Compare commits
5
Commits
b720bb6ffd
..
lunu
| Author | SHA1 | Date | |
|---|---|---|---|
|
|
5075d99ad6 | ||
|
|
3e6490d07f | ||
|
|
ea7774eb9e | ||
|
|
0e7070b412 | ||
|
|
75d9d260e1 |
@@ -0,0 +1,635 @@
|
||||
from machine import UART
|
||||
import time
|
||||
import struct
|
||||
import gc
|
||||
|
||||
# =========================================================
|
||||
# ESP32 / MicroPython:UAV 端 XBee <-> Flight Controller Bridge
|
||||
# Packet-size TDMA + DONE + SYSID / GCS address 自動學習版
|
||||
#
|
||||
# 本版已刪除「一般 DISC / 強制 DSCF」雙模式。
|
||||
# 現在只保留一種 discovery 封包,名稱統一叫 DISC。
|
||||
#
|
||||
# 重要:
|
||||
# - DISC 的功能等同於原本的 DSCF,也就是「強制 discovery」。
|
||||
# - UAV 收到 DISC 後,只要已知 MY_SYSID 與 DEST_64,就會重新回 HELO。
|
||||
# - 若收到 DISC 時 MY_SYSID 尚未學到,會設定 DISC_PENDING;
|
||||
# 之後一旦從飛控 MAVLink 學到 SYSID,就自動補送 HELO。
|
||||
#
|
||||
# 封包格式:
|
||||
# GCS -> UAV:
|
||||
# DISC
|
||||
# POLL + target_sysid(1) + grant_bytes(2)
|
||||
# COMM / RTK broadcast downlink bytes
|
||||
#
|
||||
# UAV -> GCS:
|
||||
# HELO + sysid(1)
|
||||
# DONE + sysid(1) + sent_len(2) + remain_len(2)
|
||||
#
|
||||
# 注意:
|
||||
# - HELO 不帶 remain。
|
||||
# - DONE 保留 remain。
|
||||
# - MY_SYSID 不寫死,由飛控 MAVLink 自動學。
|
||||
# - DEST_64 不寫死,由 DISC 的 XBee 0x90 src64 自動學。
|
||||
# - POLL 只負責 TDMA 授權;COMM / RTK 直接 forward。
|
||||
# =========================================================
|
||||
|
||||
|
||||
# ================= 設定區 =================
|
||||
FC_BAUDRATE = 115200
|
||||
XB_BAUDRATE = 115200
|
||||
|
||||
DEST_64 = None
|
||||
MY_SYSID = None
|
||||
|
||||
SYSID_LEARN_CONFIRM_COUNT = 3
|
||||
_sysid_candidate = None
|
||||
_sysid_candidate_count = 0
|
||||
|
||||
# 若收到 DISC 時還沒學到 MY_SYSID,就先記住。
|
||||
# 等之後從 FC MAVLink 學到 MY_SYSID 後,自動補送 HELO。
|
||||
DISC_PENDING = False
|
||||
|
||||
XBEE_MAX_PAYLOAD = 100
|
||||
|
||||
# Discovery:只保留 DISC;功能等同原本 DSCF,收到後強制回 HELO。
|
||||
DISC_MAGIC = b'DISC'
|
||||
|
||||
# UAV -> GCS hello:
|
||||
# HELO + sysid(1)
|
||||
HELLO_MAGIC = b'HELO'
|
||||
|
||||
HELLO_MIN_INTERVAL_MS = 1000
|
||||
_last_hello_ms = 0
|
||||
|
||||
# 保留此變數只作狀態記錄;本版 DISC 會 force=True,所以不會被 HELLO_SENT 擋掉。
|
||||
HELLO_SENT = False
|
||||
|
||||
POLL_MAGIC = b'POLL'
|
||||
DEFAULT_GRANT_BYTES = 600
|
||||
|
||||
DONE_MAGIC = b'DONE'
|
||||
|
||||
MAX_BUF_SIZE = 6144
|
||||
READ_FC_BYTES = 250
|
||||
|
||||
FC_UART_ID = 1
|
||||
FC_TX_PIN = 32
|
||||
FC_RX_PIN = 33
|
||||
|
||||
XB_UART_ID = 2
|
||||
XB_TX_PIN = 25
|
||||
XB_RX_PIN = 26
|
||||
# =========================================
|
||||
|
||||
|
||||
uart_fc = UART(FC_UART_ID, baudrate=FC_BAUDRATE, tx=FC_TX_PIN, rx=FC_RX_PIN, rxbuf=4096)
|
||||
uart_xb = UART(XB_UART_ID, baudrate=XB_BAUDRATE, tx=XB_TX_PIN, rx=XB_RX_PIN, rxbuf=4096)
|
||||
|
||||
tx_buf = bytearray() # FC -> GCS 等待 TDMA poll 的 MAVLink stream
|
||||
rx_buf = bytearray() # XBee API frame parser buffer
|
||||
|
||||
|
||||
# =========================================================
|
||||
# 基本工具函式
|
||||
# =========================================================
|
||||
|
||||
def get_checksum(data):
|
||||
return 0xFF - (sum(data) & 0xFF)
|
||||
|
||||
|
||||
def is_valid_addr64(addr):
|
||||
if addr is None:
|
||||
return False
|
||||
if len(addr) != 8:
|
||||
return False
|
||||
if addr == b'\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00':
|
||||
return False
|
||||
return True
|
||||
|
||||
|
||||
def learn_dest64_from_src64(src64):
|
||||
"""
|
||||
UAV 收到 GCS 的 XBee 0x90 frame 時,
|
||||
0x90 裡面的 src64 就是 GCS / coordinator XBee 的 64-bit address。
|
||||
"""
|
||||
global DEST_64
|
||||
global HELLO_SENT
|
||||
global DISC_PENDING
|
||||
|
||||
if not is_valid_addr64(src64):
|
||||
return False
|
||||
|
||||
src64 = bytes(src64)
|
||||
|
||||
if DEST_64 is None:
|
||||
DEST_64 = src64
|
||||
HELLO_SENT = False
|
||||
return True
|
||||
|
||||
if DEST_64 != src64:
|
||||
DEST_64 = src64
|
||||
HELLO_SENT = False
|
||||
DISC_PENDING = False
|
||||
return True
|
||||
|
||||
return False
|
||||
|
||||
|
||||
def build_api_tx_frame(payload):
|
||||
"""
|
||||
建立 XBee API frame type 0x10,把 payload 送到 DEST_64。
|
||||
若 DEST_64 尚未學到,回傳 None。
|
||||
"""
|
||||
if DEST_64 is None:
|
||||
return None
|
||||
|
||||
frame_content = bytearray()
|
||||
frame_content.append(0x10)
|
||||
frame_content.append(0x00)
|
||||
frame_content.extend(DEST_64)
|
||||
frame_content.extend(b'\xFF\xFE')
|
||||
frame_content.append(0x00)
|
||||
frame_content.append(0x00)
|
||||
frame_content.extend(payload)
|
||||
|
||||
length = len(frame_content)
|
||||
|
||||
packet = bytearray()
|
||||
packet.append(0x7E)
|
||||
packet.append((length >> 8) & 0xFF)
|
||||
packet.append(length & 0xFF)
|
||||
packet.extend(frame_content)
|
||||
packet.append(get_checksum(frame_content))
|
||||
|
||||
return packet
|
||||
|
||||
|
||||
def send_to_xbee_chunked(payload):
|
||||
"""
|
||||
把 payload 依 XBEE_MAX_PAYLOAD 切成多個 XBee API TX frame 送出。
|
||||
"""
|
||||
if DEST_64 is None:
|
||||
return False
|
||||
|
||||
total_len = len(payload)
|
||||
sent_len = 0
|
||||
|
||||
while sent_len < total_len:
|
||||
end_len = min(sent_len + XBEE_MAX_PAYLOAD, total_len)
|
||||
chunk = payload[sent_len:end_len]
|
||||
sent_len = end_len
|
||||
|
||||
pkt = build_api_tx_frame(chunk)
|
||||
if pkt is None:
|
||||
return False
|
||||
|
||||
uart_xb.write(pkt)
|
||||
time.sleep_ms(1)
|
||||
|
||||
return True
|
||||
|
||||
|
||||
# =========================================================
|
||||
# HELO / DONE 回報
|
||||
# =========================================================
|
||||
|
||||
def send_hello_report(force=False):
|
||||
"""
|
||||
UAV 回報自己存在:
|
||||
HELO + MY_SYSID
|
||||
|
||||
本版 DISC 預設以 force=True 呼叫,因此每次收到 DISC 都會重新回 HELO。
|
||||
"""
|
||||
global _last_hello_ms
|
||||
global HELLO_SENT
|
||||
|
||||
if MY_SYSID is None:
|
||||
return False
|
||||
if DEST_64 is None:
|
||||
return False
|
||||
|
||||
if HELLO_SENT and not force:
|
||||
return False
|
||||
|
||||
now = time.ticks_ms()
|
||||
if not force:
|
||||
if time.ticks_diff(now, _last_hello_ms) < HELLO_MIN_INTERVAL_MS:
|
||||
return False
|
||||
|
||||
payload = HELLO_MAGIC + struct.pack('>B', MY_SYSID)
|
||||
pkt = build_api_tx_frame(payload)
|
||||
if pkt is None:
|
||||
return False
|
||||
|
||||
uart_xb.write(pkt)
|
||||
_last_hello_ms = now
|
||||
HELLO_SENT = True
|
||||
|
||||
time.sleep_ms(1)
|
||||
return True
|
||||
|
||||
|
||||
def try_send_pending_hello():
|
||||
"""
|
||||
若先收到 DISC、後學到 MY_SYSID,這裡會自動補送 HELO。
|
||||
"""
|
||||
global DISC_PENDING
|
||||
|
||||
if DISC_PENDING and MY_SYSID is not None and DEST_64 is not None:
|
||||
delay_ms = 20 + (((MY_SYSID * 37) + (time.ticks_ms() & 0xFF)) % 180)
|
||||
time.sleep_ms(delay_ms)
|
||||
|
||||
if send_hello_report(force=True):
|
||||
DISC_PENDING = False
|
||||
|
||||
|
||||
def send_done_report(sent_len, remain_len):
|
||||
"""
|
||||
DONE payload:
|
||||
b'DONE' + sysid(1) + sent_len(2) + remain_len(2)
|
||||
"""
|
||||
if MY_SYSID is None:
|
||||
return False
|
||||
if DEST_64 is None:
|
||||
return False
|
||||
|
||||
if sent_len > 65535:
|
||||
sent_len = 65535
|
||||
if remain_len > 65535:
|
||||
remain_len = 65535
|
||||
|
||||
payload = DONE_MAGIC + struct.pack('>BHH', MY_SYSID, sent_len, remain_len)
|
||||
pkt = build_api_tx_frame(payload)
|
||||
if pkt is None:
|
||||
return False
|
||||
|
||||
uart_xb.write(pkt)
|
||||
time.sleep_ms(1)
|
||||
return True
|
||||
|
||||
|
||||
# =========================================================
|
||||
# MAVLink frame 解析與 MY_SYSID 自動學習
|
||||
# =========================================================
|
||||
|
||||
def find_first_mavlink_magic(buf):
|
||||
pos_fe = buf.find(b'\xFE')
|
||||
pos_fd = buf.find(b'\xFD')
|
||||
|
||||
if pos_fe == -1:
|
||||
return pos_fd
|
||||
if pos_fd == -1:
|
||||
return pos_fe
|
||||
return pos_fe if pos_fe < pos_fd else pos_fd
|
||||
|
||||
|
||||
def mavlink_frame_length(buf, start_idx):
|
||||
if start_idx >= len(buf):
|
||||
return None
|
||||
|
||||
magic = buf[start_idx]
|
||||
|
||||
if magic == 0xFE:
|
||||
if len(buf) - start_idx < 2:
|
||||
return None
|
||||
payload_len = buf[start_idx + 1]
|
||||
total_len = payload_len + 8
|
||||
if len(buf) - start_idx < total_len:
|
||||
return None
|
||||
return total_len
|
||||
|
||||
if magic == 0xFD:
|
||||
if len(buf) - start_idx < 3:
|
||||
return None
|
||||
payload_len = buf[start_idx + 1]
|
||||
incompat_flags = buf[start_idx + 2]
|
||||
signed = (incompat_flags & 0x01) != 0
|
||||
total_len = payload_len + 12 + (13 if signed else 0)
|
||||
if len(buf) - start_idx < total_len:
|
||||
return None
|
||||
return total_len
|
||||
|
||||
return None
|
||||
|
||||
|
||||
def get_mavlink_sysid(buf, start_idx):
|
||||
if start_idx >= len(buf):
|
||||
return None
|
||||
|
||||
magic = buf[start_idx]
|
||||
|
||||
if magic == 0xFE:
|
||||
if len(buf) - start_idx >= 6:
|
||||
return buf[start_idx + 3]
|
||||
|
||||
if magic == 0xFD:
|
||||
if len(buf) - start_idx >= 10:
|
||||
return buf[start_idx + 5]
|
||||
|
||||
return None
|
||||
|
||||
|
||||
def learn_my_sysid_from_tx_buf():
|
||||
"""
|
||||
從 FC -> ESP32 的 tx_buf 中找完整 MAVLink frame,
|
||||
並自動學習飛控的 MAVLink SYSID。
|
||||
|
||||
若更改飛控 SYSID,建議重新上電 ESP32,讓 MY_SYSID 重新學習。
|
||||
"""
|
||||
global MY_SYSID
|
||||
global _sysid_candidate
|
||||
global _sysid_candidate_count
|
||||
global HELLO_SENT
|
||||
global tx_buf
|
||||
|
||||
# 已經學到 SYSID 後,不再掃 tx_buf,減少 ESP32 運算量
|
||||
if MY_SYSID is not None:
|
||||
return
|
||||
|
||||
if len(tx_buf) == 0:
|
||||
return
|
||||
|
||||
idx = 0
|
||||
checked = 0
|
||||
|
||||
while idx < len(tx_buf) and checked < 8:
|
||||
sub = tx_buf[idx:]
|
||||
rel_start = find_first_mavlink_magic(sub)
|
||||
if rel_start == -1:
|
||||
return
|
||||
|
||||
start = idx + rel_start
|
||||
frame_len = mavlink_frame_length(tx_buf, start)
|
||||
if frame_len is None:
|
||||
return
|
||||
|
||||
sysid = get_mavlink_sysid(tx_buf, start)
|
||||
|
||||
if sysid is not None and sysid > 0:
|
||||
if _sysid_candidate == sysid:
|
||||
_sysid_candidate_count += 1
|
||||
else:
|
||||
_sysid_candidate = sysid
|
||||
_sysid_candidate_count = 1
|
||||
|
||||
if _sysid_candidate_count >= SYSID_LEARN_CONFIRM_COUNT:
|
||||
MY_SYSID = _sysid_candidate
|
||||
HELLO_SENT = False
|
||||
return
|
||||
|
||||
idx = start + frame_len
|
||||
checked += 1
|
||||
|
||||
|
||||
# =========================================================
|
||||
# tx_buf MAVLink frame 取出與裁切
|
||||
# =========================================================
|
||||
|
||||
def pop_mavlink_frames_by_quota(quota_bytes):
|
||||
global tx_buf
|
||||
|
||||
if quota_bytes <= 0 or len(tx_buf) == 0:
|
||||
return b''
|
||||
|
||||
start = find_first_mavlink_magic(tx_buf)
|
||||
if start == -1:
|
||||
tx_buf = bytearray()
|
||||
return b''
|
||||
|
||||
if start > 0:
|
||||
tx_buf = tx_buf[start:]
|
||||
|
||||
out = bytearray()
|
||||
|
||||
while len(tx_buf) > 0:
|
||||
if tx_buf[0] not in (0xFE, 0xFD):
|
||||
start = find_first_mavlink_magic(tx_buf)
|
||||
if start == -1:
|
||||
tx_buf = bytearray()
|
||||
break
|
||||
tx_buf = tx_buf[start:]
|
||||
|
||||
frame_len = mavlink_frame_length(tx_buf, 0)
|
||||
if frame_len is None:
|
||||
break
|
||||
|
||||
if len(out) > 0 and (len(out) + frame_len) > quota_bytes:
|
||||
break
|
||||
|
||||
if len(out) == 0 and frame_len > quota_bytes:
|
||||
out.extend(tx_buf[:frame_len])
|
||||
tx_buf = tx_buf[frame_len:]
|
||||
break
|
||||
|
||||
out.extend(tx_buf[:frame_len])
|
||||
tx_buf = tx_buf[frame_len:]
|
||||
|
||||
if len(out) >= quota_bytes:
|
||||
break
|
||||
|
||||
return bytes(out)
|
||||
|
||||
|
||||
def trim_tx_buffer_if_needed():
|
||||
global tx_buf
|
||||
|
||||
if len(tx_buf) <= MAX_BUF_SIZE:
|
||||
return
|
||||
|
||||
target_size = MAX_BUF_SIZE // 2
|
||||
|
||||
while len(tx_buf) > target_size:
|
||||
start = find_first_mavlink_magic(tx_buf)
|
||||
if start == -1:
|
||||
tx_buf = bytearray()
|
||||
return
|
||||
|
||||
if start > 0:
|
||||
tx_buf = tx_buf[start:]
|
||||
continue
|
||||
|
||||
frame_len = mavlink_frame_length(tx_buf, 0)
|
||||
if frame_len is None:
|
||||
if len(tx_buf) > target_size:
|
||||
tx_buf = tx_buf[-target_size:]
|
||||
return
|
||||
|
||||
tx_buf = tx_buf[frame_len:]
|
||||
|
||||
|
||||
def flush_tx_buffer(grant_bytes):
|
||||
global tx_buf
|
||||
|
||||
# DEST_64 未學到時不能送資料,保留防護避免先 pop tx_buf 造成資料遺失
|
||||
if DEST_64 is None:
|
||||
return
|
||||
|
||||
if grant_bytes <= 0:
|
||||
send_done_report(0, len(tx_buf))
|
||||
return
|
||||
|
||||
data_to_send = pop_mavlink_frames_by_quota(grant_bytes)
|
||||
sent_len = len(data_to_send)
|
||||
|
||||
if sent_len > 0:
|
||||
send_to_xbee_chunked(data_to_send)
|
||||
|
||||
send_done_report(sent_len, len(tx_buf))
|
||||
|
||||
|
||||
# =========================================================
|
||||
# GCS control payload 解析
|
||||
# =========================================================
|
||||
|
||||
def parse_poll_payload(real_data):
|
||||
if not real_data.startswith(POLL_MAGIC):
|
||||
return None, None
|
||||
|
||||
if len(real_data) == 5:
|
||||
return real_data[4], DEFAULT_GRANT_BYTES
|
||||
|
||||
if len(real_data) == 7:
|
||||
target_sysid = real_data[4]
|
||||
grant_bytes = (real_data[5] << 8) | real_data[6]
|
||||
return target_sysid, grant_bytes
|
||||
|
||||
return None, None
|
||||
|
||||
|
||||
def is_discovery_payload(real_data):
|
||||
return real_data.startswith(DISC_MAGIC)
|
||||
|
||||
|
||||
# =========================================================
|
||||
# XBee API RX parser
|
||||
# =========================================================
|
||||
|
||||
def process_xbee_buffer():
|
||||
global rx_buf
|
||||
global DISC_PENDING
|
||||
|
||||
while True:
|
||||
start_pos = rx_buf.find(b'\x7E')
|
||||
if start_pos == -1:
|
||||
rx_buf = bytearray()
|
||||
return
|
||||
|
||||
if start_pos > 0:
|
||||
rx_buf = rx_buf[start_pos:]
|
||||
|
||||
if len(rx_buf) < 3:
|
||||
return
|
||||
|
||||
pkt_len = (rx_buf[1] << 8) | rx_buf[2]
|
||||
total_len = pkt_len + 4
|
||||
|
||||
if pkt_len > 300:
|
||||
rx_buf = rx_buf[1:]
|
||||
continue
|
||||
|
||||
if len(rx_buf) < total_len:
|
||||
return
|
||||
|
||||
packet = rx_buf[3:3 + pkt_len]
|
||||
checksum_recv = rx_buf[3 + pkt_len]
|
||||
|
||||
if get_checksum(packet) == checksum_recv:
|
||||
if len(packet) > 0 and packet[0] == 0x90:
|
||||
# XBee Receive Packet 0x90:
|
||||
# packet = 90 | src64(8) | src16(2) | options(1) | RF data
|
||||
if len(packet) >= 12:
|
||||
src64 = bytes(packet[1:9])
|
||||
real_data = packet[12:]
|
||||
|
||||
# -------------------------------------------------
|
||||
# DISC:本版唯一 discovery 封包。
|
||||
# 功能等同原本 DSCF:收到後強制回 HELO。
|
||||
# -------------------------------------------------
|
||||
if is_discovery_payload(real_data):
|
||||
learn_dest64_from_src64(src64)
|
||||
learn_my_sysid_from_tx_buf()
|
||||
|
||||
if MY_SYSID is not None and DEST_64 is not None:
|
||||
delay_ms = 20 + (((MY_SYSID * 37) + (time.ticks_ms() & 0xFF)) % 180)
|
||||
time.sleep_ms(delay_ms)
|
||||
send_hello_report(force=True)
|
||||
DISC_PENDING = False
|
||||
else:
|
||||
DISC_PENDING = True
|
||||
|
||||
else:
|
||||
# -------------------------------------------------
|
||||
# 判斷是不是 POLL
|
||||
# -------------------------------------------------
|
||||
target_sysid, grant_bytes = parse_poll_payload(real_data)
|
||||
|
||||
if target_sysid is not None:
|
||||
# POLL 只負責 TDMA 授權;DISC 已負責 GCS address / SYSID 學習
|
||||
if MY_SYSID is not None and target_sysid == MY_SYSID:
|
||||
flush_tx_buffer(grant_bytes)
|
||||
|
||||
else:
|
||||
# COMM / RTK / 一般 GCS broadcast 下行資料
|
||||
# DISC 與 POLL 已經在前面處理掉,剩下資料直接轉給 FC / RTK module
|
||||
uart_fc.write(real_data)
|
||||
|
||||
rx_buf = rx_buf[total_len:]
|
||||
|
||||
else:
|
||||
rx_buf = rx_buf[1:]
|
||||
|
||||
|
||||
# =========================================================
|
||||
# 初始清理
|
||||
# =========================================================
|
||||
|
||||
try:
|
||||
gc.collect()
|
||||
except Exception:
|
||||
pass
|
||||
|
||||
|
||||
# =========================================================
|
||||
# 主迴圈
|
||||
# =========================================================
|
||||
|
||||
while True:
|
||||
try:
|
||||
# -------------------------------------------------
|
||||
# FC -> ESP32 tx buffer
|
||||
# -------------------------------------------------
|
||||
if uart_fc.any():
|
||||
data = uart_fc.read(READ_FC_BYTES)
|
||||
if data:
|
||||
tx_buf.extend(data)
|
||||
|
||||
learn_my_sysid_from_tx_buf()
|
||||
try_send_pending_hello()
|
||||
trim_tx_buffer_if_needed()
|
||||
|
||||
# -------------------------------------------------
|
||||
# XBee -> ESP32
|
||||
# -------------------------------------------------
|
||||
if uart_xb.any():
|
||||
chunk = uart_xb.read()
|
||||
if chunk:
|
||||
rx_buf.extend(chunk)
|
||||
|
||||
process_xbee_buffer()
|
||||
|
||||
time.sleep_ms(1)
|
||||
|
||||
except MemoryError:
|
||||
tx_buf = bytearray()
|
||||
rx_buf = bytearray()
|
||||
|
||||
try:
|
||||
gc.collect()
|
||||
except Exception:
|
||||
pass
|
||||
|
||||
time.sleep_ms(10)
|
||||
|
||||
except Exception:
|
||||
time.sleep_ms(2)
|
||||
+949
-236
File diff suppressed because it is too large
Load Diff
Reference in New Issue
Block a user