Crazyflie笔记五: CRTP 实时通信协议（一）（转）

源：Crazyflie笔记五: CRTP 实时通信协议（一）

这里详细介绍了 Crazyflie 的 CRTP实时通信协议的相关内容，由于内容很长，分几篇博文来讲述。这里是第一节内容。欢迎交流：30175224@qq.com。新浪长沙@WalkAnt，转载本博客文章，请注明出处，谢谢。

7.1 CRTP通信包

英文参考：http://wiki.bitcraze.se/projects:crazyflie:firmware:comm_protocol

CRTP是Crazyflie的通信协议（Crazy RealTime Protocol）。该协议分3层。

第一层：CRTP Link。负责在PC与Crazyflie之间传输数据包。主要处理包长度，包错误信息。

第二层：CRTP Packet handling。将数据包传递给相应的飞行器子系统和PC控制软件。

第三层：Application/ports。代表发送和接受数据包的相应子系统。

1、数据通道

CRTP Link层对应的数据通道：

UART link	主要用于早期开发。
USB link	micro USB端口。
radio link	主要使用2.4 GHz NordicSemi的nRF24L01芯片。

2、数据端口

当前端口分配：

端口号 Port	数据端口	用途
0	Console	Console 采用consoleprintf函数可以将调试信息输出到PC端。
2	Parameters	读写Crazyflie参数，这些参数在源码中用宏来表示。
3	Commander	发送roll\pitch\yaw\thrust控制指令。
5	Log	设置日志变量，这些日志变量将会以指定的周期发送。日志变量在源码中用宏来表示。
14	Client-side debugging	用于调试PC端UI界面程序，只针对Crazyflie Python API。
15	Link layer	用于控制和访问通信链路层

A) 关于console数据端口:

英文参考：http://wiki.bitcraze.se/projects:crazyflie:firmware:console

Console 采用consoleprintf函数可以将调试信息输出到PC端。

Console端口用于Crazyflie飞行器向PC机单向打印信息，采用consoleprintf函数。飞行器端的console缓存长度为31个字节（0-30），当以下任一条件满足则发送。

1）输出缓存满31字节，字符串则自动发送到PC机；

2）字符串带\n或者\r，也触发字符串发送；

3）调用flush命令也会发送。

B) 关于Commander数据端口

英文参考：http://wiki.bitcraze.se/projects:crazyflie:crtp:commander

Commander端口，用来发送roll\pitch\yaw\thrust控制指令。一旦通信连接建立，这些roll\pitch\yaw\thrust数据包将被发送，这些值将会不断更新。

Name	Byte	Size	Type	Comment
Roll	0-3	4	float	Roll值
Pitch	4-7	4	float	Pitch值
Yaw	8-11	4	float	Yaw值
Thrust	12-13	2	uint16_t	Thrust值

C) 关于LOG数据端口

英文参考：http://wiki.bitcraze.se/projects:crazyflie:firmware:log#communication_protocol

LOG数据端口就是用来在Crazyflie飞行期间，实时将log数据传回PC端显示。每一个日志变量都属于一个group组，并有一个name名字。

在log.h源码中，日志变量通过一系列宏指令来定义。所有的日志变量都被定义在一个log group组里，例如：

LOG_GROUP_START(stabilizer)

LOG_ADD(LOG_FLOAT, roll, &eulerRollActual)

LOG_ADD(LOG_FLOAT, pitch, &eulerPitchActual)

LOG_ADD(LOG_FLOAT, yaw, &eulerYawActual)

LOG_GROUP_STOP(stabilizer)

宏	用法
LOG_GROUP_START(grp_name)	开始一个log group的定义，其中grp_name为组名
LOG_GROUP_STOP(grp_name)	停止一个log group的定义
LOG_ADD(type, name, address)	添加一个log变量。 type 是变量类型； name 是发送到地面站的变量名字； address 是源码中真实变量的地址。

日志变量的变量类型，列举如下：

类型定义	对应的C99变量类型	说明
LOG_UINT8	uint8_t
LOG_UINT16	uint16_t
LOG_UINT32	uint32_t
LOG_INT8	int8_t
LOG_INT16	int16_t
LOG_INT32	int32_t
LOG_FLOAT	float	IEEE 754 binary32 (single precision float)
LOG_FP16	N/A?	IEEE 754 binary16, intended for log report only (not in memory)

3、CRTP通信包的结构

CRTP数据包，由一个8-bit header头，和0-30数据字节组成。

bit 7	bit 6	bit 5	bit 4	bit 3	bit 2	bit 1	bit 0
目标数据端口 Port 例：Log=5; Commander= 3 ; Parameters=2				Res 保留		目标通道 Channel
DATA 0
DATA1
…
…
DATA30

目标数据端口，指的是通信子系统。通信子系统可以是Console、Parameters、Commander、Log、Client-side debugging、Link layer等等。

4、物理接口层

下面所讲述的数据通信包适用于有线和无线传输。但是数据包大小为31字节，所以无线传输时最好将所有数据能够完整放在一个数据包以内传输。

对于无线传输接口，会增加额外的CRC数据头。对于串口的参数配置为，波特率115200,8N1。CRTP数据包格式如下。

bit 7	bit 6	bit 5	bit 4	bit 3	bit 2	bit 1	bit 0
0xAA
0xAA
目标数据端口 Port 例：Log=5; Commander= 3 ; Parameters=2				Res 保留		目标通道 Channel
Packet length 数据字节长度（DATA长度）
DATA 0
DATA1
…
…
DATA30
Cksum 校验码

进一步的解释如下：

0xAA

Header

数据头

Length

数据长度

Data0…………………….Data30

Cksum

举例如下：

例1：Commander命令：

0xaa 0xaa 0x30 0x0e 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x3e

其中：0x30表示Commander命令；0x0e表示数据长度为14字节。

例2：数据链路ping指令（类似以太网ping指令）

--> 0xaa 0xaa 0xf0 0x01 0x01 0xf2 # Sent to the copter 发往copter飞行器

<-- 0xaa 0xaa 0xf0 0x01 0x01 0xf2 # Received from the copter 接收自飞行器

其中0xf0表示用于控制和访问通信链路层的link layer数据端口命令。0x01表示数据长度1个字节。

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