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【开发环境-PX4飞控算法】搭建PX4联合Matlab和Simulink进行飞控算法设计的仿真环境_simulink px4

作者：IT小白 | 2024-05-27 19:13:55

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simulink px4

搭建PX4联合Matlab和Simulink进行飞控算法设计的仿真环境

本篇文章介绍如何搭建PX4+Matlab+Simulink飞控算法设计联合仿真环境，提供了如何安装所有所需软件的教程。

环境：

MATLAB : R2024a

UAV Toolbox Support Package for PX4 Autopilots : 24.1.1

WSL2 Ubuntu ：22.04 LTS

Windows ：Windows 10 22H2

Python: 3.8.2

PX4 ：1.14.0

安装UAV Toolbox Support Package for PX4 Autopilots硬件支持包

打开Matlab，点击【附加功能】中的【获取附加功能】。

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搜索并安装UAV Toolbox Support Package for PX4 Autopilots硬件支持包。

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在弹出的页面中点击【安装】按钮。

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登陆MATLAB账号后按提示完成安装，最后可以点击【立即设置】进入配置页面。

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也可以点击【稍后设置】，之后通过【管理附加功能】中的UAV Toolbox Support Package for PX4 Autopilots硬件支持包右侧的设置按钮进入。

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安装WSL2（Windows Subsystem for Linux 2）

进入Matlab配置页面后需要先安装WSL2（Windows Subsystem for Linux 2），WSL2可以在Windows计算机上开发PX4飞控。
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点击上方的【link】按钮进入安装教程。

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确保在BIOS中启用了计算机的虚拟化功能。它通常分别被称为“虚拟化技术”、“英特尔VT-x”或“AMD-V”。

以管理员身份打开Windows命令提示符。可以通过在Windows搜索中输入【cmd】，单击【以管理员身份运行】。

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在Windows命令提示符下执行以下命令以安装WSL2。

wsl --install
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安装完成后，重新启动计算机，重启后需要设置Ubuntu系统的名称和密码。

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我这里默认安装的是Ubuntu 20.04版本，但是安装帮助中建议是使用22.04版本，所以我使用以下命令进行升级。

sudo apt update

sudo apt full-upgrade

sudo do-release-upgrade
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还需要安装LSB模块。

sudo apt-get install lsb
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之后在Matlab配置页面点击下方的【link】按钮进入配置教程，主要讲解了如何启动WSL2。

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安装WSL2后Matlab仍卡在配置WSL2页面的解决方法1

官方给出的解决方法如下：

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修改电脑的语音为英语。

在资源管理器地址栏输入%temp%进入，如果有有个名为MW_px4_WSL_distribution.txt的文件，删除它。

再次进入UAV Toolbox Support Package for PX4 Autopilots硬件支持包的配置页面即可。

安装WSL2后Matlab仍卡在配置WSL2页面的解决方法2

在安装完WSL2后，打开Matlab，点击【附加功能】中的【获取附加功能】，通过UAV Toolbox Support Package for PX4 Autopilots硬件支持包右侧的设置按钮重新进入，但是仍然是配置WSL2的页面。

通过单步执行代码发现是软件包内部有一行写错了，位置是C:\ProgramData\MATLAB\SupportPackages\R2024a\toolbox\target\supportpackages\px4+codertarget+pixhawk+hwsetup\WindowsHardwareModule.m文件的第156行。

% If for some reason, we are unable to determine the
% version, set the version as WSL not installed
if installedWSLversion ~= 1 && installedWSLversion ~= 2
    installedWSLversion = 0;
end
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将installedWSLversion = 0改为installedWSLversion = 2即可。

之后在Matlab命令行中运行命令生成P代码。

pcode WindowsHardwareModule.m
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执行完之后再次进入UAV Toolbox Support Package for PX4 Autopilots硬件支持包的配置页面即可。

安装Python 3.8.2

如果没有安装Python 3.8.2，点击【Next】-【Install】安装Python 3.8.2，安装完毕后点击【Next】。

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如果安装了Python 3.8.2，勾选【I have already installed Python 3.8.2】，点击【Next】,选择Python 3.8.2安装位置点击【Validate】进行验证，点击【Next】。

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下载PX4源码

之后需要在WSL2中下载PX4 v1.14.0版本的源码。

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点击上方的【link】按钮进入安装教程。

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打开WSL2，到达用户目录下。

cd ~
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从官网下载最新版本源码固件。

git clone https://github.com/PX4/PX4-Autopilot.git --recursive
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clone成功之后，进入PX4-Autopilot文件夹中。

cd PX4-Autopilot
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PX4-Autopilot里面就是PX4的源码，但是它依赖了很多其他的库，所以此时不完整还不能用，我们需要更新他的依赖。

git submodule update --init --recursive
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下载完PX4源码后Matlab配置页面验证报错找不到文件夹路径的解决办法

下载完PX4源码后，在Matlab配置页面这里点击【Validate】会报错找不到文件夹路径。

通过单步执行代码发现是软件包内部有两处写错了。

位置C:\ProgramData\MATLAB\SupportPackages\R2024a\toolbox\target\supportpackages\px4+codertarget+pixhawk+hwsetup\WindowsHardwareModule.m文件的第84行。

workflowObject.Px4_Base_Dir = ['\\wsl.localhost\', distributionName , strrep(workflowObject.Px4_Base_Dir, '/', filesep)];
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将\\wsl.localhost\改为\\wsl$\即可。

之后在Matlab命令行中运行命令生成P代码。

pcode WindowsHardwareModule.m
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位置C:\ProgramData\MATLAB\SupportPackages\R2024a\toolbox\target\supportpackages\px4+codertarget+pixhawk+hwsetup\HardwareInterface.m文件的第111行。

workflowObject.Px4_Simulink_Module_Dir =fullfile(workflowObject.Px4_Base_Dir,'src','modules','px4_simulink_app');
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改为：

workflowObject.Px4_Simulink_Module_Dir =[workflowObject.Px4_Base_Dir,'\src\modules\px4_simulink_app'];
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之后在Matlab命令行中运行命令生成P代码。

pcode HardwareInterface.m
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之后再次在Matlab配置页面点击【Validate】验证即可。

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安装PX4 Toolchain工具链

之后需要在WSL2中下载安装PX4 Toolchain工具链。

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点击【link】按钮进入安装教程。

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打开WSL2，到达PX4源码目录下包含工具链设置脚本的文件夹。

cd ~/PX4-Autopilot/Tools/setup/
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运行工具链设置脚本。

bash ./ubuntu.sh
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各种依赖环境安装成功之后需要重启WSL系统。

选择使用或禁用PX4源码中的控制模块

之后需要选择使用或禁用PX4源码中的控制模块，如果需要在Simulink中设计飞行控制器算法并替换掉PX4源码中的控制器，那就勾选【Disable multi-copter and fixed-wing controller modules in PX4 Firmware】。

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选择PX4硬件并设置构建对象

之后需要选择PX4硬件并设置构建对象，我这里选择的是【Pixhawk 6c】，构建对象选择【px4_fmu-v6c_default】。

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选择启动脚本的形式

这里需要选择启动脚本的形式，可以选择源码中的rcS文件直接构建到飞控固件中，或者选择rc.txt文件放到SD卡中。

由于之前选择了禁用PX4源码中的控制模块，则在rc.txt文件中会禁用mc_pos_control位置控制模块和mc_att_control姿态控制模块，点击【Next】。

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这里需要将生成的rc.txt文件拷贝到飞控板上的SD卡上。

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点击【link】按钮进入教程。

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在Matlab命令行中运行以下命令进入rc.txt文件所在位置。

cd (fullfile(codertarget.pixhawk.internal.getSpPkgRootDir,'lib','etc'))
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在SD卡根目录下新建一个etc文件夹，然后将rc.txt文件拷贝到这个文件夹下，之后将SD重新插回飞控板即可。

编译PX4固件

之后需要编译PX4固件，点击【Build Firmware】进行编译。

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Matlab配置页面编译PX4固件报错找不到文件夹路径的解决办法

通过单步执行代码发现是软件包内部有一处写错了。

位置C:\ProgramData\MATLAB\SupportPackages\R2024a\toolbox\target\supportpackages\px4+codertarget+pixhawk+hwsetup\WindowsHardwareModule.m文件的第303行。

firmwarePath = obj.convertWin2WSLPath(TargetDir);
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改为：

firmwarePath = '~/PX4-Autopilot';
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之后在Matlab命令行中运行命令生成P代码。

pcode WindowsHardwareModule.m
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之后再次在Matlab配置页面点击【Build Firmware】编译即可，耐心等待一段时间后Matlab命令行显示编译完成。

Memory region         Used Size  Region Size  %age Used
        ITCM_RAM:          0 GB        64 KB      0.00%
           FLASH:     1838540 B      1920 KB     93.51%
       DTCM1_RAM:          0 GB        64 KB      0.00%
       DTCM2_RAM:          0 GB        64 KB      0.00%
        AXI_SRAM:       61480 B       512 KB     11.73%
           SRAM1:          0 GB       128 KB      0.00%
           SRAM2:          0 GB       128 KB      0.00%
           SRAM3:          0 GB        32 KB      0.00%
           SRAM4:          0 GB        64 KB      0.00%
          BKPRAM:          0 GB         4 KB      0.00%
[1084/1085] Generating ../../px4_fmu-v6c_default.bin
[1085/1085] Creating /home/hccwb/PX4-Autopilot/build/px4_fmu-v6c_default/px4_fmu-v6c_default.px4
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