UartToSbus项目

​ 适配Uart转sbus模块的cpp与ROS代码，包含测试代码与实机部署代码，较为混乱，生命周期在开发完成后就将结束。由于PX4 OFFBOARD模式在没有遥控器的情况下进行开发会存在一些不便，所以采用本模块予以弥补。

以下记录基本信息、使用方法与开发过程。（2025.1.22）

项目使用方法

概况

​ 文件夹内外围各种源码（包含Qt在内）为开发测试用代码（生命周期已结束，存在未修改的bug），而ROS_humble代码生命周期也结束了，仅ROS_galactic是最终部署到Jetson上的版本，包含chassis_controller功能包（含有k跨平台serial库代码@Copyright William Woodall and John Harrison，即开即用）和带有ui的chassis_controller_channels功能包。后续合并到主分支的代码将修改话题消息格式，请注意：

vx%fvy%fwz%f
# 如vx0.1vy-0.8wz0

原理

本模块可将35位uart信号帧转换为25位sbus信号帧，具体35帧格式为：

#define SBUS_FRAME_HEAD 0x0F //帧头固定与sbus相同
#define SBUS_FLAGS 0x00 //一定注意这里 PX4对flag的定义与商店官方解释不同

static uint8_t sbus_frame[35] = {0x00}; //uart转sbus前的帧，35位长
static uint16_t channels[16]; // 32 Bytes for 16 channels, Big endian

// define frame head
sbus_frame[0] = SBUS_FRAME_HEAD;

// define channels from byte 1 to byte 31
for (int i = 0; i < 16; i++)
    sbus_frame[2 * i + 1] = channels[i] >> 8,
                       sbus_frame[2 * i + 2] = channels[i] & 0xff;

// define frame tail
sbus_frame[33] = SBUS_FLAGS;
sbus_frame[34] = sbus_xor();


uint8_t sbus_xor()
{
    uint8_t xor_byte = 0;
    for (int i = 1; i <= 33; i++)
        xor_byte ^= sbus_frame[i];

    return xor_byte;
}

注意以下三点重要内容：

1. Uart channel值为0～2000，中位为1000，对应PX4 sbus值876～2124，中位值1499。线性对应关系；

2. 发送频率自动调整，程序发送20Hz经过测试无问题；

3. uart33 flag位根据px4源码设为0x00无问题（sbus32位 #define SBUS_FAILSAFE_BIT 3

   #define SBUS_FRAMELOST_BIT 2 ）；uart34 校验位为1~33位的异或值。

ROS_galatic代码

进入ROS_galatic工作空间后开始编译，完成后启动chassis_controller chassis_control节点，节点具有以下功能：

• 检查Uart连接并尝试失败重连；
• 接收话题消息并转化成uart帧发送；
• 看门狗：0.5s内无话题传输则停止各通道输出，5s输出一警告表示状态

如需测试，可启动其他两个节点中的一个（注意话题消息区别）

开发日志

最终总结一下开发过程中的问题吧

通过这次开发，我们发现基于DDS的ROS在程序编写与数据处理方面真的是简单得不得了。通过在windows平台完成模块测试，在linux平台完成多线程程序与ROS程序编写，我们积累了一些经验。简单总结下其中比较重要的：

serial独立库代码的引入

下载serial库后始终不能引入，故在ROS_humble开发过程中选择保留serial代码，由于需要编译，故需要向CmakeList.txt中添加：

file(GLOB SERIAL_SOURCES "src/serial/*")

include_directories(
  include
  src/serial
)

add_executable(chassis_control src/chassis_controller.cpp ${SERIAL_SOURCES})

无需向package.xml中特别添加其他东西，colcon即可找到这个不包含节点代码也不在环境变量中的库代码，根据引用关系予以编译。

串口发送与异常捕获

异常检查

        try
        {
            SbusPort.write(sbus_frame, 35); // Sends data to the downloader via serial port
        }
        catch (serial::IOException &e)
        {
            std::cerr << "Unable to send data through serial port: " << e.what() << std::endl;
        }

异常阻塞重连

        //串口连接状态检查
        while (ConnectionStatus == 0)
        { // check if the serial is connected or wait for connection
            try
            {
                SbusPort.open(); // Open the serial port
                ConnectionStatus = 1;
                RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "\033[42mUart connected.\033[0m"); // success
            }
            catch (const serial::IOException &e)
            {
                RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "\033[41mUart not connected. Retrying...\033[0m"); // 串口无法打开
                std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));                              // fail, retry after 1s
            }
        }

其实这里通过检查USB是否存在而检查是否连接，并不能确保模块与通信链路的完整。在Jetson上则有检查THS0权限问题的作用。

Depricated Context

用于给机器人使用，在没有全场定位的情况下解锁px4飞控并控制，以及以后做一些有意思的东西使用。

无耻抄袭了William Woodall and John Harrison的代码，因为本人实在太弱，没有写出跨平台代码的功力，无比感谢。。。求放过

Ubuntu下编译命令：

g++ -g -std=c++11 -I../serial ../chassis_controller.cpp ../sbus.cpp ../test.c ../serial/serial.cc ../serial/unix.cc -o test

想要执行，必须

./test

开发日志

从10月29日开始开发，中途一度废弃

编译命令：在build下

g++ -g -std=c++11 -I..\serial ..\chassis_controller.cpp ..\sbus.cpp ..\test.c ..\serial\serial.cc ..\serial\win.cc -o test

使用SSCOM循环发送数据，确认可以收到(1月22日批注：flag位都不对)

ch1 up == lat 2000

0F 07 08 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 0C E8

ch1 down==unlat 1000

0F 00 C8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 0C 2F

ch2 up==forward 2000

0F 03 E8 07 08 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 0C E8

ch2 down==backward 1000

0F 03 E8 00 C8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 0C 2F

ch3 up == max

0F 03 E8 03 E8 07 08 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 0C E8

ch3 down == idle

0F 03 E8 03 E8 00 C8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 0C 2F

ch4 up == rotate 2000

0F 03 E8 03 E8 03 E8 07 08 05 DC 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 0C DA

ch4 down == unrot 1000

0F 03 E8 03 E8 03 E8 00 C8 05 DC 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 0C 1D

all mid == stop

0F 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 03 E8 0C 0C