MAVLink协议

1. MAVLink v2 协议

MAVLink协议格式文档：Packet Serialization

1.1. MAVLink协议格式重要字段

MAVPACKED(
typedef struct __mavlink_message {
    uint16_t checksum;      ///< sent at end of packet
    uint8_t magic;          ///< protocol magic marker
    uint8_t len;            ///< Length of payload
    uint8_t incompat_flags; ///< flags that must be understood
    uint8_t compat_flags;   ///< flags that can be ignored if not understood
    uint8_t seq;            ///< Sequence of packet
    uint8_t sysid;          ///< ID of message sender system/aircraft
    uint8_t compid;         ///< ID of the message sender component
    uint32_t msgid:24;      ///< ID of message in payload
    uint64_t payload64[(MAVLINK_MAX_PAYLOAD_LEN+MAVLINK_NUM_CHECKSUM_BYTES+7)/8];
    uint8_t ck[2];          ///< incoming checksum bytes
    uint8_t signature[MAVLINK_SIGNATURE_BLOCK_LEN];
}) mavlink_message_t;

• System ID：系统ID(sysid)，用于区分不同的无人机，标示发送者的sisid；
• Component ID：组件ID(compid)，用于区分无人机的不同模块，标示发送者的compid；
• Message ID：消息ID(msgid)，用于区分不同的消息类型，不同类型消息(GPS数据、遥测信息、飞行控制指令等)，需要再次解析payload得到有意义的消息体；
• sequence number：序列号(seq)，用于统计数据包丢失；

1.1.1. LinkId

LinkId位于signature的第一个字节，在多链路通信系统中（如wifi，4G，卫星通信）用于区分不同的物理链路，可用于该链路信号质量检测及调整。

1.1.2. 时间同步

MAVLink要求所有节点设备的时间同步，以保证消息的顺序性。mavlink（一）帧格式和特性

1.2. MAVLink协议解析

参照ardupilot仓库代码相关解析，handle_xxx等成员方法，例如GCS_MAVLINK_Copter::handle_message(const mavlink_message_t &msg)。

void GCS_MAVLINK_Copter::handle_message(const mavlink_message_t &msg)
{

    switch (msg.msgid) {
#if MODE_GUIDED_ENABLED
    case MAVLINK_MSG_ID_SET_ATTITUDE_TARGET:
        handle_message_set_attitude_target(msg);
        break;
    case MAVLINK_MSG_ID_SET_POSITION_TARGET_LOCAL_NED:
        handle_message_set_position_target_local_ned(msg);
        break;
    case MAVLINK_MSG_ID_SET_POSITION_TARGET_GLOBAL_INT:
        handle_message_set_position_target_global_int(msg);
        break;
#endif
#if AP_TERRAIN_AVAILABLE
    case MAVLINK_MSG_ID_TERRAIN_DATA:
    case MAVLINK_MSG_ID_TERRAIN_CHECK:
        copter.terrain.handle_data(chan, msg);
        break;
#endif
#if TOY_MODE_ENABLED
    case MAVLINK_MSG_ID_NAMED_VALUE_INT:
        copter.g2.toy_mode.handle_message(msg);
        break;
#endif
    default:
        GCS_MAVLINK::handle_message(msg);
        break;
    }
}

2. MAVLink 消息

2.1. MAVLink 消息类型

MAVLink不同消息类型，分配有不同的msgid，与msgid相应的，带有不同的子数据结构，以进行二次解析获取该类型消息的内容。常见消息类型有：

• 心跳消息（Heartbeat）：用于定期确认系统是否在线，并报告系统状态(如飞行模式、硬件状态等)。
• 遥测数据（Telemetry）：包括飞行数据、传感器数据、GPS位置、飞行状态等。
• 控制指令：如起飞、降落、飞行模式切换等控制命令。
• 传感器数据：包括加速度、陀螺仪、磁力计、气压计、GPS等传感器采集的数据。
• 状态报告：如电池电量、飞行器姿态、航向等系统状态信息。
• 日志和错误报告：用于记录系统日志信息，如飞行轨迹、错误码、事件日志等。

2.2. MAVLink消息的广播与路由

有些类型的消息，包(packet)中包含target_system、target_component。如果target_system和target_component不为0，则该消息是定向发送给特定系统或组件的。target_system如果为0，则为广播消息，所有在线的系统都会收到这个消息。target_component如果为0，则为广播消息，同一个系统内的所有在线的组件都会收到这个消息。

飞控器的消息的路由，由类MAVLink_routing处理。在内部，在接收到消息之后，根据发送方的sysid、compid，会存储一个channel（IP/PORT，串口号等）与(target_system, target_component)的映射。

具体路由的规则见ArduPilot Development Site – MAVLink Routing in ArduPilot，以及MAVLink Developer Guide – Routing。

2.3. MAVLink 消息的确认与重传

MAVLink协议支持消息的确认与重传机制。发送方在发送消息后，会等待接收方的确认响应。如果在一定时间内没有收到确认响应，发送方会重新发送该消息，直到收到确认或达到最大重试次数。