Obsah

Kapitola 1
MAVLink pro systém REXYGEN

1.1 Úvod

V tomto manuálu je popsán MAVLinkDrv – ovladač pro komunikaci protokolem MAVLink v rámci systému REXYGEN. Ovladač byl vyvinut společností REX Controls.

Ovladač umožňuje integrovat komunikaci po protokolu MAVLink do řídicího algorimtu v systému REXYGEN. Současně umožňuje směrování protokolu mavlink po protokolu UDP, TCP nebo sériové lince, tedy funkci, kterou vykonává např. mavlink-router na Intel Aeru nebo MAVROS v systému ROS.

1.2 Základní koncepce

Základní koncepce ovladače je jednoduchá. Zpracovávání příchozích paketů a jejich směrování probíhá v kontextu vlákna ovladače v každém jeho tiku. Zpracování odchozích paketů je prováděno z kontextu vykonávání příslušných bloků. Pokud aplikace využívá funkce směrování, probíhá veškerá komunikace v systému s granularitou tiku ovladače. Pro korektní funkci aplikace jako „Companion computer“ se předpokládá nastavení periody exekutivy na 1-5ms.

Veškerá funkcionalita ovladače je zpřístupněna pomocí funkčních bloků typu RECV a SEND. Pro každou zprávu je definován jeden blok typu RECV (s názvem MAV_RECV_ <command>) a jeden blok typu SEND (s názvem MAV_SEND_<command>).

V aktuální verzi není prováděna synchronizace mezi bloky a výkonnou částí ovladače. Všechny bloky pro příjem je proto nutné umístit do úloh navázaných na příslušný ovladač (tj. pomocí bloku IOTASK). Veškerou vyšší logiku doporučujeme implementovat do subsystémů.

Ovladač podporuje zprávy se skalárními typy. Pole znaků jsou převáděna na STRING o příslušné délce. Pole ostatních typů jsou převáděna na skalární očíslované vstupy/výstupu v příslušném počtu. Bloky s polem typu jiného než znak delším než 8 nejsou podpořeny.

Dokumentace pro jednotlivé zprávy je k dispozici na adrese
https://mavlink.io/en/messages/common.html

1.2.1 Konfigurace ovladače

Konfigurace ovladače je uložena v souboru .rio ve formátu JSON. V aktuální verzi není k dispozici konfigurační dialog. Konfigurace slouží pro definici ID systému a nastavení routeru. Veškerá další funkcionalita je definována pomocí funkčních bloků. Následující blok zobrazuje jednoduchou konfiguraci ovladače.

Význam hlavních atributů

• System ID – definuje System ID aplikace,
• Component ID – definuje Component ID aplikace,
• Endpoints – definuje seznam komunikačních kanálů. Ovladač provádí automaticky směrování paketů mezi těmito kanály. Podpořeny jsou kanály Serial, UDP a TCP.

Význam atributů pro endpoint Serial

• Device – cesta k sériovému zařízení,
• BaudRate – nastavení rychlosti sériového portu.

Význam atributů pro endpoint UDP

• Mode – možné varianty listen – naslouchání na lokálním portu nebo connect – připojení ke vzdálenému zařízení. V módu listen jsou přijaty zprávy od všech zařízení s libovolnou IP a portem, v režimu connect jsou přijímány pouze data od zařízení určeném pomocí Address a Port.
• Address – IP adresa vzdáleného zařízení. Pokud není uvedeno nebo je nastaveno na 0.0.0.0 v módu listen, bude ovladač posílat data prvnímu připojenému zařízení.
• Port – port vzdáleného zařízení. Pokud není uvedeno nebo je nastaveno na 0 v módu listen, bude ovladač posílat data prvnímu připojenému zařízení
• BindAddress – IP adresa lokálního rozhraní, na kterém bude probíhat komunikace. Může být vynecháno nebo nastaveno na 0.0.0.0, v takovém případě budou použita všechna lokální rozhraní.
• BindPort – Port lokálního rozhraní. Může být vynecháno nebo nastaveno na 0, v takovém případě případě je vybrán vhodný lokální port operačním systémem.

Pro endpoint typu UDP doporučujeme používat výhradně režim listen, protože režim connect může způsobovat problémy v případě, kdy není protější strana dostupná nebo ukončí spojení. V režimu listen je také možné provozovat komunikaci pomocí vysílání všem – tzv. broadcast. V takovém případě musí být vybráno lokální rozhraní nastavením příslušné adresy IP pomocí parametrů BindAddress a BindPort a parametrem Address nastavena lokální všesměrová adresa (např. 192.168.1.255).

Význam atributů pro endpoint TCP

• Mode – možné varianty listen – naslouchání na lokálním portu nebo connect – připojení ke vzdálenému zařízení,
• Address – IP adresa lokálního rozhraní (0.0.0.0 pro všechny) nebo IP adresa vzdáleného zařízení,
• Port – lokální port v případě naslouchání nebo port vzdáleného zařízení.

1.2.2 Příjem zpráv

Zprávy jsou přijímány pomocí bloků MAV_RECV_<command>. Základní rozhraní bloku je následující

• INHIBIT – vstup BOOL. Určuje, zda se má přijatá zpráva poslat dál (směrovat). Toto musí být nastaveno dopředu tj. není možné rozhodnout o směrování na základě obashu zprávy.
• VALID – výstup BOOL. Udává validitu dat na výstupu. Nastavený v případě příchozích dat v definovaném čase (viz. parametr TimoutMS).
• ACT – výstup BOOL. Nastaven pouze v prvním tiku po příjmu nových dat.
• Sequence – číslo Sequence z hlavičky posledního přijatého rámce dané zprávy – viz dokumentace MAVLink.
• Timestamp – časová značka posledních přijatých dat v interním formátu REXYGENu tj. nanosekundy.
• SrcSystemID – parametr typu SHORT. Určuje system ID vysílacího uzlu (1 pro UAV).
• SrcComponentID – parametr typu SHORT. Určuje component ID vysílacího uzlu (1 pro UAV).
• TgtSystemID – parametr typu SHORT. Určuje system ID cílového uzlu (-1 pro nenastaveno resp. není součástí dané zprávy, -2 pro ID algoritmu – viz SystemID v konfiguraci ovladače).
• TgtComponentID – parametr typu SHORT. Určuje component ID cílového uzlu (-1 pro nenastaveno resp. není součástí dané zprávy, -2 pro ID algoritmu – viz ComponentID v konfiguraci ovladače).
• TimeoutMS – maximální doba mezi jednotlivými zprávami. V případě, že nedojde k příjmu nových dat v tomto intervalu, dojde k nastavení VALID na false. Pokud je nastaveno na 0, timeout není definován.

Ostatní výstupy jsou definovány příslušnou zprávou a obsahují data z poslední přijaté zprávy.

1.2.3 Vysílání zpráv

Zprávy jsou přijímány pomocí bloků MAV_SEND_<command>. Základní interface bloku je následující

• RUN – vstup BOOL. Data jsou vyslána v daném tiku, pokud je tento vstup nastaven.
• SENT – výstup BOOL. Nastaven v případě nastavení vstupu RUN a současně byla data úspěšně odeslána.
• TgtSystemID – parametr typu SHORT. Určuje system ID cílového uzlu (může být -1 tj. „všem“ v případě, že není součástí daného typu zprávy).
• TgtComponentD – parametr typu SHORT. Určuje component ID cílového uzlu (může být -1 tj. „všem“ v případě, že není součástí daného typu zprávy).

Ostatní vstupy jsou definovány příslušnou zprávou a obsahují data pro vyslání.

1.3 Instalace ovladače na cílovém zařízení

1.3.1 Zařízení s operačním systémem Windows

Ovladač pro vývojové nástroje (host) je součástí instalátoru. Ovladač není podporován na cílovém zařízení (target) se systémem Windows.

1.3.2 Zařízení s operačním systémem Linux

Pokud na cílovém zařízení nainstalovaný RexCore runtime modul, pak je nutné ho nainstalovat podle kroků popsaných v návodu Začínáme s řídicím systémem REXYGEN [1] Instalace obsahuje všechny dostupné ovladače včetně MAVLinkDrv.

Pro instalaci ovladače odděleně může být z terminálu použit příkaz
sudo apt-get install rex-mavlinkdrvt

Kapitola 2
Zavedení ovladače do projektu

Ovladač je zaveden do projektu v momentě, kdy je ovladač přidán do hlavního souboru a vstupy a výstupy jsou zapojeny do řídicího algoritmu.

2.1 Přidání MAVLinkDrv ovladače

Pro zavedení ovladače musí být do hlavního souboru bloku přidány 2 bloky. První z bloků je typu MODULE a musí být napojen na výstup Modules bloku EXEC. Blok musí být přejmenován na MAVLinkDrv.

Druhým z bloků je typu IODRV a musí být napojen na výstup Drivers bloku EXEC v hlavním souboru projektu. Jméno tohoto bloku (MAVLink) musí být zároveň prefixem všech vstupních a výstupních signálů, které ovladač poskytuje.

Mezi nejvýznamnější parametry bloku IODRV patří:

• module – jméno modulu, na který je ovladač napojen, v tomto případě MAVLinkDrv – je nutné dodržovat velikosti písmen!
• classname – třída ovladače, v tomto případě MAVLinkDrv
• cfgname – jméno konfiguračního souboru, např. mavlink.rio
• factor – násobek parametru tick bloku EXEC definující periodu spouštění ovladače

Výše zmíněné parametry bloku IODRV jsou konfigurovány v REXYGEN Studio programu.

Kapitola 3
Licence

Část kódu ovladače vychází z kódu mavlink-router, který je k dispozici na https://github.com/intel/mavlink-router. Kód je poskytován pod licencí Apache License verze 2.0.

Literatura

Referenční číslo dokumentace: 15831

2023 © REX Controls s.r.o., www.rexygen.com