MAVROS에서 PX4로 커스텀 메시지 전송

본 문서는 아래 환경에서 테스트하였습니다:

  • Ubuntu: 18.04
  • ROS: Melodic
  • PX4 Firmware: 1.9.0

    그렇지만 아래 절차는 아주 일반적이기 때문에 다른 배포판이나 버전에서 약간의 수정이나 수정 없이 동작할 것입니다.

MAVROS 설치

mavlink/mavros소프트웨어 설치 안내에 따라 "ROS Kinetic" 설치를 따라하십시오.

MAVROS

  1. keyboard_command.cpp (workspace/src/mavros/mavros_extras/src/plugins에 있음) 예제에서, 우선 아래의 코드를 이용하여 신규 MAVROS 플러그인을 만듭니다:

    다음 코드는 ROS 토픽 /mavros/keyboard_command/keyboard_sub의 'char' 메시지를 구독하고 이를 MAVLink 메시지로 전송합니다.

     #include <mavros/mavros_plugin.h>
     #include <pluginlib/class_list_macros.h>
     #include <iostream>
     #include <std_msgs/Char.h>
    
     namespace mavros {
     namespace extra_plugins{
    
     class KeyboardCommandPlugin : public plugin::PluginBase {
     public:
         KeyboardCommandPlugin() : PluginBase(),
             nh("~keyboard_command")
    
        { };
    
         void initialize(UAS &uas_)
         {
             PluginBase::initialize(uas_);
             keyboard_sub = nh.subscribe("keyboard_sub", 10, &KeyboardCommandPlugin::keyboard_cb, this);
         };
    
         Subscriptions get_subscriptions()
         {
             return {/* RX disabled */ };
         }
    
     private:
         ros::NodeHandle nh;
         ros::Subscriber keyboard_sub;
    
        void keyboard_cb(const std_msgs::Char::ConstPtr &req)
         {
             std::cout << "Got Char : " << req->data <<  std::endl;
             UAS_FCU(m_uas)->send_message_ignore_drop(req->data);
         }
     };
     }   // namespace extra_plugins
     }   // namespace mavros
    
    PLUGINLIB_EXPORT_CLASS(mavros::extra_plugins::KeyboardCommandPlugin, mavros::plugin::PluginBase)
    
  2. mavros_plugins.xml (workspace/src/mavros/mavros_extras에 있음)에 다음 행을 추가합니다:

    <class name="keyboard_command" type="mavros::extra_plugins::KeyboardCommandPlugin" base_class_type="mavros::plugin::PluginBase">
         <description>Accepts keyboard command.</description>
    </class>
    
  3. CMakeLists.txt (workspace/src/mavros/mavros_extras에 있음)에 아래 add_library에 아래 행을 추가합니다.

    add_library( 
    ...
      src/plugins/keyboard_command.cpp 
    )
    
  4. common.xml (workspace/src/mavlink/message_definitions/v1.0에 있음)에 다음 행을 복사하여 여러분의 MAVLink 메시지를 추가합니다:

    ...
      <message id="229" name="KEY_COMMAND">
         <description>Keyboard char command.</description>
         <field type="char" name="command"> </field>
       </message>
    ...
    

PX4 수정사항

  1. Inside common.xml (in PX4-Autopilot/mavlink/include/mavlink/v2.0/message_definitions), add your MAVLink message as following (same procedure as for MAVROS section above):

    ...
      <message id="229" name="KEY_COMMAND">
         <description>Keyboard char command.</description>
         <field type="char" name="command"> </field>
       </message>
    ...
    
  2. Remove common, standard directories in (PX4-Autopilot/mavlink/include/mavlink/v2.0).

    rm -r common
    rm -r standard
    
  3. 원하는 디렉터리로 "mavlink_generator"를 git 클론 후 실행.

    git clone https://github.com/mavlink/mavlink mavlink-generator
    cd mavlink-generator
    python mavgenerate.py
    
  4. "MAVLink Generator" 팝업이 나타납니다:

    • For XML, "Browse" to /PX4-Autopilot/mavlink/include/mavlink/v2.0/message_definitions/standard.xml.
    • For Out, "Browse" to /PX4-Autopilot/mavlink/include/mavlink/v2.0/.
    • C 언어를 선택
    • 프로토콜 2.0을 선택
    • Validate 체크

      Generate를 누릅니다. You will see common, and standard directories created in /PX4-Autopilot/mavlink/include/mavlink/v2.0/.

  5. Make your own uORB message file key_command.msg in (PX4-Autopilot/msg). 이번 예제에서는 "key_command.msg" 파일에는 아래의 코드만 있습니다:

    char cmd
    

Then, in CMakeLists.txt (in PX4-Autopilot/msg), include

   set(
   ...
        key_command.msg
        )
  1. Edit mavlink_receiver.h (in PX4-Autopilot/src/modules/mavlink)

    ...
    #include <uORB/topics/key_command.h>
    ...
    class MavlinkReceiver
    {
    ...
    private:
        void handle_message_key_command(mavlink_message_t *msg);
    ...
        orb_advert_t _key_command_pub{nullptr};
    }
    
  2. Edit mavlink_receiver.cpp (in PX4-Autopilot/src/modules/mavlink). 여기에서 PX4는 ROS에서 전송된 MAVLink 메시지를 수신하고, 이를 uORB 토픽으로 발행합니다.

    ...
    void MavlinkReceiver::handle_message(mavlink_message_t *msg)
    {
    ...
     case MAVLINK_MSG_ID_KEY_COMMAND:
            handle_message_key_command(msg);
            break;
    ...
    }
    ...
    void
    MavlinkReceiver::handle_message_key_command(mavlink_message_t *msg)
    {
        mavlink_key_command_t man;
        mavlink_msg_key_command_decode(msg, &man);
    
    struct key_command_s key = {};
    
        key.timestamp = hrt_absolute_time();
        key.cmd = man.command;
    
        if (_key_command_pub == nullptr) {
            _key_command_pub = orb_advertise(ORB_ID(key_command), &key);
    
        } else {
            orb_publish(ORB_ID(key_command), _key_command_pub, &key);
        }
    }
    
  3. 다른 subscriber 모듈예저처럼 여러분의 uORB 토픽 subscriber를 작성합니다. For this example lets create the model in (/PX4-Autopilot/src/modules/key_receiver). 이 디렉토리에, CMakeLists.txtkey_receiver.cpp 두개의 파일을 생성합니다. 개별 파일은 다음과 같습니다.

    -CMakeLists.txt

    px4_add_module(
        MODULE modules__key_receiver
        MAIN key_receiver
        STACK_MAIN 2500
        STACK_MAX 4000
        SRCS
            key_receiver.cpp
        DEPENDS
            platforms__common
    
        )
    

-key_receiver.cpp

   #include <px4_config.h>
   #include <px4_tasks.h>
   #include <px4_posix.h>
   #include <unistd.h>
   #include <stdio.h>
   #include <poll.h>
   #include <string.h>
   #include <math.h>

   #include <uORB/uORB.h>
   #include <uORB/topics/key_command.h>

   extern "C" __EXPORT int key_receiver_main(int argc, char **argv);

   int key_receiver_main(int argc, char **argv)
   {
       int key_sub_fd = orb_subscribe(ORB_ID(key_command));
       orb_set_interval(key_sub_fd, 200); // limit the update rate to 200ms

       px4_pollfd_struct_t fds[1];
       fds[0].fd = key_sub_fd, fds[0].events = POLLIN;

       int error_counter = 0;

       while(true)
       {
           int poll_ret = px4_poll(fds, 1, 1000);

           if (poll_ret == 0)
           {
               PX4_ERR("Got no data within a second");
           }

           else if (poll_ret < 0)
           {
               if (error_counter < 10 || error_counter % 50 == 0)
               {
                   PX4_ERR("ERROR return value from poll(): %d", poll_ret);
               }

               error_counter++;
           }

           else
           {
               if (fds[0].revents & POLLIN)
               {
                   struct key_command_s input;
                   orb_copy(ORB_ID(key_command), key_sub_fd, &input);
                   PX4_INFO("Recieved Char : %c", input.cmd);
                }
           }
       }
       return 0;
   }

상세한 설명은 Writing your first application 문서를 참고하십시오.

  1. Lastly add your module in the default.cmake file correspondent to your board in PX4-Autopilot/boards/. For example for the Pixhawk 4 add the following code in PX4-Autopilot/boards/px4/fmu-v5/default.cmake:

     MODULES
         ...
         key_receiver
         ...
    

이제 여러분의 작업을 빌드할 준비가 되었습니다!

빌드하기

ROS관련 빌드

  1. 워크스페이스에서 catkin build 입력.
  2. 우선, (/workspace/src/mavros/mavros/launch)아래 여러분의 "px4.launch"를 설정해야합니다. 아래와 같이 "px4.launch"를 편집합니다. USB를 사용하여 컴퓨터와 Pixhawk를 연결한 경우, "fcu_url"을 다음과 같이 설정합니다. 하지만, 만일 CP2102을 사용하여 컴퓨터와 Pixhawk를 연결한 경우에는, "ttyACM0"를 "ttyUSB0"로 변경합니다. 시리얼 통신으로는 MAVROS와 nutshell을 동시에 연결할 수 없기 때문에, UDP로 Pixhawk로 연결하기위해 "gcs_url"를 수정합니다.

  3. IP 주소를 "xxx.xx.xxx.xxx"에 기입

    ...
      <arg name="fcu_url" default="/dev/ttyACM0:57600" />
      <arg name="gcs_url" default="udp://:14550@xxx.xx.xxx.xxx:14557" />
    ...
    

PX4관련 빌드

  1. Build PX4-Autopilot and upload in the normal way.

    For example, to build for Pixhawk 4/FMUv5 execute the following command in the root of the PX4-Autopilot directory:

     make px4_fmu-v5_default upload
    

코드 실행

다음으로 MAVROS 메시지가 PX4로 전송되는지 테스트합니다.

ROS 실행

  1. 터밀널에서 다음을 입력합니다.

    roslaunch mavros px4.launch
    
  2. 두번째 터밀널에서 다음을 실행:

    rostopic pub -r 10 /mavros/keyboard_command/keyboard_sub std_msgs/Char 97
    

ROS 토픽 "/mavros/keyboard_command/keyboard_sub"에 "std_msgs/Char" 메시지 타입으로 97(ASCII 코드 'a')를 발행하는 것을 의미합니다. "-r 10"은 "10Hz"를 일정하게 발행하는 것을 의미합니다.

PX4 실행하기

  1. UDP를 통해 Pixhawk nutshell로 들어갑니다. xxx.xx.xxx.xxx를 여러분의 IP로 변경하세요.

    cd PX4-Autopilot/Tools
    ./mavlink_shell.py xxx.xx.xxx.xxx:14557 --baudrate 57600
    
  2. 몇초후, Enter 를 몇번 누릅니다. 아래와 같이 터미널에서 프롬프트가 나타납니다:

    nsh>
    nsh>
    

"key_receiver"를 입력하여 subscriber 모듈을 실행합니다.

   nsh> key_receiver

ROS 토픽으로 부터 a를 올바르게 수신하는지 확인합니다.

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