[드론 만들기] uORB 새 토픽 추가하기

사실 픽스호크 소스코드를 다운로드 받은 디렉토리 PX4-Autopilot> msg를 보면 알겠지만 PX4에서는 내장된 센서 뿐만 아니라 외부에 장착가능한 대부분의 센서에 대한 표준 메시지를 기본으로 제공하고 있다. 따라서 간단한 드론을 만드는데 메시지를 추가하고 새로운 토픽을 발행하는 일은 거의 없을 것 같다.

그럼에도 불구하고... 여기서는 드론의 비행 높이만을 단순 측정하는 임의의 거리측정 센서를 새로 장착했다고 가정한 후 드론의 현재 높이를 측정하는 단순한 메시지를 추가하고 토픽을 발행/구독하는 것에 대해서 알아본다.

이 과정은 아래와 같은 단계로 진행된다.

- 새로운 메시지 파일 생성
- CmakeList.txt 파일에 생성한 메시지 파일 추가하기
- 토픽 발행/구독하기

1. 새로운 메시지 파일 생성

새로운 메시지 파일은 픽스호크 소스코드를 다운로드한 디렉터리인 PX4-Autopilot> msg에 추가하거나 또는 트리 외부(out-of-tree) 메시지 정의 내에 추가할 수 있다.

여기서는 PX4-Autopilot> msg에 새로운 메시지 파일을 추가하며 트리 외부에 uORB 메시지를 추가하는 것은 여기를 참조한다.

새로운 메시지는 텍스트 편집기에서 작성한 후 확장자명을 'msg'로 한 후 msg 디렉터리에 저장하면 된다.

아래는 새로 추가할 메시지 파일로, 드론의 현재 높이와 정확도 변수만을 가지고 있다.

uint64 timestamp # time since system start (microsenconds)

float32 height # 현재 높이

float32 accuracy # 정확도

이 메시지 파일의 이름을 nowHeight.msg라고 한 후 PX4-Autopilot> msg 디렉터리에 저장한다.

2. CMakeLists.txt에 추가

메시지 파일 작성이 완료되면 새로 생성된 메시지 파일을 PX4-Autopilot> msg 디렉토리에 있는 CMakeLists.txt 목록에 추가해야 한다.

추가하는 방법은 간단하다.

CMakeLists.txt 파일에서 set(msg_files 아래에 나열되어 있는 메시지 파일에 nowHeight.msg을 추가한 후 저장하면 된다.

이렇게 새로 추가된 메시지 파일은 빌드 시 C/C++ 구조체로 변환/생성된다.

새로 만든 메시지 파일이 잘 생성되었는지 NSH 셸에서 리스너(listener) 명령어로 확인 가능하다.

QGroundControl(QGC)에서 NSH 셸에 접속하고자 할 경우에는 먼저 변경사항을 픽스호크에 업로드해야 한다.

Pixhawk를 노트북에 연결한 후 pixhawk 4를 사용하는 경우 아래와 같은 명령어로 업로드한다.

(다른 픽스호크를 사용하고 있을 경우 여기를 참조한다.)

make px4_fmu-v5_default upload

업로드가 완료되면 QGC을 실행한 후 NSH 셸(MAVLink Console)에 접속하고 아래와 같이 리스너 (listener) 명령어를 사용해서 작성한 메시지 상태를 확인할 수 있다.

listener nowHeight

(리스너 명령어는 토픽/메시지 값과 센서가 발행한 현재 값을 점검하기 위해서 QGroundControl MAVLink Console에서 사용할 수 있다.)

'never published'라고 응답이 출력되는데 이것은 입력한 토픽아 존재는 하지만 발행된 적은 없다는 의미이다.

3. 토픽 발행/구독하기

새로운 메시지 추가가 완료되었으면 이제는 토픽을 발행하고 구독하는 새로운 프로그램을 작성해야 한다.

여기서는 간단하게 한 개의 프로그램 내에서 nowHeight 토픽을 발행한 후 다시 nowHeight 토픽을 구독하고 출력하는 프로그램을 작성한다. 그 후 PX4-Autopilot> src> example 디렉터리에 작성한 프로그램을 저장한 후 SITL과 NSH 셸에서 프로그램을 실행해본다.

#include <px4_platform_common/px4_config.h>

#include <px4_platform_common/posix.h>

#include <unistd.h>

#include <stdio.h>

#include <poll.h>

#include <string.h>

#include <uORB/uORB.h>

#include <uORB/topics/nowHeight.h> //새로 만든 메시지 파일에서 자동으로 변환/생성된 head 파일

extern "C" __EXPORT int how_high_vehicle_main(int argc, char *argv[]);

int how_high_vehicle_main(int argc, char *argv[]) {

PX4_INFO("how high is the vehicle now?");

/* nowHeight 토픽 발행 */
// 데이터를 저장할 구조체 선언
struct nowHeight_s nowHeigt;

// 선언한 구조체의 메모리 초기화
memset(&nowHeight, 0, sizeof(nowHight));

// 토픽 광고
orb_advert_t nowHeight_pub = orb_advertise(ORB_ID(nowHeight), &nowHeight));

// 여기서는 가상으로 설정한 거리 센서 측정값을 임의로 할당
nowHeight.height = 231.132;
nowHeight.accuracy = 92.123;

// 토픽 발행
orb_publish(ORB_ID(nowHeight), nowHeight_pub, &nowHeight);

/* nowHeight 토픽 구독 */

//구독 토픽 핸들러

int sensor_sub_fd = orb_subscribe(ORB_ID(nowHeight));

// 토픽 복사

struct nowHeight_s copy_nowHeight; // 데이터를 복사할 구조체 선언

orb_copy(ORB_ID(nowHeight), sensor_sub_fd, &copy_nowHeight); //데이터 복사

// 데이터 출력

PX4_INFO("The Vehicle is: \t%8.4f [m] \n", copy_nowHeight.height);

PX4_INFO("The accuracy is: \t%8.4f [%%]\n ", copy_nowHeight.accuracy);

PX4_INFO(" exiting");

return 0;

}

PX4-Autopilot> src> example> 디렉터리에 'how_high_vehicle' 디렉터리를 생성한 후 새로 작성한 프로그램을 'how_high_vehichle.cpp'로 저장한다.

이어서 아래와 같이 CmakeLists.txt 파일을 작성하고 동일한 폴더에 저장한다.

px4_add_module(

MODULE examples__how_high_vehicle

MAIN how_high_vehicle

STACK_MAIN 2000

SRCS

how_high_vehicle.cpp

DEPENDS

)

그다음 아래와 같이 텍스트 파일을 작성한 후 확장자 없이 Kconfig이라는 파일명으로 PX4-Autopilot> src> example> how_high_vehicle 디렉터리에 저장한다.

menuconfig EXAMPLES_HOW_HIGH_VEHICLE
bool "how_high_vehicle"
default n
---help---
Enable how_high_vehicle

이어서 Kconfig key 추가한다.

디렉터리 PX4-Autopilot> boards> px4> sitl과 Pixhawk 4를 사용할 경우 PX4-Autopilot> boards> px4> fmu-v5에서 default.px4board를 열고 아래와 같이 새로 만든 응용 프로그램을 위한 Kconfig key를 추가한다.

CONFIG_EXAMPLES_HOW_HIGH_VEHICLE=y

(설정 방법은 내장된 응용프로그램 생성 및 실행하기 참조)

작성한 프로그램의 결과는 SITL(jMAVSim) 또는 NSH 셸에서 확인 가능하다.

3.1 SITL

픽스호크 소스코드를 다운로드한 디렉터리인 PX4-Autopilot에서 jMAVSim을 실행한다.

그 후 how_high_vehicle를 실행하면 아래와 같이 구독한 토픽의 데이터가 출력된다.

3.2 NSH 셸

먼저 변경사항을 '2. CMakeLists.txt에 추가'에서처럼 픽스호크에 업로드 한다.

그 후 QGC를 실행한 후 MAVLink Console에서 아래의 명령어를 입력하면 작성한 프로그램/모듈을 실행된다.

how_high_vehicle &

지금까지 간단하게 새로운 토픽을 추가하고 발행/구독하는 과정을 알아보았다.

위에서는 프로그램을 매우 단순화해서 작성했는데 더 상세한 프로그램 코드는 픽스호크 홈페이지 Writing your first application을 참조하면 될 것 같다.

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