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

8.1 软硬件配置

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本讲的例程源码路径：  
RflySimAPIs\FaultInjectionAPI  
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

8.1.1 Pixhawk硬件配置(1) — 在线固件下载方法如下：

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；

8.1.2 Pixhawk硬件配置(2) — 离线固件下载（因网络无法在线下载固件时采用本方法）方法如下：

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

8.1.3 Pixhawk硬件配置(3) — 离线固件生成（前两者都无法使用时采用本方法）

注意：前两种方法都失效时才尝试本方法；下图针对RflySim高级版，如果是RflySim基础版请使用支持的固件和编译器版本。
  • 在MATLAB中重新运“OnekeyScript.p”一键安装脚本；
  • 第2行输入“px4_fmu-v3_default”(注意：这里针对Pixhawk 1，请根据自己的飞控硬件选择编译命令)
  • 如右图所示，将第9项和第10项分别设置为“是”和“否”，其他选项保持默认，点击“确定”按钮，即可编译出不屏蔽PX4自身输出的PX4官方固件。
  • 在MATLAB中运行“PX4Upload”命令，即可弹出固件烧录页面，此时插入Pixhawk飞控，即可将官方固件烧入。

8.1.4 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，此时查看各个配置页，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

8.1.5 PX4 SITL配置（仅限RflySim高级版）

  • 重新运行“OnekeyScript.p”脚本，按照右图所示配置，点击“确定”
  • 本配置是用于运行PX4的SITL软件在环仿真模式，使得我们可以在Windows下运行完整的PX4控制器，从而不需要Pixhawk硬件就能进行仿真。
    关键配置如下：
    • 编译命令：“px4_sitl_default”
    • 固件版本：“4”— PX4 1.10.2
    • 编译器：“1”— Win10WSL
    • 是否预编译固件：“是”
    • 是否屏蔽PX4控制输出：“否”— 这里直接用PX4官方固件来做顶层控制

8.1.6 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
  • 如果使用RflySim基础版，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

8.1.7 PX4 SITL软件在环仿真（不需要Pixhawk硬件）

  • 该功能仅限RflySim高级版（对应步骤1.5中设置）
  • 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）

8.1.8 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。

8.1.9 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

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