”，（如果使用Pixhawk 4，选择fmu-v5的固件）具体如下图所示：

注意：如果文件夹中没有需要版本固件，请访问
https://github.com/PX4/Firmware/releases 下载

3.1.3 Pixhawk硬件在环仿真模式

完成固件烧录后，自驾仪会自动重启并连接到QGC上；此时，如右图所示，进入“Airframe （机架）”标签页，选择机架类型为“HILQuadcopter X”，然后点击右上角的“Apply and Restart”（应用并重启）按钮，此时自驾仪会自动重启；
重启后QGC会自动寻找串口并连接到Pixhawk，此时检查“安全”标签页的“硬件在环仿真”选项是否处于“HITL enabled”状态，确保Pixhawk进入硬件在环仿真模式。
完成遥控器校准和模式设置后，暂时拔掉Pixhawk上的接收机，本讲课程不需要连接接收机

注意：对于四旋翼仿真，机架类型可不仅限于“HILQuadcopter X”的硬件在换机架，也可配置为下图“Quadrotor X”类型下的真机机架。但是，需要在上图QGC的“安全标签页”，启用“HITL enable”选项。注意：出于安全考虑，进入HITL模式后PX4会切断电机信号，确保电机/桨叶不会转动伤人。因此，若使用本方法进入的HITL模式，在真机实验时，需要重新将QGC的“安全”标签页的“硬件在环选项”还原为“HITL and SIH Disabled”来退出HITL硬件在环模式，才能正常的控制电机并进行实飞。

3.1.4 PX4 HITL硬件在环仿真测试

如果使用RflySim高级版，请插入Pixhawk，再直接运行桌面的HITLRun快捷方式，在弹出窗口中输入串口号，按下回车来开启硬件在环仿真系统
也可不用一键脚本手动启动，请插入Pixhawk，打开CopterSim软件，在“飞控选择”下拉框选择飞控串口，并点击“开始仿真”，然后手动打开QGC和3DDisplay

在QGC中，点击“纸飞机”按钮-起飞-滑动来确认，可以看到视景中飞机自动起飞，说明配置正确

注意：无论软件在环还是硬件在环仿真，均需要等待CopterSim消息栏显示
“** EKF initialization finished”后，才能使用QGC/Simulink/Python控制飞机

3.1.5 PX4 SITL软件在环仿真（不需要Pixhawk硬件）

双击桌面上的“SITLRun”快捷方式，输入数字“1”，启动一个飞机的软件在环仿真系统
同上一页，在QGC中控制飞机起飞，如果能够正常自动起飞，说明平台配置正确。
原理：PX4 SITL是在Win10WSL的Ubuntu环境中模拟了Pixhawk的实时操作系统，从而运行完整的PX4控制器，并与CopterSim通过网络相连实现传感器/控制指令的交互，形成控制仿真闭环系统，和插入Pixhawk硬件进行HITL效果相同
注：PX4 SITL仿真下也可以通过QGC来配置参与与获取log文件（存储在安装目录下的：Firmware\build\px4_sitl_default\instance_1下）

3.1.6 硬/软件在环一键启动脚本的更新

最新版本的平台中增加了HITLRunPos.bat和SITLRunPos.bat一键启动脚本，可以自定义初始的飞机位置。使用方法如下（SITLRunPos为例）：

(1)点击SITLRunPos.bat

(2)其中，第一行为输入X的坐标，输入几个代表则模拟几个飞机，中间用','（中英文符号都可以）隔开，例如输入1，2，10。输入完点击回车键

(3)之后输入Y坐标，输入方法同上一步。需要注意的是，X坐标写了几个，Y坐标也要写对应的个数，中间用逗号隔开

(4)点击回车就可以自动生成对应的飞机和自定义的起始位置

硬件在环启动脚本方法同上，需要注意的是需要插入对应数量的Pixhawk，比如模拟两个飞机，则需插入两个Pixhawk。

补充： 最新的平台对C:\PX4PSP\RflySimAPIs内所有bat脚本进行了更新，可以设置广播到其他计算机。同时支持设置多个目标IP来提升网络性能（广播容易造塞）。其中，令IS_BROADCAST=0（仅此计算机），IS_BROADCAST=1（广播方式）；或者使用IP地址来提高速度，例如，IS_BROADCAST=192.168.3.1
注：

在IP模式下，IS_BROADCAST=0等于IS_BROADCAST=127.0.0.1，IS_BROADCAST=1等于IS_BROADCAST=255.255.255您也可以使用带有分隔符“；”的IP列表指定要发送的IP，例如设置“SETIS_BROADCAST=127.0.0.1;192.168.3.5;192.168.3.6”可向本机和局域网内其他两台电脑发送信息。具体细节见下图所示
bat脚本默认设置coptersim.exe的优先级为high，以保证更有实时性能。其中high可以替换成normal （正常）或realtime （实时，最高等级）。如图
CopterSim硬件在环一键启动脚本（需要在Start CoperSim.exe语句最后加一位数字1）支持根据Pixhawk的SysID来动态改变CopterID，避免了Windows随机分配COM端口导致Pixhawk硬件不易匹配的问题。其他具体细节可以打开脚本自行查阅。

3.1.7 安装Visual Studio 2017 (也可以用其他版本，MATLAB能识别即可)

后续课程很多地方都需要用到Visual Studio编译器，例如MATLAB
S-Function Builder模块的使用、Simulink自动生成C/C++模型代码等
这里推荐安装Visual Studio 2017，在线安装步骤（需联网）如下：
双击“RflySimAPIs\SimulinkControlAPI\VS2017Installer\vs_community2017.exe”
本课程内容只需勾选右图的“C++的桌面开发”即可。
注意：如果后续要用于UE4C++开发，还可以在右侧“摘要”里面勾选一个最新的Window 10 SDK；再点击“单个组件”标签页，勾选.NET 4.7.2 （最新版即可）和对应pack包。再点安装。

3.1.8 为MATLAB配置C++编译器

在MATLAB的命令行窗口中输入指令“mex -setup”
一般来说会自动识别并安装上VS 2017编译器，如右图所示显示“MEX配置使用‘MicrosoftVisual C++ 2017’以进行编译”说明安装正确
本页面还可以切换选择VS 2015等其他编译器

3.1 软硬件配置