ArduPilot 概述
目的和范围
ArduPilot 是一款开源自动驾驶软件系统，旨在控制包括多旋翼飞行器、固定翼飞机、地面车辆、潜艇和天线跟踪器在内的无人驾驶车辆。本文档提供了 ArduPilot 代码库的高级架构概述，重点介绍支撑所有车辆类型的基本系统组织、组件关系和设计模式。
本概述涵盖以下内容：
- 模块化架构将车辆专用应用程序与共享库分离
- 继承层次结构和基类使得代码能够在不同车辆类型之间重用。
- 核心子系统包括控制、导航、通信和安全系统
- 构建流程和测试基础设施
有关各个子系统的具体详细信息，后续会陆续推出。
高级系统架构
ArduPilot 由三个主要层组成：车辆应用程序、共享库和开发基础设施。特定于车辆的应用程序（ArduCopter、ArduPlane 等）继承自一个通用基类，并使用一组共享库来实现控制算法、传感器融合、通信协议和安全系统。
系统组织
图 1：ArduPilot 系统架构 - 车辆应用程序继承自 AP_Vehicle 并使用共享的控制、传感器、通信和安全库
车辆类别层级
所有车辆类型都继承自基AP_Vehicle类，该基类提供通用功能，包括参数系统、调度器、串行管理和 HAL（硬件抽象层）回调。车辆特定的实现会重写虚方法来提供自定义行为。
图 2：车辆继承层次结构 - 所有车辆均继承自 AP_Vehicle 并实现车辆特定的飞行模式
该类Copter（定义于ArduCopter/Copter.h181包含对所有主要子系统的引用：
flightmode- 当前活动模式（指向模式对象的指针）attitude_control- 姿态控制器实例pos_control- 位置控制器实例wp_nav- 航点导航控制器motors- 电机混合和输出ahrs姿态和航向参考系统
核心执行模型
ArduPilot 使用协作式多任务调度器，以指定的速率执行任务。主执行流程遵循 HAL 回调模式，setup()在启动时调用一次，之后loop()持续调用。
主循环执行
图 3：主要执行流程 - 基于调度器的协作式多任务处理，包含快速和慢速循环任务
调度程序任务表定义如下：ArduCopter/Copter.cpp113-265使用SCHED_TASK宏。快速循环任务以主循环速率（通常为 400Hz）运行，而较慢的任务以较低速率运行，以分散 CPU 负载。